千分比较仪的设计

　　千分比较仪是一种分度值为0.001mm, 主要用于测量制件的形状和位置误差, 以及用比较法测量制件尺寸的机械式量具。其原理是利用杠杆、齿轮传动, 把测量杆的直线位移转变为指针角位移的计量器具。

　　1 千分比较仪目前的发展状况

　　目前, 千分比较仪的发展较缓慢, 主要有扭簧式比较仪、杠杆齿轮比较仪以及我厂现已生产的千分比较仪等。其中扭簧比较仪具有精度高, 使用简单, 在我厂已有成型技术, 可以批量生产, 但目前国内市场并不乐观, 主要受到其使用环境的影响, 由于其灵敏度非常高, 温度、湿度、噪音、振动等都会影响它的示值稳定, 故一般应用于环境设施较好的检测部门; 杠杆齿轮比较仪受环境影响较小,精度较高, 现在国外技术比较发达, 但其价格相对过高,国内这几年发展较快, 已有几个厂家可以生产, 但其价格也较贵, 对一些规模小的企业来说负担不小; 针对这种情况,结合我们现有千分表结构,设计生产了千分比较仪,在性价比方面取得了较好的结果。

　　2 千分比较仪的设计原理

　　在原有千分指示表传动原理、杠杆和齿轮参数不变的基础上, 改变其结构中的第一级放大比, 使其总放大比改变, 从而改变刻度盘标尺分度,以 实现比较仪的设计结构。

　　3 千分比较仪的设计计算

　　千分比较仪的传动原理如图1所示。千分指示表的刻度盘共200个格, 在外径不变的情况下, 千分比较仪采用120个格, 则有:

式中:k实- 实际放大比;R-主指针的长度;R1-正弦臂长;z2-扇形齿轮齿数;z3-轴齿轮齿数;z4-铜齿轮齿数;z5-中心齿轮齿数;m2、m3、m4、m5- 齿轮模数(m2=m3, m4=m5) 。

　　第Ⅰ级放大比:

　　4 误差分析

　　影响千分比较仪的示值误差主要有: 轴齿轮、扇形齿轮的齿形制造误差以及刻度盘分度误差, 还有由轴齿轮、中心齿轮及扇形齿轮的齿圈跳动引起的误差, 由杠杆比引起的原理误差。其它零件误差的影响较小, 这里暂且忽略不计。

　　根据误差作用独立原则, 每一级的误差可以单独分析, 然后再求其均方根。

　　(1) 由刻度盘分度引起的示值误差Δ1:

　　(2) 轴齿轮齿形引起的误差Δ2:

　　(3) 由扇形齿轮引起的齿形误差Δ3:

　　(4) 由轴齿轮的齿圈跳动引起的误差Δ4:

　　(5) 由中心齿轮的齿圈跳动引起的误差Δ5:

　　(6) 由杠杆结构引起的原理误差Δ6:

　　(7) 由中心齿轮齿形引起的误差Δ7: