精密機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)-第十五章 儀器常用裝置

1、第十五章 儀器常用裝置第一節(jié)概第一節(jié)概 述述 1、常用裝置 u微動(dòng)裝置u鎖緊裝置u示數(shù)裝置u隔振器 2、隔振措施可分為兩類(lèi) （1）積極隔振：隔離產(chǎn)生振動(dòng)的機(jī)械（即振動(dòng)源），使振動(dòng)源傳出的振動(dòng)減小 （2）消極隔振： 隔離不產(chǎn)生振動(dòng)的機(jī)械，使外界振動(dòng)源傳人的振動(dòng)減小 第二節(jié)微動(dòng)裝置第二節(jié)微動(dòng)裝置 一、基本要求一、基本要求 1、應(yīng)有足夠的靈敏度 2、傳動(dòng)靈活、平穩(wěn)，無(wú)空回產(chǎn)生 3、工作可靠 調(diào)整好的位置應(yīng)保持穩(wěn)定4、微動(dòng)手輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度與直線(xiàn)微動(dòng)的位移量成正比5、微動(dòng)手輪應(yīng)布置得當(dāng)，操作方便 6、要有良好的工藝性 二、常用激動(dòng)裝置二、常用激動(dòng)裝置 （一）螺旋微動(dòng)裝置1、單副螺旋微動(dòng)裝置的最小微動(dòng)量為

2、式中螺桿的螺距; 人手的靈敏度,即人手輕微旋轉(zhuǎn)手輪一下,手輪的最小轉(zhuǎn)角 0min360 PSP2、差動(dòng)螺旋微動(dòng)裝置 若兩段螺紋旋向一致，則可移動(dòng)螺母的真正位移為 式中 螺桿1的轉(zhuǎn)數(shù) nPPs)(12n（二）螺旋-斜面微動(dòng)裝置當(dāng)螺旋測(cè)微器移動(dòng)s距離時(shí)，被檢測(cè)微計(jì)2的測(cè)桿位移量為： 式中 斜面體的傾斜角tanSS a（三）螺旋一杠桿微動(dòng)裝置螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)，擺動(dòng)桿將對(duì)原始位置偏轉(zhuǎn)角的正切 所以杠桿轉(zhuǎn)角 0029. 01023 . 0tanLP/10 （四）齒輪一杠桿微動(dòng)裝置 齒輪一杠桿微動(dòng)裝置用于顯微鏡工作臺(tái)的軸向微動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)高倍率物鏡的精確調(diào)焦 第三節(jié)鎖緊裝置第三節(jié)鎖緊裝置 一、設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足的基本

3、要求一、設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求1、鎖緊時(shí)被鎖部件的正確位置不被破壞2、鎖緊后的工作過(guò)程中，被鎖部件不會(huì)產(chǎn)生微動(dòng)走位現(xiàn)象3、鎖緊力應(yīng)均勻，大小可以調(diào)節(jié)4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，制造修理容易 二、常用鎖緊裝置二、常用鎖緊裝置 1、分類(lèi) （一）徑向受力的鎖緊裝置 u頂緊式 （圖15-6）u夾緊式 （圖15-7）u三點(diǎn)自位均勻收縮薄壁套 （圖15-8）（二）軸向受力鎖緊裝置 在鎖緊裝置中，除了可以采用螺旋傳動(dòng)產(chǎn)生鎖緊力外，還可采用凸輪、模塊、彈簧、液壓和電磁等其它方法第四節(jié)示數(shù)裝置第四節(jié)示數(shù)裝置 一、基本要求和分類(lèi)一、基本要求和分類(lèi) 1、基本要求（1）保證足夠的精度 （2）讀數(shù)方便、迅速 （3）保證零點(diǎn)

4、位置準(zhǔn)確，并具有零位調(diào)整（4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好 2、分類(lèi)：u標(biāo)尺指針（指標(biāo)）示數(shù)裝置u自動(dòng)記錄裝置u計(jì)數(shù)裝置 二、標(biāo)尺指針示數(shù)裝置二、標(biāo)尺指針示數(shù)裝置 （一）標(biāo)尺 1標(biāo)尺的類(lèi)型u直標(biāo)尺u圓盤(pán)標(biāo)尺u鼓輪標(biāo)尺u螺旋標(biāo)尺 2標(biāo)尺的基本參數(shù)及其選定 （1）標(biāo)尺的基本參數(shù)： u 示值下限 ：標(biāo)尺開(kāi)始標(biāo)線(xiàn)所代表的被測(cè)量的最小值u 示值上限 ：標(biāo)尺最后標(biāo)線(xiàn)所代表的被測(cè)量的最大值u 示值范圍 ：標(biāo)尺上全部刻度所代表的被測(cè)量數(shù)值 u 標(biāo)度角 ：對(duì)應(yīng)于示值范圍的指針轉(zhuǎn)角u 標(biāo)度長(zhǎng)度：指針末端（或指標(biāo)）對(duì)應(yīng)示值范圍的線(xiàn)位移u 分度（刻度、分劃）：標(biāo)尺上相鄰兩標(biāo)線(xiàn)間的間隔 u 分度值 ：每一分度所代表的被測(cè)量數(shù)值u

5、 分度尺寸 ：相鄰兩標(biāo)線(xiàn)間的實(shí)際距離minAmaxAminAmaxAmaxmaxlAl若所有分度尺寸相等（圖1511a、b）若分度尺寸彼此不相等（圖15-11c） nllllnmax21max21321321lll（2） 等分分度和不等分分度 （3）基本參數(shù)的選定 1）分度尺寸的選定分度尺寸小于1時(shí)，讀數(shù)誤差增大明顯，而過(guò)大會(huì)增加標(biāo)尺的長(zhǎng)度。一般情況下，取分度尺寸為1到2.5毫米，常取1毫米2）分度值的選定太小、太小均不合適，一般可取為儀器的允許誤差3）標(biāo)線(xiàn)尺寸的選定寬度 （圖15-14）長(zhǎng)度三種二種lmml5 . 21YA2Y2.1:15.1:17.1:3.1:12:5.1:1 當(dāng)分度值 選

6、定后，標(biāo)尺的總分度數(shù)標(biāo)度長(zhǎng)度 標(biāo)度角 式中：為標(biāo)度圓半徑AAAAnminmaxlnlmaxrlmaxmax4）標(biāo)度角或標(biāo)度長(zhǎng)度的確定r3標(biāo)尺的材料和精飾 1）常用的標(biāo)尺材料 u鋁合金、u黃銅、u青銅、u鋅白銅、u銀、u結(jié)構(gòu)鋼和不銹鋼、u玻璃、紙 （二）指針 1.指針應(yīng)滿(mǎn)足的要求 1)具有明顯的端部 2) 足夠的強(qiáng)度和剛度 3) 指針對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡可能小 2. 指針尺寸 u指針的寬度 一般指針（或指標(biāo)）末端與標(biāo)線(xiàn)同寬u指針的長(zhǎng)度覆蓋最短標(biāo)線(xiàn)長(zhǎng)的u指標(biāo)線(xiàn)長(zhǎng)度當(dāng)標(biāo)尺標(biāo)線(xiàn)只有一種長(zhǎng)度時(shí)，指標(biāo)線(xiàn)的長(zhǎng)度取為等于標(biāo)尺標(biāo)線(xiàn)長(zhǎng)度 當(dāng)標(biāo)尺標(biāo)線(xiàn)有兩種長(zhǎng)度時(shí)取兩種標(biāo)線(xiàn)長(zhǎng)度的平均值 當(dāng)標(biāo)尺標(biāo)線(xiàn)有三種長(zhǎng)度時(shí)取中

7、等長(zhǎng)度標(biāo)線(xiàn)的長(zhǎng)度 43413.指針的形狀和固定 u刀形（圖1515a）：近精讀時(shí)u矛形（圖1515b）：0.51m讀數(shù)u桿形（圖1515C）： 0.51m讀數(shù)u指針斷面形狀（圖1516）u指針的固定：圓錐面配合或用緊定螺釘聯(lián)接”（圖15-17） （三）示數(shù)裝置的誤差及減小誤差的方法示數(shù)裝置誤差 ： 1）標(biāo)尺和指針等制造不準(zhǔn)確引起的誤差 2）讀數(shù)時(shí)產(chǎn)生的視差而引起的誤差 1度盤(pán)偏心所引起的誤差（圖1518a）由正弦定理得：180sinsinResinRe為減小偏心所引起的誤差可采取的方法： （1）減小偏心距和增大度盤(pán)半徑 （2）采用雙邊讀數(shù)法 （圖15-8b） 2. 視差（1）視差由于讀數(shù)時(shí)視線(xiàn)

8、不與標(biāo)尺垂直而引起的誤差式中由于視差引起的讀數(shù)誤差 指針末端到標(biāo)尺平面的距離 視線(xiàn)與標(biāo)尺法線(xiàn)的夾角。ahxtanxha（2）減小或消除視差常用方法 1）在設(shè)計(jì)示數(shù)裝置的結(jié)構(gòu)時(shí)，盡量使指針靠近標(biāo)尺 （圖1520ab） 2）讀數(shù)時(shí)，盡可能使視線(xiàn)沿標(biāo)尺的法線(xiàn)方向 （圖15-20c）第五節(jié)隔振器第五節(jié)隔振器 一、帶有回振器系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性及其設(shè)計(jì)一、帶有回振器系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性及其設(shè)計(jì) 帶有嗝振器系統(tǒng)（即隔振系統(tǒng)）的示意圖tAZjsin1式中 基座相對(duì)其原始位置的位移 基座振動(dòng)的振幅 基座振動(dòng)的角頻率 時(shí)間運(yùn)動(dòng)的微分方程為 ：1ZAjt 012122ZZKZZdtdrdtZdm 式中 隔振器的阻尼系數(shù) 隔振

9、器在位移方向上的動(dòng)剛度，亦即產(chǎn)生向單位變形所需的交變力 隔振系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性 ：r 2KtQeZntb21sinzjtuuuAsin4141222222式中 由起給條件決定的常數(shù) 系統(tǒng)的固有角頻率， 系統(tǒng)的阻尼比， 時(shí)間 頻率比， 相位差， Qn mKzn/nmr2/tunju/z222341/2arctanuuuz 如果精密機(jī)械所受到的僅為有一定周期的外界振動(dòng)作用，則固有振動(dòng)將逐漸衰減而消失。最后 ，振動(dòng)將為：zjtuuuAsin41412222222222224141uuu 不同頻率比和阻尼比，隔振系數(shù)的數(shù)值如圖15-22所示。從圖中看出 ： 1）頻率比對(duì)隔派系數(shù)影響顯著 2）阻尼比對(duì)隔振系數(shù)也有一定的影響