精密机械设计基础-第十五章仪器常用装置

第十五章仪器常用装置第一节概述1、常用装置微动装置锁紧装置示数装置隔振器2、隔振措施可分为两类（1）积极隔振：隔离产生振动的机械（即振动源），使振动源传出的振动减小（2）消极隔振：隔离不产生振动的机械，使外界振动源传人的振动减小第二节微动装置一、基本要求1、应有足够的灵敏度2、传动灵活、平稳，无空回产生3、工作可靠调整好的位置应保持稳定4、微动手轮的转动角度与直线微动的位移量成正比5、微动手轮应布置得当，操作方便6、要有良好的工艺性二、常用激动装置（一）螺旋微动装置1、单副螺旋微动装置的最小微动量为式中——螺杆的螺距;——人手的灵敏度,即人手轻微旋转手轮一下,手轮的最小转角0min360PSP2、差动螺旋微动装置若两段螺纹旋向一致，则可移动螺母的真正位移为式中——螺杆1的转数nPPs)(12n（二）螺旋-斜面微动装置当螺旋测微器移动s距离时，被检测微计2的测杆位移量为：式中——斜面体的倾斜角tan'SSa（三）螺旋一杠杆微动装置螺杆转动一圈时，摆动杆将对原始位置偏转角的正切所以杠杆转角0029.01023.0tanLP/10（四）齿轮一杠杆微动装置齿轮一杠杆微动装置用于显微镜工作台的轴向微动，以实现高倍率物镜的精确调焦第三节锁紧装置一、设计时应满足的基本要求1、锁紧时被锁部件的正确位置不被破坏2、锁紧后的工作过程中，被锁部件不会产生微动走位现象3、锁紧力应均匀，大小可以调节4、结构简单，操作方便，制造修理容易二、常用锁紧装置1、分类（一）径向受力的锁紧装置顶紧式（图15-6）夹紧式（图15-7）三点自位均匀收缩薄壁套（图15-8）（二）轴向受力锁紧装置在锁紧装置中，除了可以采用螺旋传动产生锁紧力外，还可采用凸轮、模块、弹簧、液压和电磁等其它方法第四节示数装置一、基本要求和分类1、基本要求（1）保证足够的精度（2）读数方便、迅速（3）保证零点位置准确，并具有零位调整（4）结构简单、工艺性好2、分类：标尺指针（指标）示数装置自动记录装置计数装置二、标尺指针示数装置（一）标尺1．标尺的类型直标尺圆盘标尺鼓轮标尺螺旋标尺2．标尺的基本参数及其选定（1）标尺的基本参数：示值下限：标尺开始标线所代表的被测量的最小值示值上限：标尺最后标线所代表的被测量的最大值示值范围：标尺上全部刻度所代表的被测量数值标度角：对应于示值范围的指针转角标度长度：指针末端（或指标）对应示值范围的线位移分度（刻度、分划）：标尺上相邻两标线间的间隔分度值：每一分度所代表的被测量数值分度尺寸：相邻两标线间的实际距离minAmaxAminAmaxAmaxmaxlAl若所有分度尺寸相等（图15－11a、b）若分度尺寸彼此不相等（图15-11c）nllllnmax21max21321321lll（2）等分分度和不等分分度（3）基本参数的选定1）分度尺寸的选定分度尺寸小于1时，读数误差增大明显，而过大会增加标尺的长度。一般情况下，取分度尺寸为1到2.5毫米，常取1毫米2）分度值的选定太小、太小均不合适，一般可取为仪器的允许误差3）标线尺寸的选定•宽度（图15-14）•长度三种二种lmml5.2~1YA2Y2.1:15.1:17.1:3.1:12:5.1:1当分度值选定后，标尺的总分度数标度长度标度角式中：为标度圆半径AAAAnminmaxlnlmaxrlmaxmax4）标度角或标度长度的确定r3．标尺的材料和精饰1）常用的标尺材料铝合金、黄铜、青铜、锌白铜、银、结构钢和不锈钢、玻璃、纸（二）指针1.指针应满足的要求1)具有明显的端部2)足够的强度和刚度3)指针对其转动轴的转动惯量应尽可能小2.指针尺寸指针的宽度一般指针（或指标）末端与标线同宽指针的长度覆盖最短标线长的指标线长度当标尺标线只有一种长度时，指标线的长度取为等于标尺标线长度当标尺标线有两种长度时取两种标线长度的平均值当标尺标线有三种长度时取中等长度标线的长度43~413.指针的形状和固定刀形（图15－15a）：近精读时矛形（图15－15b）：0.5~1m读数杆形（图15－15C）：0.5~1m读数指针断面形状（图15－16）指针的固定：圆锥面配合或用紧定螺钉联接”（图15-17）（三）示数装置的误差及减小误差的方法示数装置误差：1）标尺和指针等制造不准确引起的误差2）读数时产生的视差而引起的误差1．度盘偏心所引起的误差（图15－18a）由正弦定理得：180sinsinResinRe为减小偏心所引起的误差可采取的方法：（1）减小偏心距和增大度盘半径（2）采用双边读数法（图15-8b）2.视差（1）视差由于读数时视线不与标尺垂直而引起的误差式中——由于视差引起的读数误差——指针末端到标尺平面的距离——视线与标尺法线的夹角。ahxtanxha（2）减小或消除视差常用方法1）在设计示数装置的结构时，尽量使指针靠近标尺（图15－20ab）2）读数时，尽可能使视线沿标尺的法线方向（图15-20c）第五节隔振器一、带有回振器系统的运动特性及其设计带有嗝振器系统（即隔振系统）的示意图tAZjsin1式中——基座相对其原始位置的位移——基座振动的振幅——基座振动的角频率——时间运动的微分方程为：1ZAjt012122ZZKZZdtdrdtZdm式中——隔振器的阻尼系数——隔振器在位移方向上的动刚度，亦即产生向单位变形所需的交变力隔振系统的运动特性：r2KtQeZntb21sinzjtuuuAsin4141222222式中——由起给条件决定的常数——系统的固有角频率，——系统的阻尼比，——时间——频率比，——相位差，QnmKzn/nmr2/tunju/z222341/2arctanuuuz如果精密机械所受到的仅为有一定周期的外界振动作用，则固有振动将逐渐衰减而消失。最后，振动将为：zjtuuuAsin41412222222222224141uuu不同频率比和阻尼比，隔振系数的数值如图15-22所示。从图中看出：1）频率比对隔派系数影响显著2）阻尼比对隔振系数也有一定的影响隔振系数：频率比：动刚度：2222411uu11uumKzj22umKjz二、隔振器的类型、选用及其布置1、分类1．弹簧隔振器（图15-23）2．橡胶隔振器（图15-24）3.弹簧和橡胶结合起来使用（图15－25）（图15-26）