百分表课程设计中读数装置尺寸精度设计教学实践与体会

刘同义

摘要：介绍了百分表读数装置精度设计的方法，为学生进行课程设计提供指导。

关键词：百分表;读数装置;精度设计;课程设计

中图分类号：G642.41     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）49-0207-02

钟表式百分表的设计是我校仪器专业精密机械设计课程设计题目，学生在百分表课程设计中，对于初次进行精密机械设计的学生来说，缺乏设计经验，特别需要一些针对性的指导。对于精度设计更需要学生对精密机械设计基础知识，互换性与技术测量知识，仪器制造技术知识有一个综合的掌握。

一、读数装置与表体和传动部分配合性质的确定

图1为百分表表圈结构图，图2百分表表圈部件爆炸图。

如图3所示，为了实现调零功能，要求百分表读数装置能够相对表壳转动，即表圈5与圆座板7之间可以相对转动，但不能自由转动，同时考虑到两者的同轴度要求以防偏心造成读数误差，因此采用有定心作用的小间隙配合。考虑到圆座板7既与表圈5配合又与表壳6配合，所以采用基轴制配合。基于以上因素，表圈5与圆座板7的配合确定为H7/h6。

表圈5被固定在圆座板上的三个丁字形弹簧片（见图2）压在表壳6的右端面上，只能相对于表壳滑动，不能轴向移动。因此表圈与表壳和弹簧片的配合为滑动配合，配合间隙相当于H8/g7。这里孔的尺寸为表壳右端面到弹簧片之间的距离，轴的尺寸等于表圈配合圆柱面尺寸A 。尺寸A 、圆座板厚度A 、表壳止口宽度A 和配合间隙组成尺寸链，如图4所示。

若尺寸 及封闭环极限偏差E ， 确定后，用大数互换法确定个尺寸公差。组成环平均当量公差为：

K为相对分布系数，根据各组成环基本尺寸大小及工艺好坏，以平均当量公差为基础，调整各组成环公差。按入体原则标注尺寸，组成环A 作为协调尺寸。计算各其余环的中间偏差为

最后写出各环的具体尺寸。

二、读数装置内各零件尺寸的确定

（一）直径方向尺寸的确定

为了便于维修拆卸，又兼顾刻度盘与表圈的同轴度要求，大刻度盘外径与表圈的配合采用间隙配合，配合代号是φ56 。同理垫圈外径、表蒙外径与表圈直径的配合也都选用φ56 。为了美观，大刻度盘的内径要遮挡住安装小刻度盘的两个定位销。大刻度盘内径取φ33，小刻度盘内径取φ37。

（二）轴向尺寸的确定

小刻度盘的厚度要小于表圈止口2圆柱面的宽度，防止对大刻度盘的转动产生干涉。表圈止口2圆柱面的宽度取0.5 ，小刻度盘的厚度取0.5 大刻度盘和丁字形弹簧片的厚度与小刻度盘厚度相同。弹簧片采用沉头螺钉固定。大刻度盘2、垫圈4和表蒙1被弹簧圈3压在表圈止口1的断面上联动。要保证大刻度盘能够随表圈一起转动，它们的配合应为过盈配合。取配合过赢量为0.01—0.21mm。大刻度盘的厚度为A

。弹簧圈钢丝直径1mm，精度为12级，其半径尺寸为R=0.5±0.025，表蒙的基本尺寸为A =1mm，垫圈高度基本尺寸为A =3.3mm，表圈圆弧槽中心到止口1端面距离为A =4.3mm。如图5是各尺寸组成的尺寸链图。按照大数互换法决定个组成环公差得：

三、读数装置误差分析

读数装置中，由于表圈和大刻度盘等零件存在制造和安装误差，造成大刻度盘刻度中心的偏心，使百分表指针产生转角误差。这是百分表产生示数误差的原因之一。

式中e 為中心齿轮轴两支承圆柱面同轴度误差产生的偏心，等于同轴度公差的1/2;e 为中心齿轮轴与圆座板上的中心齿轮轴支承孔之间的间隙造成的两者轴心间的偏离量;e 为圆座板上的中心齿轮轴支承孔轴线与圆座板外圆柱面轴线不同心产生的偏心; 为表圈圆座板外圆间隙造成的偏心;e 表圈Φ56轴线与Φ52轴线的偏心;e 大刻度盘安装偏心;e 为大刻度盘刻度中心圆与刻度盘外圆的偏心;e ——大指针座锥孔与指针安装圆柱面的偏心。

偏心引起的示值误差为：

式中A为百分表分度值;β为相邻刻线之间的名义夹角。

刻度盘不等分产生的误差Δ

四、教学效果和体会

以上指导措施实施后，教学效果有明显效果。第一，学生缩短了进入设计状态的时间。为期三周的设计时间，学生以前进入到精度设计阶段都有为难现象。现在设计的第二天就开始计算了。现在学生的设计过程非常顺利。第二，从答辩情况看，学生较好地掌握了百分表精度设计方法。很少有以往的抄袭现象。

参考文献：

[1]庞振基，黄其圣.精密机械设计[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2]韩进宏.互换性与技术测量[M].北京：机械工业出版社，2004.