百分表的工作原理和構(gòu)造
來源：鄭州中控計(jì)量有限公司
一,工作原理
百分表的工作原理,是將測(cè)尺寸(或誤差)引起的測(cè)桿微小直線移動(dòng),經(jīng)過齒輪傳動(dòng)和放大,變?yōu)橹羔樤诳潭缺P上的轉(zhuǎn)動(dòng),從而讀出被測(cè)尺寸(或誤差)的大小圖5-2百分表傳動(dòng)系數(shù)示意圖如下
百分表的傳動(dòng)系統(tǒng)最常見的是二級(jí)傳動(dòng),如圖5-2所示,其傳動(dòng)原理如下:當(dāng)測(cè)桿被工件抬高1毫米時(shí),齒條上升1.6齒,由于齒輪Z2是16齒所以齒條推動(dòng)齒輪Z2轉(zhuǎn)動(dòng)/10轉(zhuǎn).與Z2同軸的大齒輪Z3轉(zhuǎn)過 1×1/10=100齒。小齒輪Z1是10齒,經(jīng)Z3帶動(dòng)后,Z1及固定在其軸上的長(zhǎng)指針下好轉(zhuǎn)一周.因?yàn)榭潭?/span>盤為100等分,故當(dāng)測(cè)桿移動(dòng)1毫米時(shí),長(zhǎng)指走100分度.由此可知,指針轉(zhuǎn)過一個(gè)分度,相當(dāng)于測(cè)桿移動(dòng)0.01毫米.
上述關(guān)系也可以用數(shù)學(xué)式來表示.設(shè)齒條的節(jié)距為t則齒條移動(dòng)１毫米所走過的齒數(shù)（也即１６齒齒輪走過的齒數(shù)）等于Ｚ＝1／t，16齒齒輪每個(gè)齒相對(duì)的弧度為2 /Z2,故此時(shí)1／t個(gè)齒輪過的弧度為這個(gè)弧度乘上大齒輪Z3與中心齒輪Z1的傳動(dòng)比,就是Z3轉(zhuǎn)過的弧度.根據(jù)齒條移動(dòng)1毫米.指針轉(zhuǎn)1圈的設(shè)計(jì)要求知,這個(gè)弧度應(yīng)為2 (即360o)把圖5-2中的齒數(shù)Z1,Z2,Z3代入上式,可求出齒條的節(jié)距t= =0.625毫米;齒輪的模數(shù)m= =0.199毫米;百分表的放大比K= ·Z3/Z2=2 R根據(jù)國產(chǎn)百分表的指針長(zhǎng)度R=25毫米可算出K≈150,故分度值為0.01毫米時(shí),刻線間距為0.01×150≈1.5毫米.百分表有多種結(jié)構(gòu)形式,齒輪傳動(dòng)中所采用的參數(shù)也不完全相同.例如二級(jí)傳動(dòng)的齒輪也有做成Z1=13,Z2=20,Z3=130的,齒條的節(jié)距t=0.5毫米,模數(shù)m=0.159(哈量產(chǎn)品百分表Z1=12,Z2=20,Z3=120).三級(jí)傳動(dòng)的齒輪數(shù)一般分別為12,60,15和16,放大比K=232,刻線間距是2.32毫米.有些小型百分表的傳動(dòng)比為104.盡管百分表的結(jié)構(gòu),參數(shù)不同,但是工作原理和計(jì)算方法是一樣的.
二,百分表的構(gòu)造
下面以哈量和成量生產(chǎn)的百分表為例,說明其各部分的圖5-3百分表結(jié)構(gòu)圖
百分表主要由三個(gè)部件組成;
第一個(gè)部件是表體部分.在表體25的上端壓配上套筒12,下端壓配下套筒27.測(cè)桿17可在銅套11和26中上下滑動(dòng).擋帽5用螺紋裝在測(cè)桿的上端,起限位作用,也可在測(cè)量時(shí)用來提起測(cè)桿,測(cè)頭29用螺紋裝在測(cè)桿的下端.擋塊18用螺釘固定在測(cè)桿上,用來限制測(cè)桿的行程.導(dǎo)桿1用來導(dǎo)向和防止測(cè)桿轉(zhuǎn)動(dòng).它的一端以螺紋和測(cè)桿相連,另一端在導(dǎo)槽塊2的槽中滑動(dòng).拉力彈簧31拉測(cè)桿向下產(chǎn)生測(cè)力.它的兩端分別掛在導(dǎo)桿1和螺釘3上.
第二個(gè)部件是傳動(dòng)系統(tǒng).軸承座10用銷釘22和螺釘28固定在圓座板20上.軸承板6用三只螺釘32固定在圓座板上的立柱上.齒輪4,7,9和23裝在圓座板和軸承座之間.游絲3一端用銷子固定在齒輪4的軸上,另一端用銷子固定在圓座板上的立柱上.小刻度盤21用兩只銷子固定在圓座板上.短指針固定在齒輪4的軸上.長(zhǎng)指針16與指針套19壓配,指針套裝在齒輪7的軸上.
第三個(gè)部件是讀數(shù)裝置部分.13是滾花表圈,表蒙15用彈簧脹圈14固定在表圈中,刻度盤24嵌在表圈內(nèi).
裝配第一個(gè)部件與第二個(gè)部件時(shí),先使測(cè)桿上的齒條與齒輪23嚙合好,然后用三只螺釘將這兩個(gè)部件固緊.第三個(gè)部件是利用圓座板上的兩只片狀銷子33插入表圈的環(huán)形槽中,從而使第二,第三兩個(gè)部件結(jié)合在一起.片狀銷子用螺釘34固定在圓座板上.刻度盤與圓座板之間有一個(gè)環(huán)形片簧,用以避免表圈幌動(dòng),并使刻度盤與表圈緊密貼合，在表圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)刻度盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，以便調(diào)整百分表零位．百分表后蓋是用三只螺釘８固定在表體上．齒輪４叫做補(bǔ)償齒輪，與游絲配合使用．百分表的齒輪一般制成壓力角為20o的漸開線齒線.
百分表除上述結(jié)構(gòu)外,常見的還有圖5-4. 圖5-5.和 圖5-6.所示見種.
圖5-4.螺桿與蝸輪嚙合式百分表傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
圖5-5小型百分表結(jié)構(gòu)
圖5-4.為螺桿與蝸輪嚙合式百分表的傳動(dòng)機(jī)構(gòu).它的第一級(jí)為帶有螺旋線的螺桿與蝸輪傳動(dòng).這種表的刻度盤一般是不可轉(zhuǎn)動(dòng)的,調(diào)零靠旋旋轉(zhuǎn)螺桿來實(shí)現(xiàn),
圖5-5是小型百分表的結(jié)構(gòu),由于表體尺寸小,多用扇形齒輪代替整圓齒輪.它的示值范圍小,一般為0～3毫米.這種百分表的結(jié)構(gòu)形式,傳動(dòng)方式,工作原理等與普通百分表相同.圖5-6是一種三級(jí)傳動(dòng)的小型百分表傳動(dòng)機(jī)構(gòu).它具有三個(gè)齒輪副,特點(diǎn)是傳動(dòng)比大(K=232),因此刻線間距也大,讀數(shù)精度也高.
圖5-6三級(jí)齒輪傳動(dòng)百分表機(jī)構(gòu)
下面分別介紹百分表的各種裝置
(一)緩沖裝置 當(dāng)百分表測(cè)桿受到突然沖擊時(shí),測(cè)桿上的齒輪的嚙合點(diǎn)瞬時(shí)受力很大,容易損壞齒輪,為克服這一缺陷,有的百分表采用了圖5-7所示的緩沖裝置.圖中固定塊5由螺釘6固定在測(cè)桿8上,齒條7可以在測(cè)桿上滑動(dòng),并借助拉力彈簧3緊密地靠在固定塊上,當(dāng)測(cè)桿向上急速運(yùn)動(dòng)時(shí),如果作用力大于彈簧的拉力,測(cè)桿與齒條便發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生緩沖作用,避免齒輪受損.
(二)測(cè)桿導(dǎo)向裝置 測(cè)桿導(dǎo)向的方式很多,除圖5-3所示的以外,常見的還有圖5-7到圖5-15所示的幾種.在圖5-7中,采用雙導(dǎo)桿2導(dǎo)向.導(dǎo)桿的一端插入導(dǎo)槽塊1的導(dǎo)槽中,另一端分別與固定塊5和齒條7連接.導(dǎo)槽塊由三塊組成,用螺釘固定在表體4上(見A-A局部社圖).此結(jié)構(gòu)導(dǎo)向作用穩(wěn)定可靠,并且便于調(diào)整和修理.在圖5-8中,導(dǎo)槽直接做在表體的內(nèi)圓上,修理較困難.在圖5-9中,導(dǎo)槽做在表體中部的突臺(tái)上.在圖5-10中,用導(dǎo)板代替導(dǎo)桿,導(dǎo)板固定在測(cè)桿上.測(cè)桿移動(dòng)時(shí),導(dǎo)板兩端的凸出部分沿著后蓋內(nèi)表面滑動(dòng)(圖5-10a),或?qū)О逖刂笊w上兩個(gè)凸起的平面導(dǎo)軌滑動(dòng)(圖5-10b).這種導(dǎo)向裝置的缺點(diǎn)是,卸下后蓋就失去導(dǎo)向作用;優(yōu)點(diǎn)是容易修理.圖5-11是較理想的一種導(dǎo)向結(jié)構(gòu).導(dǎo)桿伸進(jìn)導(dǎo)槽內(nèi)的一端做成球形,導(dǎo)槽塊可以拆卸,因而修理時(shí)容易使導(dǎo)槽與導(dǎo)桿得到良好的配合圖5-12所示結(jié)構(gòu)是用螺釘將導(dǎo)桿夾持在測(cè)桿上,導(dǎo)桿的位置可以調(diào)節(jié).在圖5-13所示的百分表中,后蓋和表體制成一體,導(dǎo)槽1直接開在后蓋的內(nèi)平面上,導(dǎo)桿2固定在測(cè)桿5上,可沿導(dǎo)槽上下滑動(dòng).在圖5-14中,導(dǎo)槽塊4固定在圓座板上,導(dǎo)桿5在導(dǎo)槽中滑動(dòng). 圖5-15所示的導(dǎo)向裝置是利用導(dǎo)板5和導(dǎo)槽4導(dǎo)向,其結(jié)構(gòu)與圖5-8相似.
圖5-7緩沖裝置和測(cè)桿導(dǎo)向裝置之一
圖5-8測(cè)桿導(dǎo)向裝置之二
(三)行程限制器 百分表限制測(cè)桿行程的結(jié)構(gòu)常見的有圖5-3,和圖5-13.到 圖5-15所示的幾種.在圖5-3中,是利用擋帽5和擋塊18限制測(cè)桿行程.有時(shí)也用一只螺釘旋在測(cè)桿上代替擋塊限制行程上限在圖5-13中,表殼后蓋內(nèi)平面上有個(gè)環(huán)形槽4,槽中裝有一個(gè)彈簧3.當(dāng)測(cè)桿5移動(dòng)時(shí),固定在測(cè)桿上的導(dǎo)桿2受彈簧的限制,從而限制測(cè)桿的行程.