3. Кинематический анализ механизма

Необходимо определить зависимость f(∆x), то есть определить, как зависит перемещение наконечника от перемещения стрелки.

Каретка 15 представляет собой первичный преобразователь, кулисный механизм, состоящий из кривошипа 1 и кулисы 2, является масштабным преобразователем, а шкала 4 и стрелка 5 – регистрирующие устройства.

х у

Первичный преобразователь

Масштабный

преобразователь

Регистрирующее устройство

При перемещении измерительного наконечника 13 вверх на величину ∆х, толкатель 10, действуя на левое плечо рычага кулисы 2, повернет её на угол α:

Это приведет в действие весь кулисный механизм, тогда плечо рычага кулисы 2 переместиться на величину ∆х₁ и переместиться от своего первоначального положения на α₂=α, а кривошип 1 – на величину ∆х₁=∆х₂

где l₁, l_2, l₃ – плечи рычагов.

Так как стрелка закреплена в кривошип 1, то она отклонится на тот же угол от своего нулевого положения, что и кривошип 1, то есть α₂=φ.

Таким образом, выполнив математические преобразования, получим зависимость f(x), то есть определим, как зависит перемещение наконечника от перемещения стрелки.

Т.к. ∆х – мало, математическая модель будет иметь следующий вид:

Допустим, что ∆x=0,5 мм, тогда φ= 0,1рад.

4. Основные элементы и принцип действия конструкции механического измерительного устройства

Рычажные механизмы предназначены для преобразования вида движения, воспроизведения функциональных зависимостей, выполнения математических операций, вычерчивание кривых и др.

Рычажные механизмы состоят из рычагов (стержней) и ползунов, соединенных в кинематические пары. Звенья в зависимости от вида движения называют кривошипом (поворот на угол φ ≥ 2π), коромыслом (поворот на ограниченный угол φ ˃ 2π), шатуном при сложном движении, ползуном при поступательном движении. Механизм могут быть плоскими и пространственными, сложными и простыми.

В данной курсовой работе рычажный механизм представлен в виде кулисного механизма. Кривошип 1 и кулиса 2 выполнены в виде пластинчатого рычага. При этом палец кривошипа изготовлен в виде отдельной детали 3 цилиндрической ступенчатой формы, которую запрессовывают в кривошип 1.

Измеряемую деталь 12 устанавливается на специальную пластину, закрепленную на предметном столе 17. Измерительный наконечник, расположенный на каретке 15, совмещают с измеряемой деталью 12 с помощью рычага 14.

Толкатель 10 механизма имеет цилиндрическую форму, гладкий и закрепляется с помощью винтового зажима. Он под действием силы, приложенной к рычагу 14, заставляет рычаг кулисы 2 перемещаться, а следовательно и перемещаться кривошип 1, что приводит к изменению положения стрелки 5 и снятию показаний со шкалы 4.

Штативы 18 изготовлены в соответствии с требованиями ГОСТ 11897-94 и ГОСТ 23543. Они закреплены на предметном столе 17 с помощью болтов 25 и штифтов 20.

Шкала 4 и стрелка 5 служит для снятия показания с прибора.

Шкала (ГОСТ 5365-83*)– совокупность отметок, изображающих ряд последовательных чисел, соответствующих значениям измеряемой величины.

Она может быть нанесена непосредственно на поверхность корпуса прибора или на специальную деталь, называемую циферблатом. В нашем измерительном устройстве шкала нанесена на циферблат, который прикрепляется на пластину 11. Размер заготовки циферблата соответствует ГОСТ 17348-81. Размеры цифр, букв и знаков – ГОСТ 2930-62.

Стрелки применяют в измерительных приборах с непосредственным отсчетом по шкале. Их конструктивное оформление разнообразно и зависит от назначения прибора, способа крепления, точности отсчета по шкале. В данном измерительном устройстве мы сконструировали изогнутую стрелку для получения более точного измерения. Конструкция стрелки 5 выполнена по ГОСТ 17406-72*. Стрелка 5 крепиться ввинчиванием в кривошип 1.

Чтобы определить цену деления шкалы 4, для начала необходимо определить интервал, на который отклоняется стрелка.

0

Для определения интервала между штрихами произведем следующие расчеты:

а = l · tg φ

если длина стрелки 5 l = 250 мм, то

а = 250 · tg 0,1 =250 · 0,002 = 0,5мм.

Так как а = 0,5 мм, отклонение ∆x=0,5 мм, а на шкале вмещается 50 делений: нуль шкалы находится в крайнем левом положении, следовательно, наносим 50 делений вправо.

Из этих данных мы можем сделать вывод, что цена деления c = 0,01 мм.

В связи с тем, что в ИУ используется несимметричная шкала 4, то в соответствии с принципиальной схемой ИУ определим, каков допуск измерительной детали 13. Опустив измерительный наконечник 13 вниз, толкатель 10 приводит в движение кулисный механизм: левое плечо кулисы 2 опускается вниз, правое – вверх вместе с кривошипом 1. В этом случае стрелка 5 отклонится от своего нулевого положения вправо. Анализируя рассмотренную ситуацию, приходим к выводу, что допуск на измеряемую деталь 12 будет со знаком «минус».