專利名稱：便攜式凸凹曲面測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種精確測量任意凸凹曲面的曲率半徑和曲率的測量儀器，屬現(xiàn)代加工中的精密測量領(lǐng)域。
20世紀(jì)50年代出現(xiàn)的三坐標(biāo)測量儀，經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，已基本上能滿足測量復(fù)雜凸凹曲面幾何形狀的要求，但是現(xiàn)行的三坐標(biāo)曲面測量儀體積大、固定安裝、造價(jià)高，而且對(duì)工作環(huán)境有一定要求，因此，設(shè)計(jì)一種造價(jià)低，既可固定安裝測量大型曲面，也可是攜帶的測量中小型曲面幾何形狀的測量儀，已勢(shì)在必行。
本實(shí)用新型的目的是為克服現(xiàn)有三坐標(biāo)儀存在的上述缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，既可固定安裝測量大型曲面，也可以攜帶測量中小曲面幾訶形狀的便攜式凸凹曲面測量儀，以及該測量儀的使用方法。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合
如下該測量儀是由測量架10、測腳1和儀表12組成，測腳1采用左、中、右三只測腳，中測腳通過套管15裝在疊置在一起的連接架9和測量架10的中心孔內(nèi)，并與儀表12相連，儀表12通過表座13固定在套管15和測量架上，中測腳可在套管15內(nèi)滑動(dòng)，并可由鎖緊螺母16鎖緊，左、右測腳的上端分別固定在相互嚙合的雙聯(lián)齒輪6上，雙聯(lián)齒輪6通過齒輪軸5裝在連接架9上，連接架9由測量架10壓緊。
該測量儀是根據(jù)以下原理設(shè)計(jì)的結(jié)合附圖1(凹面)、圖2(凸面)和圖3，有如下關(guān)系ρ2=R2+(ρ-H)2(1)ρ=R2+H22H---(2)]]>r2=l02-h2(3)由附圖1、圖2和圖3可知R=r0+r(4)h=l0-Δh (5)r=l02-h2---(6)]]>把(5)式代入(6)式，然后把結(jié)果代入(4)式，得R=r0+2l0Δh-Δh2---(7)]]>把(7)式代入(2)式，得ρ=H2+r02-Δh2+2l0Δh+2r02l0Δh-Δh22H---(8)]]>由(8)可知，如果已知r0和l0，只要測得Δh和H，便可求得ρ，根據(jù)曲面上任一點(diǎn)均可用兩條正交的曲線描示，而曲線上任一點(diǎn)的幾何形狀均可用該點(diǎn)曲率半徑或曲率表示的原理，便可測得任意曲面的幾何形狀。
本實(shí)用新型涉及的便攜式凸凹曲面測量儀的用途是測量零件凸凹曲面的曲率半徑、曲率，其使用方法是a．測量儀處于初始狀態(tài)時(shí)，將其測腳1置于平面上，使左、右測腳相距2r0，三只測腳長度為l0，而且互相平衡，儀表(可采用千分表)調(diào)零后，便處于已知的l0和r0狀態(tài)；b．當(dāng)把左、右測腳張開2R時(shí)，再置于平面上，千分表記錄的時(shí)中間測腳縮短Δh的值；c．再將千分表調(diào)零后，三只測腳置于待測的凹曲面或凸曲面上，千分表記錄的數(shù)值即為中間測腳伸長或縮短了l0，即H=Δl±Δh；d．把Δh和H帶入ρ=H2+r02-Δh2+2l0Δh+2r02l0Δh-Δh22H]]>，即可求得所測零件曲面得曲率半徑ρ和曲率 的具體值。
與現(xiàn)有的三座標(biāo)曲面測量儀相比本發(fā)明有以下的優(yōu)點(diǎn)和效果1．可以直接攜帶到加工制造現(xiàn)場對(duì)中小型的零、部件進(jìn)行測量，也可以固定安裝在實(shí)驗(yàn)室對(duì)中大型的零、部件進(jìn)行測量；2．可以根據(jù)測量對(duì)象的大小，方便的更換左右和中間測量腳；3．加工制造簡單，造價(jià)低，每件測量儀的造價(jià)約需現(xiàn)有的三座標(biāo)曲面測量儀的二十分之一；4．如果把千分表用位移傳感器代換，再設(shè)置一個(gè)固化集成塊，還可以直接輸入到小型計(jì)算器直接顯示出曲率半徑和曲率之值；圖1測量儀置于待測的凹曲面上的示意圖；圖2測量儀置于待測的凸曲面上的示意圖；圖3測量儀處于初始狀態(tài)的示意圖；圖4測量儀(剖掉連接架和測量架)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4的側(cè)視圖；圖6是測量儀的外形示意圖；圖7是雙聯(lián)齒輪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是圖7的A-A視圖；圖9測量示例圖，其中(a)任意一條曲線；(b)根據(jù)測得的曲率半徑作出的曲線；(c)為(a)和(b)兩條曲線吻合效果。
圖中1．測腳(左、右、中測腳) 2．左、右測桿 3．螺釘 4．中測桿 5．齒輪軸 6．雙聯(lián)齒輪 7．滾珠 8．彈簧壓片 9．連接架 10．測量架 11．緊固螺釘 12．儀表 13．儀表座 14．螺釘 15．中測桿套 16．鎖緊螺母該測量儀包括三只測腳1。中測腳通過套管15裝在疊置在一起的連接架9和測試架10的中心孔內(nèi)，壺與儀表12相連，儀表12相連，儀表12由螺釘14固定在哀座13上，表座13固定在套管15和測量架10上。中測腳可在套管15內(nèi)滑動(dòng)，并可由鎖緊螺母16鎖緊。左、右測腳的上端分別插入相互嚙合的雙聯(lián)齒輪6中間的中心孔內(nèi)，用螺釘3鎖緊。雙聯(lián)齒輪6通過齒輪軸5裝在聯(lián)接架9上，齒輪軸5可以采用半軸結(jié)構(gòu)，連接架9由測量架10通過緊固螺釘11壓緊。
三只測腳1可以采用測桿與測腳相聯(lián)接的結(jié)構(gòu)，且長度可調(diào)。
由于限于結(jié)構(gòu)的關(guān)系，若齒輪軸5采用半軸結(jié)構(gòu)，為保證雙聯(lián)齒輪6良好的嚙合以保證測量精度，在雙聯(lián)齒輪6的兩測端面上分別開有與各自軸心同心的環(huán)槽，其內(nèi)裝有滾珠7，該滾珠7通過彈簧壓片8由連接架9的內(nèi)壓力保持在環(huán)槽內(nèi)。連接架9的內(nèi)側(cè)面設(shè)由凹槽以固定彈簧壓片。
該測量儀的儀表12，既可以采用千分表，也可以采用位移傳感器，通過固化集成快直接將測量數(shù)據(jù)輸入到小型計(jì)算器，直接顯示測量結(jié)果。
該測量儀的實(shí)施方可以采用h/r0=10、h/r0=7和h/r0=4三種，當(dāng)然也可根據(jù)實(shí)際需要定為其它的比例尺寸。h為初始狀態(tài)時(shí)三腳的高度，r0為測量儀處初始狀態(tài)時(shí)，即三只測腳平行時(shí)其間距。
前述的使用方法測量零件曲率半徑的實(shí)施方式結(jié)合圖9說明如下
如圖9(a)所示的任意一條曲線，將其分成適當(dāng)?shù)膸锥?-2、2-3，用h0/r0=7中型規(guī)格制造的測量儀測量各段的曲率半徑，得到測量值如下ρA=21.2134、ρB=24.1364。根據(jù)測得的曲率半徑作出的曲線如圖9(b)所示，兩者吻合效果如圖9(c)所示。由圖可見，用肉眼看基本上是重疊在一起，如果縮小1-2、2-3間的距離，采用本發(fā)明小型規(guī)格的測量儀測量，可得到更好的精度。這說明達(dá)到了設(shè)計(jì)的效果。
權(quán)利要求1．便攜式凸凹曲面測量儀是由測量架、測腳和儀表組成，其特征在于測腳(1)采用左、中、右三只測腳，中測腳通過套管(15)裝在疊置在一起的連接架(9)和測量架(10)的中心孔內(nèi)，并與儀表(12)相連，儀表(12)通過表座(13)固定在套管(15)和測量架上，中測腳可在套管(15)內(nèi)滑動(dòng)，并可由鎖緊螺母(16)鎖緊，左、右測腳的上端分別固定在相互嚙合的雙聯(lián)齒輪(6)上，雙聯(lián)齒輪(6)通過齒輪軸(5)裝在連接架(9)上，連接架(9)由測量架(10)壓緊。
2．按權(quán)利要求1所述的便攜式凸凹曲面測量儀，其特征在于所說的測腳(1)可以采用測桿與測腳連接的結(jié)構(gòu)，且長度可調(diào)。
3．按權(quán)利要求1或2所述的便攜式凸凹曲面測量儀，其特征在于在雙聯(lián)齒輪(6)的兩測端面上分別開有與各自軸心同心的環(huán)槽，其內(nèi)裝有滾珠(7)，該滾珠(7)通過彈簧壓片(8)由連接架(9)的內(nèi)壓力保持在環(huán)槽內(nèi)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種精確測量任意凸凹曲面的曲率半徑和曲率的測量儀器,屬現(xiàn)代加工中的精密測量領(lǐng)域。它是由測量架、測腳和儀表組成,測腳1采用左、中、右三只測腳,中測腳通過套管15裝在疊置在一起的連接架9和測量架10的中心孔內(nèi),并與儀表12相連,儀表12通過表座13固定在套管15和測量架上,中測腳可在套管(15)內(nèi)滑動(dòng),并可由鎖緊螺母(16)鎖緊,左、右測腳的上端分別固定在相互嚙合的雙聯(lián)齒輪(6)上,雙聯(lián)齒輪(6)通過齒輪軸(5)裝在連接架(9)上,連接架(9)由測量架(10)壓緊。本實(shí)用的使用方法是根據(jù)公式:
文檔編號(hào)G01B5/20GK2457565SQ0026829
公開日2001年10月31日 申請(qǐng)日期2000年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月25日
發(fā)明者宋玉泉, 王習(xí)文 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)