四点式多功能量角尺的结构设计

　　0 引言

　　传统的 “万能量角器”虽然可以方便地测量各种工件的外形角、内凹角、槽角等, 但在使用过程中发现:万能量角器测量各种角时, 由于它两臂同时绕着一个旋转中心旋转, 测量时量角器的旋转中心必须与被测量角的顶点 ( 或两边的延长线的交点) 重合, 这就意味着当两边的延长线越长, 所需要的测量臂也就越长。本文设计的四点式多功能量角尺, 借助于游标卡尺的平行移动导轨以及齿轮传动机构, 很好地解决了上述问题。

　　1 四点式多功能量角尺的原理设计

　　传统 “万能量角器”有两个测量臂和一个旋转中心, 称为三点式量角器。如图 1 中的角度 α, 两条边的延长线很长, 由于 “万能量角器”测量臂不够长就无能为力了。根据同位角相等的原理, 通过平行移动其中一个测量臂, 从而将连接两测量臂的中心一分为二, 如图 2 所示, 测量臂 3 的旋转中心由 2 平行移动到 2’位置, 这样就形成了四点式量角尺, 解决了传统 “万能量角器”不能测量大型工件角度的问题。这一功能可借助于游标卡尺的平行移动导轨来实现。

　　由于该产品是一个量具, 它本身要求有较高的精度, 为保证良好的测量精度,一是采用齿轮传动设计 ( 这里传动比为 1∶2) , 将实际角度放大 2 倍, 以方便读数;二是采用游标卡尺精度设计原理, 设计了角度盘和角度游标, 测量精度为 1′。

　　2 四点式多功能量角尺的结构设计

　　2.1 整体结构设计

　　四点式多功能量角尺由主体和组件构成, 如图 3 所示, 主体由游标卡尺、齿轮机构、角度盘、角度游标、固定臂、转动臂等组成, 组件有直角组件和转动组件两种。固定臂固连在游标卡尺固定钳口上, 根据测量需要可安装直角组件或转动组件, 直角组件用于测量 0～90°角, 转动组件主要用于测量内凹角和各型槽角。转动臂、齿轮机构、角度盘、角度游标安装在游标卡尺活动钳口上, 可随着活动钳口一起平动。

　　2.2 齿轮机构设计

　　齿轮机构有一对传动比为 1∶2 的圆柱直齿轮啮合, 大齿轮与转动臂相连, 小齿轮与角度游标同轴转动。转动臂通过齿轮机构带动角度游标转动, 转动臂转过 1°, 角度游标则转过 2°。齿轮传动精度直接影响到产品对角度的测量精度, 所以齿轮加工精度和两齿轮中心距公差是设计时的重要技术要求、是加工时的重要控制指标。

　　2.3 指示机构设计

　　指示机构包括角度盘和角度游标, 用于测量工件角度时的读数。如图 5 所示, 角度盘一周划分为 360 小格, 每小格读数 0.5°(30′) ; 角度游标实际角度为 29°,划分为 30 小格, 每小格读数 1′。