一种带游标的螺旋测微计的制作方法
专利名称一种带游标的螺旋测微计的制作方法
技术领域本实用新型涉及一种测量长度用的精密量具。
量具是人类生活中不可缺少的工具，可以分普通量具如米尺，和精密量具如游标卡尺、螺旋测微计、测量显微镜、光学比较仪和干涉仪等。目前，精密量具中普遍使用的是游标卡尺和螺旋测微计。
其中，游标卡尺是由主尺和附在主尺上、并能相对主尺滑动的游标组成。游标上设置的N个分度格的长度和主尺上的N-1个分度格的长度相等，如果主尺上最小分度值为a，那么游标上最小分度值b=(N-1)a／N。主尺上最小分度值a和游标上最小分度值b的差值称为游标精度值，其为a-b=a-(N-1)a／N=a／N。按照游标卡尺的主尺上最小分度值为a=1毫米，游标上有N=50个分度格计算，则游标精度值为1毫米／50=0．02毫米。当游标的最前面一条刻度线(称为第0条刻度线)与主尺的“0”线对齐时，游标上最后一条刻度线(即第50条刻度线)与主尺上49毫米处的刻度线对齐，此时游标上的第1条刻度线与主尺上的1毫米处的刻度线之间的距离为0．02毫米。游标上第5条刻度线与主尺上5毫米处的刻度线的间距为0．02毫米×5=0．10毫米。依次类推，当游标向右移动，使游标的第10条刻度线与主尺上10毫米处的刻度线对齐时，游标上第0条刻度线与主尺“0”线的间距为0．02毫米×10=0．20毫米。为了便于直接读数，在游标的第0、5、10、15、20、25、30、35、40和45条线上标有0、1、2、3、4、5、6、7、8和9等字样，表示当游标的这些线与主尺任一刻度线对齐时，游标的第0条刻度线(即标有“0”的刻度线)与其前面的一条主尺刻度线之间的距离分别为0．00、0．10、0．20、0．30……0．90毫米。总之，游标卡尺的读数方法是先读出主尺上与游标“0”刻度线对应的整数刻度值(毫米数)，再从游标上读出不足1毫米的数值，读数即为主尺读数加游标读数。若游标“0”刻度线前面的一条主尺刻度线为21，游标上的2．4处的刻度线与主尺某刻度线对齐，则主尺读数为21毫米，游标读数为0．24毫米，测量结果数为21+0．24毫米=21．24毫米。总而言之，游标卡尺的测量精度为0．02毫米。
其中，螺旋测微计由测量螺杆、螺母套筒、微分套筒(可转动套筒)、棘轮、锁紧手柄(又称制动器)、测量钻台和弓架组成。弓架左端与测量钻台连接，弓架右端与螺母套筒连接。穿过螺母套筒与微分套筒连接的测量螺杆的右端是一个螺距为0．5毫米的螺杆，螺母套筒内有与螺杆的螺纹匹配的螺纹。螺母套筒的筒面上有一根横线，在横线的上、下方分别刻有与横线垂直的分度值为1毫米的刻度线，而上下相邻两个刻度线的间距为0．5毫米。微分套筒筒面的前端边缘上刻有50格分度。微分套筒转动时，带动测量螺杆向左或向右移动。使微分套筒转动一圈，测量螺杆就移动0．5毫米(因为螺距为0．5毫米)。所以微分套筒每转动一个分格，测量螺杆就移动0．5毫米÷50=0．01毫米。螺旋测微计的测量结果加上估读可以测量到0．001毫米。实验室常用的一级螺旋测微计的仪器误差为0．004毫米，即其精度为0．004毫米。
但是，某些加工和检测要求测量精度更加精确时，具体地说，测量精度需要达到0．004毫米以上时，游标卡尺和螺旋测微计就不能满足要求了。而测量显微镜、光学比较仪和干涉仪虽然能满足测量精度，但是其价格十分昂贵，使用十分麻烦、也不易保养。
本实用新型的目的是设计一种能有效地将测量精度提高到0．0002毫米，而且价格低廉，使用维修方便的测量工具。为了达到上述目的，本实用新型是通过以下方案实现的。它包括测量螺杆、螺母套筒、微分套筒、棘轮、锁紧手柄、固定测量钻台和弓架，弓架左端固有测量钻台，右端固有螺母套筒，穿过螺母套筒与微分套筒连接的测量螺杆的右端是一个螺距为0．5毫米的螺杆，螺母套筒内有与螺杆的螺纹匹配的螺纹，螺母套筒的筒面上有一根横线，在横线的上、下方分别刻有与横线垂直的分度值为1毫米的刻度线，而上下相邻两个刻度线之间的距离为0．5毫米。微分套筒筒面的前端边缘上刻有50格分度。微分套筒转动时，带动测量螺杆向左或向右移动，使微分套筒转动一圈，测量螺杆就移动0．5毫米。所以微分套筒每转动一个分格，测量螺杆就移动0．01毫米。其结构要点是在螺母套筒的圆筒表面，从原来的横线开始，向上均匀地增加50条横线，并且使所增加的第50条横线与原来的横线之间的距离等于微分套筒上的最小分度在螺母套筒上所对应的距离。
所谓的所增加的第50条横线与原来的横线之间的距离等于微分套筒上的最小分度在螺母套筒上所对应的距离是指螺母套筒上所增加的第50条横线与原来的横线之间的距离对螺母套筒的横截面的圆心形成的扇形夹角与微分套筒上的最小分度对微分套筒的横截面的圆心形成的扇形夹角相等，也就是不同弧长对不同横截面上的同一圆心有相同扇形夹角。
这样，增加50条横线的改进后的螺母套筒和微分套筒的相对转动就类似游标卡尺的游标和主尺之间的相对移动，螺母套筒相当于游标，微分套筒相当于主尺。
本实用新型的最大优点是经改进的螺旋测微计除未改进的螺旋测微计本身功能外还增加了游标的功能，使测量精度比未改进的螺旋测微计提高了20倍，而且结构简单、价格低廉、使用方便。具体地说，只需要在原螺旋测微计的螺母套筒的筒面上，从原来的横线开始，向上均匀地增加50条横线，且使所增加的第50条横线与原来的横线之间的距离等于微分套筒上的最小分度在螺母套筒上所对应的距离，就可以使螺母套筒和微分套筒的相对转动就类似游标卡尺的游标和主尺之间的相对移动。在测量读数时采用先从螺旋测微计上读出常规的毫米以下两位小数，然后在起游标作用的所增加的横线与微分套筒之间读出后续的毫米以下的第3和第4位小数。
附图为本实用新型的实施例，其中附图说明
图1为本实用新型的结构示意图图2为本实用新型的微分套筒和改造后的螺母套筒刻度分布放大示意图图3为图2的A-A剖视图结合附图对本实用新型作进一步的描述请参见图1和图2，本实用新型由测量砧台1、测量螺杆2、螺母套筒3、微分套筒4、棘轮5、锁紧手柄6、和弓架7组成。弓架7的一端固有测量钻台1，另一端固有中心有通孔的螺母套筒3，螺母套筒3孔内设有的螺纹与测量螺杆2右端表面设有的螺纹匹配，其螺距都是0．5毫米，与微分套筒4固为一体的测量螺杆2可以在螺母套筒3内左右转动，即当微分套筒4转动一圈，带动测量螺杆2向左或向右移动0．5毫米，微分套筒4筒面的前端边缘上刻有的50格分度，所以微分套筒4每转动一个分格，测量螺杆2就移动0．01毫米。螺母套筒3的圆周上原有一根横线，横线的上、下方分别刻有与横线垂直的、分度值为1毫米的刻度线，上下相邻两个刻度线的间距为0．5毫米，与测量螺杆2的螺距相同。在螺母套筒3的圆筒表面上，从原来的横线开始，向上均匀地增加50条横线，并且使所增加的第50条横线与原来的横线之间的距离等于微分套筒4上最小分度在螺母套筒3上所对应的距离。
请参见图3，所谓的所增加的第50条横线与原来的横线之间的距离等于微分套筒4上最小分度在螺母套筒3上所对应的距离是指螺母套筒3上所增加第50条横线与原来的横线之间的距离d对螺母套筒3的横截面的圆心形成的扇形夹角与微分套筒4上最小分度D对微分套筒4的横截面的圆心形成的扇形夹角相等，也就是上述两个横截面上不同弧长对同一圆心形成的扇形夹角是相同的。上述设计源于螺母套筒3与微分套筒4刻度表面之间有间隙8。组成本实用新型的增加了50条横线的螺母套筒3和微分套筒4的相对转动类似游标卡尺的游标和主尺之间的相对移动，螺母套筒3相当于游标，微分套筒4相当于主尺。因此，必须同时满足转动的间隙要求，也就是微分套筒4上最小分度的距离与螺母套筒3上所增加的第50条横线与原来的横线之间的距离要对应相等。
由于微分套筒4的前端边缘筒面上刻有的50格分度的每一格小分度表示0．01毫米，所以微分套筒4与改进后的螺母套筒3之间的游标精度值为0．01毫米-0．01毫米×[(50-1)÷50]=0．01毫米／50=0．0002毫米。测量时，倒转棘轮5，将待测物体放入测量砧台1与测量螺杆2之间，然后再正方向转动棘轮5，听到“咯、咯……”声音时(表明待测物体已被夹在测量砧台1与测量螺杆2之间)即停止转动，然后固定锁紧手柄6，以防移动本实用新型时，测量螺杆2相对于弓架7也产生移动，从而影响读数；接着第一步先读出螺母套筒3上没有被微分套筒4的前沿盖住的刻度值(注意半毫米刻度线)，第二步再读出螺母套筒3上的原横线所对准的微分套筒4上的读数(即毫米以下两位小数)，第三步是读出螺母套筒3上的与微分套筒4上某刻度线对准的一刻度线的数值，因为游标精度值为0．0002毫米，所以对准处的读数是0．0002×横线的条数，最后的测量结果是第一步读数、第二步读数和第三步读数之和，就图2所示的测量结果是20．5+0．40+0．0006毫米(原横线往上数与微分套筒4某刻度线对准的是螺母套筒3上所增加的第3条横线)=20．9006毫米。为了便于读数，螺母套筒3的原来横线计为“0”刻度线，往上所增加的第1条横线为“2”刻度线，第2条横线为“4”刻度线，依次类推，第50条横线，即为原横线下面的一条为“100”刻度线，本实用新型比原实验室所用的一级螺旋测微计测量精度0．004毫米提高了20倍。
另外，本实用新型在使用一段时间后，零点也会发生变化，所以测量时必须先记下初读数。具体方法是在测量砧台1和测量螺杆2之间不放入任何物体，旋转棘轮5，当听到“咯、咯……”声时停止转动。此时微分套筒4上“0”刻度线不一定与螺母套筒3上原横线对准。此时对准的读数为初读数。应注意的是，初读数有正负之分，而测量物体长度的最终读数应该将上述3步得到的测量结果减去初读数。
为了达到提高精度的目的，必须在制作本实用新型的螺旋测微计时，提高螺纹之间距离的准确度，以及阴阳螺纹之间的配合程度。
由于螺母套筒3上的刻度线比较密，在制作时相邻的刻度线可涂不同的颜色，以利于得到方便读数。
权利要求1．一种带游标的螺旋测微计，包括测量砧台(1)、测量螺杆(2)、螺母套筒(3)、微分套筒(4)、棘轮(5)、锁紧手柄(6)、和弓架(7)，弓架(7)的左端与测量砧台(1)连接，其右端与螺母套筒(3)连接，穿过螺母套筒(3)并与微分套筒(4)连接的测量螺杆(2)的右端是一个螺距为0．5毫米的螺杆，螺母套筒(3)的内螺纹与测量螺杆(2)的外螺纹匹配，螺母套筒(3)的圆周上有一根横线，在横线的上、下方分别刻有与横线垂直的分度值为1毫米的刻度，而上下相邻两个刻度线之间的间距为0．5毫米；微分套筒(4)筒面的前端边缘上刻有50格分度，使微分套筒(4)转动一圈，测量螺杆(2)就移动0．5毫米，微分套筒(4)每转动一个分格，测量螺杆(2)就移动0．01毫米，其特征是在螺母套筒(3)的圆周上，从原来的横线开始，向上均匀地增加50条横线，而且所增加的第50条横线与原来的横线之间的距离等于微分套筒(4)上最小分度在螺母套筒(3)上所对应的距离；增加了50条横线的螺母套筒(3)和微分套筒(4)的相对转动就类似游标卡尺的游标和主尺之间的相对移动，螺母套筒(3)相当于游标，微分套筒(4)相当于主尺，游标的“0”刻度线为螺母套筒(3)的原来横线，往上第1条横线为“2”刻度线，第2条为“4”刻度线，依次类推，第50条，即原横线下面的一条为“100”刻度线。
2．根据权利要求1所述的一种带游标的螺旋测微计，其特征在于所述的第50条横线与原来的横线之间的距离等于微分套筒(4)上最小分度在螺母套筒(3)上所对应的距离是指螺母套筒(3)上第50条横线与原来的横线之间的距离对螺母套筒(3)的横截面的圆心形成的扇形夹角与微分套筒(4)上的最小分度对微分套筒(4)的横截面的圆心形成的扇形夹角相等。
3．根据权利要求1所述的一种带游标的螺旋测微计，其特征在于所述的螺母套筒(3)上增加的50条横线之间的相邻的刻度线可以涂不同的颜色，以利于方便读数。
专利摘要一种带游标的螺旋测微计,涉及测量长度用的精密量具。它是在原螺旋测微计的螺母套筒上,从原来的横线开始,向上均匀地增加50条横线,且使所增加的第50条横线与原横线的距离等于微分套筒上最小分度在螺母套筒上所对应的距离。使螺母套筒和微分套筒的相对转动类似游标卡尺的游标和主尺之间的相对移动,从而使改进的螺旋测微计增加了游标功能。结构特别简单,使用和维护方便,而且与未改进的螺旋测微计相比,本实用新型的测量精度提高了20倍。
文档编号G01B3/18GK21704
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游标卡尺和螺旋测微器读数
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{description}100.50mm；乙图中螺旋测微器的读数是3.200mm．（2）如图丙所示，光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切，轻弹簧的一端固定在轨道的左端，OP是可绕O点转动的轻杆，且摆到某处就能停在该处；另有一小钢球．现要利用这些器材测定弹簧被压缩时的弹性势能．则需直接测量的物理量是质量和高度．
科目：高中物理
题型：阅读理解
（1）甲图中游标卡尺的读数是10.050cm．乙图中螺旋测微器的读数是3.200（3.199～3.201）mm．（2）为“探究求合力的方法”的实验装置如图丙．①下列说法中正确的是ACA．在测量同一组数据F1、F2和合力F的过程中，橡皮条结点O的位置不能变化B．弹簧测力计拉细线时，拉力方向必须竖直向下C．F1、F2和合力F的大小都不能超过弹簧测力计的量程D．为减小测量误差，F1、F2方向间夹角应为90°②弹簧测力计的指针如图丁所示，由图可知拉力的大小为4.00&N．（3）某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图1为实验装置简图．（交流电的频率为50Hz）①图2为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为3.2m/s2．②保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的1/m，数据如表：
小车加速度a（m/s2）
小车质量m（kg）
1/m（1/kg）
0.60请在图3左的方格坐标纸中画出a-1/m图线，并从图线求出小车加速度a与质量倒数1/m之间的关系式是．③保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F的变化图线如图3右所示．该图线不通过原点，其主要原因是实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分．
科目：高中物理
（2009?盐城二模）（1）甲图中游标卡尺的读数是10.050cm．乙图中螺旋测微器的读数是3.200mm（2）某同学用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验．图乙为实验中得到的一条纸带，在纸带上用0、1、2、3、4、5、6…标出计数点．①规定打点1时重力势能为0，要计算出打点4时重物的机械能，在纸带上必须测出1、4两点之间的距离和3、5两点之间的距离．实验中若不知道本地的重力加速度的大小，要计算出机械能还必须测出重物的质量和重力．②该同学根据测出的数据准确地计算出各计数点时重物的机械能，发现打后一个点时机械能都比打前一个点时机械能小，其原因可能是实验中存在阻力&（只要求说出一种）．③若在数据处理时所用的重力加速度比本地的重力加速度偏大，不考虑其它因素产生的误差，将使打后一个点时机械能都比打前一个点时机械能大．
科目：高中物理
来源：学年黑龙江省高三高考仿真训练题（理综）物理部分
题型：填空题
（1）甲图中游标卡尺的读数是&&&&&& cm。（2）乙图中螺旋测微器的读数是&&&&&&mm。&
科目：高中物理
（1）甲图中游标卡尺的读数是&&&&&& cm。（2）乙图中螺旋测微器的读数是&&&&&&mm。&
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