水准标尺论文和设计-王志超

全文摘要

本公开提供一种水准标尺，包括多节尺身，各节尺身通过螺柱和螺母相连接，其中，尺身的端部横截面形状为环形；螺柱一端为轴类结构，另一端为外螺纹结构，中间部分为轴肩结构；螺柱的轴类结构放置在尺身的端部,螺柱的轴肩结构上与外螺纹结构的连接处为圆角结构；螺母一端为轴类结构，另一端为轴肩结构，中间为内螺纹结构；螺母的轴类结构放置在尺身的端部,螺母的内螺纹结构能够与螺柱的外螺纹结构相连接,螺母的轴肩结构上具有放置圆角结构的沉孔结构。

主设计要求

1.一种水准标尺，包括多节尺身，其特征在于，各节尺身通过螺柱和螺母相连接，其中，所述尺身的端部横截面形状为环形；所述螺柱一端为轴类结构，另一端为外螺纹结构，中间部分为轴肩结构；所述螺柱的轴类结构放置在所述尺身的端部,所述螺柱的轴肩结构上与外螺纹结构的连接处为圆角结构；所述螺母一端为轴类结构，另一端为轴肩结构，中间为内螺纹结构；所述螺母的轴类结构放置在所述尺身的端部,所述螺母的内螺纹结构能够与所述螺柱的外螺纹结构相连接,所述螺母的轴肩结构上具有放置所述圆角结构的沉孔结构。

设计方案

1.一种水准标尺，包括多节尺身，其特征在于，各节尺身通过螺柱和螺母相连接，其中，

所述尺身的端部横截面形状为环形；

所述螺柱一端为轴类结构，另一端为外螺纹结构，中间部分为轴肩结构；

所述螺柱的轴类结构放置在所述尺身的端部,所述螺柱的轴肩结构上与外螺纹结构的连接处为圆角结构；

所述螺母一端为轴类结构，另一端为轴肩结构，中间为内螺纹结构；

所述螺母的轴类结构放置在所述尺身的端部,所述螺母的内螺纹结构能够与所述螺柱的外螺纹结构相连接,所述螺母的轴肩结构上具有放置所述圆角结构的沉孔结构。

2.根据权利要求1所述的水准标尺，其特征在于，

所述螺柱的轴肩结构上具有凹槽，所述凹槽位于所述轴肩结构外圈的环形截面与所述圆角结构之间。

3.根据权利要求1所述的水准标尺，其特征在于，

所述螺柱的轴类结构的横截面直径小于所述尺身的端部横截面的内径；

所述螺柱的轴肩结构的横截面直径与所述尺身的端部横截面的外径相等。

4.根据权利要求1所述的水准标尺，其特征在于，

所述螺母的轴类结构的横截面直径小于所述尺身的端部横截面的内径；

所述螺母的轴肩结构的横截面直径与所述尺身的端部横截面的外径相等。

5.根据权利要求3或4所述的水准标尺，其特征在于，

所述螺柱的轴类结构和\/或所述螺母的轴类结构为圆形套筒，所述圆形套筒的外径小于所述尺身的端部横截面的内径。

6.根据权利要求1所述的水准标尺，其特征在于，

所述尺身上具有螺纹旋紧标识，所述螺纹旋紧标识用于指示所述内螺纹结构与外螺纹结构的螺纹连接位置。

7.根据权利要求1所述的水准标尺，其特征在于，

所述尺身采用碳纤维材料。

8.根据权利要求7所述的水准标尺，其特征在于，

所述尺身通过粘合的方式与所述螺柱和\/或螺母连接。

9.根据权利要求8所述的水准标尺，其特征在于，

所述尺身的侧壁上具有孔，通过所述孔将粘合剂注入所述尺身的端部或从所述尺身的端部排出。

设计说明书

技术领域

本公开属于测量技术领域,具体涉及一种水准标尺。

背景技术

水准标尺是用于水准测量、地震变形测量、一般工程测量或地形测量的仪器。测量时，将水准仪放于中间位置，水准标尺分别放于水准仪前后的A、B两点，作为前视尺和后视尺。水准仪在后视尺上读数为a，在前视尺上读数为b,则A、B两点的高差为h_{AB<\/sub>＝a-b。水准标尺按材料可分为水准因瓦标尺和普通水准标尺。因瓦标尺是由因瓦带和木质尺身所构成，因瓦带至于尺身槽内。普通标尺有一节的(固定式)或几节组合的(折式、塔式)，材料用木料、铝材或玻璃钢制成，其横断面可有多种形式。水准标尺需要保证尺身稳定、膨胀系数小；对于折尺和塔尺，要求连接部分稳定，折尺的折合处，应有坚固的金属折合装置，而塔尺的连接处，必须装有在抽尺时保证尺寸正确的弹簧闩锁或其他固定装置；尺身展开或抽出时，不得有松动、脱落或弯曲等现象，连接部分的分划应相互吻合，误差应在±0.5mm；标尺底面应该平整，且与标尺分划面垂直，底面与零位点一致。}

实用新型内容

本公开提供了一种新型的水准标尺，对现有的水准标尺的构造进行了改进，使得标尺的膨胀系数更小，尺身更加稳定，连接误差小，测量精度更高。本公开通过以下技术方案实现：

根据本公开的一个方面，水准标尺包括多节尺身，各节尺身通过螺柱和螺母相连接，其中，尺身的端部横截面形状为环形；螺柱一端为轴类结构，另一端为外螺纹结构，中间部分为轴肩结构；螺柱的轴类结构放置在尺身的端部,螺柱的轴肩结构上与外螺纹结构的连接处为圆角结构；螺母一端为轴类结构，另一端为轴肩结构，中间为内螺纹结构；螺母的轴类结构放置在尺身的端部,螺母的内螺纹结构能够与螺柱的外螺纹结构相连接,螺母的轴肩结构上具有放置圆角结构的沉孔结构。

根据本公开的至少一个实施方式，螺柱的轴肩结构上具有凹槽，凹槽位于轴肩结构外圈的环形截面与圆角结构之间。

根据本公开的至少一个实施方式，螺柱的轴类结构的横截面直径小于尺身的端部横截面的内径；螺柱的轴肩结构的横截面直径与尺身的端部横截面的外径相等。

根据本公开的至少一个实施方式，螺母的轴类结构的横截面直径小于尺身的端部横截面的内径；螺母的轴肩结构的横截面直径与尺身的端部横截面的外径相等。

根据本公开的至少一个实施方式，螺柱的轴类结构和\/或螺母的轴类结构为圆形套筒，圆形套筒的外径小于尺身的端部横截面的内径。

根据本公开的至少一个实施方式，尺身上具有螺纹旋紧标识，螺纹旋紧标识用于指示内螺纹结构与外螺纹结构的螺纹连接位置。

根据本公开的至少一个实施方式，尺身采用碳纤维材料。

根据本公开的至少一个实施方式，尺身通过粘合的方式与螺柱和\/或螺母连接。

根据本公开的至少一个实施方式，尺身的侧壁上具有孔，通过孔将粘合剂注入尺身的端部或从尺身的端部排出。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本公开的至少一个实施方式的水准标尺的尺身端部横截面形状示意图。

图2是根据本公开的至少一个实施方式的螺柱的轴向剖面示意图。

图3是根据本公开的至少一个实施方式的螺母的轴向剖面示意图。

图4是根据本公开的至少一个实施方式的螺柱所在的一节尺身与螺母所在的另一节尺身的连接示意图。

图5是根据本公开的至少一个实施方式的两节尺身连接时螺纹旋紧标识的位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

在本公开的一个实施方式中，水准标尺由多节尺身通过自制的螺柱和螺母连接组成，实际测量时，标尺分划面粘贴在尺身上。螺柱和螺母的材质可以采用不锈钢，螺柱安装在一节尺身的端部，螺母安装在另一节尺身的端部，螺柱和螺母通过螺纹连接，使得组装后的尺身的精度高，连接误差小。

具体的，尺身结构不受限制，尺身的端部截面可以设计成任意形状，但是在水准测量、地震变形测量、一般工程测量或地形测量的实际使用中，将尺身的端部截面可以设计成环形截面则利于使用，如方便收卷、卡位等，如图1所示，尺身的端部横截面设计成环形截面，尺身的中间部份的横截面可以设计成圆形截面或环形截面，如此设计保证尺身整体结构稳定。当然也可以设计成其他任意截面形状，其中，尺身端部的环形截面的内径和外径可以根据实际需要合理设置。

如图2所示，螺柱的左端设计成圆柱状的轴类结构1，该轴类结构1的横截面的直径略小于尺身端部的横截面的内径，以便将其放置入尺身端部，实现螺柱与尺身的连接。螺柱的右端设计成柱状的外螺纹结构2，用于和安装在另一节尺身端部的螺母进行螺纹连接。螺柱的中间部分即轴类结构1与外螺纹结构2之间的部分为轴肩结构3，即阶梯轴结构。轴肩结构3的直径大于螺柱左端的轴类结构1的直径，轴肩结构3的直径与尺身端部截面相平，即与尺身端部横截面的外径相等，用于螺柱轴向定位固定，避免螺柱沿轴向产生位移。螺柱的轴肩结构3的右部，即轴肩结构3与外螺纹结构2的连接处设计成圆角结构4，以减小应力集中。

如图3和4所示，螺母的右端设计成轴类结构5，其直径略小于尺身端部截面的内径，以便将螺母右端放置在尺身端部，实现螺母与尺身的连接。螺母的左端设计成轴肩结构6，即阶梯轴结构，轴肩结构6的直径大于右端轴类结构5的直径，并且轴肩结构6的直径与尺身端部截面相平，即与尺身端部横截面的外径相等，以便螺母进行轴向定位固定，避免螺母沿轴向产生位移。轴肩结构6的中间设计成沉孔结构7，即台阶孔结构，用于放置螺柱的圆角结构4，以减小螺柱和螺母的接触面。螺柱与螺母连接时，沉孔结构7与圆角结构4契合。沉孔结构7的右端为内螺纹结构8，内螺纹结构8与沉孔结构7连通，内螺纹结构8位于螺母的中间，该内螺纹结构8用于与螺柱的外螺纹结构2相连接，从而将螺母与螺柱连接在一起。

在本公开的一个实施方式中，如图2所示，螺柱的轴肩结构3上还设计有环形凹槽9，环形凹槽9位于螺柱的轴肩结构3的右侧，具体的，环形凹槽9位于螺柱的轴肩结构3外圈的环形截面与中间的圆角结构4之间。当螺柱与螺母连接时，只有外圈的环形截面与螺母的轴肩结构6接触，环形凹槽9低于接触面。环形凹槽9的设计可以减少螺柱和螺母大平面的接触，防止平面度不好，例如有凸点，使螺柱与螺母连接时，造成与尺身截面不垂直，进而影响标尺精度。环形凹槽9的深度与宽度可以根据实际需要合理设置。

在本公开的一个实施方式中，如图2所示，螺柱左端部分的轴类结构1设计成圆形套筒，即轴类结构中间加工成空心结构。优选的，圆形套筒为薄壁结构，壁厚较小可以减轻螺柱自身重量。圆形套筒的长度可适当加长，以增加螺柱与尺身的接触面，确保连接牢固可靠。

在本公开的一个实施方式中，如图3所示，螺母右端部分的轴类结构5设计成圆形套筒，即轴类结构中间加工成空心结构。优选的，圆形套筒为薄壁结构，壁厚较小可以减轻螺母自身重量。圆形套筒的长度可适当加长，以增加螺母与尺身的接触面，确保连接牢固可靠。

优选的，当螺母右端部分的轴类结构5为圆形套筒时，可以将螺母中间的内螺纹结构8设计成通孔，使内螺纹结构8连通沉孔结构7和圆形套筒，一定程度上，可以方便螺柱和螺母的螺纹连接位置的调节。

在本公开的一个实施方式中，标尺尺身采用碳纤维材料。相对于钢、铝等金属材料，碳纤维膨胀系数更小，在大尺寸测量条件下，环境温度对长度测量的影响将显著降低，测量精度提高。

在本公开的一个实施方式中，由于碳纤维材料本身的特性，尺身端部在与螺柱和螺母连接时，无法采用传统的过盈或间隙配合方式。因此，将尺身端部与螺柱、螺母的连接方式设计为胶的粘合。

在本公开的一个实施方式中，如图4所示，为方便尺身端部与螺柱、螺母的粘接，在尺身端部的侧壁上设置注胶孔10，便于将胶加注入尺身端部。在将螺柱或螺母放置在尺身端部后，多余的胶还可以从注胶孔10排出，从而使螺柱、螺母与尺身的粘接面更均匀，进一步保证螺柱、螺母底面平整且与标尺分划面垂直。

在本公开的一个实施方式中，如图5所示，由于各节尺身在螺纹连接时，螺纹旋转的松紧位置不同，对尺子长度的测量精度会有影响，因此，在尺身的端部预先粘贴三角形螺纹旋紧标识11。螺纹旋紧标识11分别粘贴在相连接的两节尺身的端部，当螺纹旋紧标识11汇合时，即两个三角形的角汇合时，表示达到了要求的螺纹连接位置，螺柱所在的一节尺身12与螺母所在的另一节尺身13完成组装。各节尺身组装完成后，将标尺分划面粘贴在碳纤维尺身上即可用于实际测量。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

设计图

水准标尺论文和设计

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