测控仪器课程设计-大型齿轮渐开线齿形误差在位测量仪【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 总体设计与精度设计分析分工： 由设计组全体共同讨论与计算总结完成 心得体会 机械子系统设计分工： 小组长：张亚锋 组员：王治安、贾龙飞 差信号传递机构 王治安 位机构的设计 王治安 轨的设计 王治安 动机构的设计 贾龙飞 机的设计 贾龙飞 轴器的设计 张亚锋 座及底板的设计 张亚锋 度分析 张亚锋 误差信号传递机构、定位机构及导轨的相关零件图的绘制 王治安 驱动机构、电机 的相关零件图的绘制 贾龙飞 联轴器、基座及底板的相关零件图的绘制 张亚锋 整体装配图 张亚锋 工程图的生成 王治安 设计报告的撰写 贾龙飞 电气子系统设计分工： 组长 魏星 组员：王晓龙 杨源 路系统总体设计 、相关计数电路和其 他由小组共同完成 软件子系统设计分工 ：组长 刘浩 组员：孙世晶 李伟民 言 序的功能模块与总体流程 统的初始化 位球的直径计算 样次数的计算 算原理误差及调整 件接口 序的模拟图形及其他功能 序的源代码 算验证源程序 浩 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 专业综合课程设计设计说明书 撰写要求 1. 整理提纲，与指导教师讨论设计说明书的撰 写内容； 2. 设计说明书应在设计工作的基础上独立完成，严禁抄袭，以便培养良好的学术道德； 3. 设计说明书内容包括：摘要、目录（标题及页次）、设计任务书、 总体设计（设计任务分析与创新点的构思、测控仪器若干设计原则的考虑、测控仪器若干设计原理的讨论、测控仪器工作原理的选择和系统设计 、 测控系统主要结构参数与技术指标的确定 、 测控仪器造型设计） 、 精度设计 、 机械系统设计、光电系统设计、软件系统设计、精度分析、设计小结及参考文献； 4. 设计说明书应按教师推荐的格式书写，要求文字简明、通顺，尽量使用专业术语； 5. 说明书的内容应以计算内容 为基础，参数的最后选择应符合相关国家标准； 6. 设计说明书中的相关计算内容应列出计算公式，标注出处、单位，写出简短的分析结论； 7. 为了清楚说明计算内容，应附必要的插图和简图。在简图中对主要零件应统一编号、以便在计算中和分析中引用； 8. 全部设计中所使用的参量符号和标注，必须前后一致， 各 参量的数值应标注单位（采用国际单位）； 9. 设计说明书文中和文后要标注和著录参考文献，标注和著录参考文献的方法参考中华人民共和国国家标准 71487文后参考文献著录规则 。 王代华 2003 年 12 月第一稿 2004 年 12 月修改 2005 年 12 月第二次修改 2007 年 1 月第三次修改 2009 年 1 月第四次修改 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 摘 要 本文提出了用测量头的直线运动轨迹作基准来检测大齿轮渐开线齿形误差的新方法，建立在统一坐标系中的齿形理论渐开线数学模型和测量头轨迹方程以及有原理误差补偿后的齿形误差计算模型。解决了定位精度问题，这种新方法特别适应于大型齿轮齿形误差在位检测仪器的研制与开发针对大型齿轮齿行误差的测量，采用机械、光电、计算机一体化在线测量，在总体设计中阐述了大齿轮在位测量系统的工作原理及系统组成的各个部分，在关键的机械装置 的设计中提出了坐标统一的思想，采用了高精度的定位方法，根据测量头所采集的齿轮误差信息，通过光电系统对测量头信号的调理，完成了实际齿轮齿廓的测量，软件子系统的设计是基于 +，构件了测控系统人机交互平台，实现了误差的自动采集、处理、存储、显示、打印。 关键字 ：大齿轮 齿行误差 直线基准 在位检买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 目 录 摘要 . 6 目录 . . 8 计设计任务书 10 2. 总体设计及 精度设计 . . 1 设计任务分析与创新点构思 . 控仪器若干设计原则的考虑 . 13 控仪器若干设计原理的讨论 . . 16 控仪器工作原理的选择和系统设计 . 控系 统主要机构参数和技术指标的确定 . . 23 器总精度要求 . . 26 度设计与误差分配 . . 27 . . 言 . 差信号传递机构 . .位机构的设计 . 37 轨的设计 . 48 动机构的设计 机的选择 . 56 轴器的设计 . . 座及底板的设计 . 度分析 . 60 . . 言 . 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 路系统总体设计 . 64 感位移传感器及其信号处理电路 . 栅位移传感器部分电路 机的选择和驱动 . . . . 87 . 102 言 序的功能模块 与总体流程 统的初始化 位球直径的计算 . 105 样次数的计算 算原理误差及调整 件接口 . . 124 序的源代码 . 算验证源程序 . . . 157 . 159 附录 一 . 160 附录 二 164 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 1、专业综合课设计设计任务书 设计题目： a 型齿轮渐开线齿行误差在位测量仪 ) 设计要求： 设计大型齿轮渐开线齿行误差在位测量仪器，结构简单，重量轻，体积小，测量链短； 被测齿轮参数：模数8,齿数 Z 90，精度 4 级及其以下； 实现误差数据 的自动采集、处理、存储、显示、打印输出专业综合课程设计检测参数； 齿行误差。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 2、总体设计及 精度设计 仪器总体设计，是指在进行仪器具体设计以前，从仪器自身的功能、技术指标、检测与控制系统框架及仪器应用的环境和条件等总体角度出发，对仪器设计中的全局问题进行全面的设想和规划。 现代测控仪器是机械、光学、电学及计算机一体化的整体系统，是检测与控制相结合的智能型动态系统。因此，测控仪器的范畴十分广泛。总体来说，仪器总体设计的最终评估，是以其所能达到的经济指标与技术指标来衡 量的。一般而言，在所有指标中，精度和可靠性指标是仪器设计的核心问题。就具体一台仪器而言，其所能达到的新功能，所实现的新方法，所反映出的新技术、新理论等，则是仪器总体设计中的创新。创新设计应贯穿仪器总体设计的始末，创新才有发展，创新才有效益。 总体设计要考虑的主要问题： 设计任务分析与创新点的构思 测控仪器若干设计原则的考虑 测控仪器若干设计原理的讨论 测控仪器工作原理的选择和系统设计 测控仪器系统主要结构参数与技术指标的确定 测控仪器造型设计 计任务分析与创新点构思 为了设计好仪器，首先必须对设计 任务有详细的了解和分析。这一工作的目的是要弄清楚设计任务对仪器设计提出的要求和限制，以便所设计的仪器能实现和满足设计任务提出的各项指标和要求。为此，要了解被测对象的特点、技术指标、使用条件、测量范围等。 计任务的分析包括以下内容 了解被测控参数的特点 测控仪器的工作任务首先是对被测参数的测量和跟踪。本次设计任务的被测参数是大齿轮齿形误差。 了解测控参数载体（测控对象）的特点 测控参数载体，即测控对象，一般是各种各样的机械或光学载体。这些载体的大小、形状、材料、重量、状态等特点都将对测量和跟踪控制 的质量产生重大影响。因此，仪器设计要设法消除测控对象中其它参数对被测参数的影响，即要获取被测信号本身。本次设计任务的被测对象是大齿轮，它具有尺寸大、重量大的特点，尤其是加工工艺的特买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 殊性，其精度主要靠加工工艺来保证，因此要设计一种能在车间中使用的大齿轮在位检测仪器是迫切需要的。 了解仪器的功能要求 仪器的功能要求包括仪器用途（是静态测量还是动态测量、是开环测量还是闭环测控、是一维测量还是多维测量、是单一参数测量还是多种参数测量）；仪器的检测效率；仪器的测量范围；仪器的承载能力；仪器的操作方式（手动、自动、键盘 、触摸屏）；测量结果的显示方式（仪表、数字、图象、记录、打印等）；仪器的自动诊断要求；仪器的自动保护要求以及仪器的外轮廓尺寸与自重要求等。 了解仪器的使用条件 仪器的使用条件和工作环境对仪器能否达到设计要求起到至关重要的作用。例如：仪器是在室内还是室外工作；是在计量室内还是车间工作；是在线测量还是离线脱机测量；间断工作还是连续工作（以及连续时间）；仪器工作环境（环境温度变动范围，湿度及振动情况，灰尘以及外界干扰）等。 了解国内外同类产品的类型、原理、技术水平和特点 了解国内有关方面的加工工艺水平及关键元器件 销售情况。 具体的仪器设计中应注意的问题 被测参数的精度要求 被测参数的精度要求，关系到仪器选用什么样的信号转换原理和采用什么样的主要结构形式。例如，在设计高精度的分度装置，除了应该选择恰当的信号转换原理外，轴系实际便是一个关键。在高精度大量程的直线位移测量中，保证仪器中有关部件做精确的直线位移，也是设计中的主要问题之一。 仪器类型 根据测量任务的不同，可以有比较法测量的仪器和绝对法测量的仪器两大类。这两类不同测量方法的仪器，设计时差别很大，它们对信号转换原理的选择有不同的考虑，而且在仪器 结构布局上也有较大差异。为此，应根据设计前选择测量方法选择仪器。 仪器中的感受转换部件类型 感受元件是采用接触式的还是采用非接触式的，既决定于被测件材料的性质，也与被测参数本身的性质有关。例如，有些参数的测量，可能由于无法用测头感受而不得不采用非接触的感受方法。 仪器中的定位元件 常用的定位元件有平台、定位球、顶尖等多种形式。有些是固定的，有些是可动的，有些是可调的。它们的设计一方面要遵守基准面统一原则，同时也和被测件的特定及精度要求有关。例如，在光栅式齿轮单面啮合检查仪和丝杆动态检查仪等仪器中，它们的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 顶尖 都做成死顶尖，其目的是为了克服活顶尖引起的轴向跳动对测量结果的影响。 仪器的通用性 如果要求仪器具有一定的通用性，就应为仪器设计一定的附件和调整环节，同时也要考虑各种附件在主机上的装卸问题，使仪器能适应不同的测量对象。但在专用仪器中考虑较少。 仪器的使用场合 对于计量室内使用的高精度仪器，在设计时，应尽量采取措施避免外界条件变化对它的影响，或者设计有消除外界条件变化对测量结果影响的校正环节。而对于在车间条件下使用的仪器，考虑的出发点则是防尘、防油、防水等密闭装置，至于其它环境条件，要求在允许的范围内变化时， 保证仪器也能正常工作。 所要设计的仪器是和设计任务密切相关的，实际情况非常复杂，设计任务提出的要求是多方面的，应该视具体情况而定。另外对于提高检验效率，降低劳动强度等方面的要求，在仪器设计中也应有所考虑。 新点构思 就仪器总体设计而言，创新包括所设计仪器在理论上、所实现的原理上、所达到的功能上、所反映出的新方法上和新技术等方面的创新。创新是指对原设计的继承和发展。 本次设计中创新点有： 原理创新 提出测量齿轮齿形误差的直线逼近渐开线的原理，测量头的直线运动，消除了传统测量仪器采用复合导轨所引起 的误差，保证了精度，并使开发的仪器结构简单、测量链短、成本降低等。 技术创新 提出用测量头直线运动轨迹去逼近齿形渐开线的在线测量方案，在确保测量精度的前提下，显著缩短了测量导轨尺寸，并且由于双定位球的精确定位系统确定测量头相对于齿轮的位置，使测量头不存在对正误差，测量操作方便。 测控仪器若干设计原则的考虑 在仪器设计长期实践的基础上，设计者经过不断的总结经验、继承和发展前人的科技成果，形成了一些带有普遍性的或在一定场合下带有普遍性的仪器设计所遵循的基本准则与基本原理。 这些设计原则和设计原理，根据 不同仪器设计的具体情况，作为仪器设计中的技术措施，在保证和提高仪器精度，改善仪器性能，以及在降低仪器成本等方面带来了良好的效果。因此，在仪器的总体设计中，要特别注意的一个重要内容就是具体考虑各设计原则和设计原理在仪器设计中应如何实现以及采用何种具体措施实现。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 阿贝原则的考虑 对于线值尺寸测量仪器的设计，阿贝提出了一条具有指导性的原则，原则指出：为使测量仪能正确给出测量结果，必须将仪器的读数刻线尺安放在被测尺寸线的延长线上。就是说，被测零件的尺寸线和仪器中作为读数用的基准线（刻线基准）应顺序排 成一条直线。但在实际设计工作中，有些情况不能保证阿贝原则的实施 ,原因有二： 遵守阿贝原则会造成仪器外廓尺寸过大； 多线值测量系统的仪器 ,很难做到在所有方向上都遵守阿贝原则。 仪器设计者在大量的实际工作中进一步扩展了阿贝原则的定义。阿贝原则的扩展包含了三重意思，即： 标尺与被测量一条线； 若做不到，则应使导轨没有角运动； 若导轨存在角运动，则应跟踪测量算出偏移量然后加以补偿。 遵守这三条中的任意一条，就遵守了阿贝原则。 本设计中，由于测量头在 符合阿贝原则，因此，应尽量减小测量头的延 伸长度，保证传递机构的运动精度。 在 动导轨是双 动灵敏度高，导轨的角运动极小。因此可以认为是符合阿贝原则的。且指示光栅和标尺光栅的距离很近，阿贝误差是可以忽略不计的。 从总体来看，本仪器设计符合阿贝原则。 变形最小原则的考虑 变形最小原则指的是：应尽量避免在仪器工作过程中，因受力变化或因温度变化而引起的仪器结构变形或仪器状态和参数的变化，并使之对仪器精度的影响最小。 在仪器工作过程中，无论是受力引起的变形，或是温度变化或其它原因引起的变形 ，都是无法避免的。例如：仪器承重变化，引起仪器结构变形而产生测量误差；温度变化引起仪器或传感器结构参数变化，导致光电信号的零点漂移及系统灵敏度变化。为此，需要着重考虑变形最小原则。 测量链最短原则的考虑 测量链最短原则指的是，构成仪器测量链环节的构件数目应最少。在精密仪器的整体结构中，凡是直接与感受标准量和被测量信息的有关元件，如被测件、标准件、感受元件、定位元件等都属于测量链。这类元件的误差对仪器精度的影响最大，并且都是 1：1 的影响到测量结果。因此，对测量链各环节的精度要求最高，测量链环节的 数目应最少，即：测量链应最短。除了测量链以外，还有放大指示链和辅助链两大环节，它们对仪器精度的影响程度要低于测量链。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 测量链最短原则，一般只能从原始设计上加以保证，不能采用补偿的方法来实现。如采用电子式位移同步比较原理的仪器可以大大缩短测量链，使仪器的精度及其它方面的功能得到大幅度提高。 本设计中采用了电子式位移同步比较原理，可以大大缩短测量链，使仪器的精度及其它方面的功能得到大幅度的提高。测量时，使触头和被测齿轮的齿面接触。在测量过程中，电感传感器采集触头在 栅传感器采集导轨运动方向 信号，两路信号同时送入计算机进行分析。这就是位移量同步比较原理。 坐标系基准统一原则的考虑 坐标系基准统一原则是对仪器群体之间的位置关系、相互倚赖关系来说，或主要是针对仪器中的零件设计及部件装配要求来说。对零部件设计来说，这条原则是指：在设计零件时，应该使零件的设计基面、工艺基面和测量基面一致起来，符合这个原则，才能使工艺上或测量上能够比较经济地获得规定的精度要求而避免附加的误差。对于部件装配，则要求设计基面、装配基面和测量基面一致。 在本设计中，标准渐开线的数学模型、测量头的移动、定位球的定 位精度等相关计算最后通过坐标变换统一到坐标系 而避免了附加误差。 精度匹配原则的考虑 精度分配原则是在仪器精度分析的基础上，根据仪器中各部分各环节对仪器精度影响程度的不同，分别对各部分各环节提出不同的精度要求和恰当的精度匹配。例如：对于测量链中的各环节要求精度最高，应当使这些环节保持足够的精度；而对于其他链中的各环节则应根据不同的要求分配不同的精度。如果都给予相同的精度，势必造成经济上的浪费。再如，对于一台仪器的机、电、光各部分的精度分配要恰当，达到相辅相成，并要注意其衔接上的技术要 求等。 经济原则的考虑 经济原则在仪器设计中应从以下几个方面考虑 工艺性； 合理的精度要求； 提高仪器寿命； 尽量使用标准件和标准化模块； 合理的调整环节，设计合理的调整环节，往往可以降低仪器零部件的精度要求，以便降低成本的目的； 合理选材。 合理选材是仪器设计中的重要环节之一，从减小磨损、减小热变形、减小力变形、提高刚度及满足许多物理性能上来说，都离不开材料性能。而不同的材料，其成本差价买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 很大，因此合理选材至关重要。 测控仪器若干设计原理的讨论 均 读数原理 在计量学中，利用多次读数取其平均值，通常可以提高读数精度。利用这一原理来设计仪器的读数系统，即称之为平均读数原理。这种仪器的每一个读数值实际上是由多个读数的平均值构成，所以精度很高。 较测量原理 比较测量原理广泛地应用于各种物理量的测量。在电信号的测量中，比较电桥和比较放大是比较测量的基本形式。它可以消除共模信号的影响，有利于提高测量精度。在光电法测量仪器中双通道差动比较测量可以有效地减小光源光通量变化的影响。比较测量原理尤其适用于几何量参数测量，如渐开线齿形误差、齿轮切向综合误差 、螺旋线误差、凸轮型误差等的测量。 位移量同步比较 差动比较测量 零位比较测量 偿原理 仪器精度不可能只依靠加工精度来保证。如果在设计过程中，恰当的采用包括补偿、调整、校正环节等技术措施，能在提高仪器精度和改善仪器性能方面收到良好的效果。 测控仪器工作原理的选择和系统设计 仪器工作原理的选择 直角坐标测量法 图 2直角坐标测量法示意图 如图 2开线的直角坐标方程为： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 )c s in)s c (2 方程式是以基圆中心 尖型测头 (测端的半径是零 )的测端位于被测齿形的基圆处。 对于理论渐开线每设定一个k值，就可以计算出相对应的理论坐标值k、k。按测量点的理论值k确定测端的位置，将测得的实际值k与理论值k比较，其中差值乘以该点的展开角k的余弦即为该点的齿形误差。 co s)( (2 圆弧基准法 其基本工作原理是利用测量头的圆弧运动轨迹来代替理论渐开线进行测量。 测头运动的轨迹 如图 2直角坐标系 头运动的轨迹方程为： 22)(2 式中f为被测齿轮分度圆上齿面的曲率半径。 当给定任意一个弧的水平坐标即为： 22 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 r be 被测齿轮的齿形误差测量步骤如下： 计算出理论齿形上的各点对圆弧的理论偏差值 i ； 测出实际齿形上各点对圆弧的偏差值 i ； 将 i - i 便可求出齿面上各点的齿形误差。 计算 i 值比较烦琐复杂，大齿轮的齿顶圆从加工难度和经济性考虑，其精度不高。靠齿顶圆定位来确定测量坐标系的位置，将引入不容易处理的定位误差。 标准渐开线法 将被 测齿形与仪器产生的理论渐开线轨迹进行比较，从而求出齿形误差的方法称为标准渐开线法。用一直尺与基圆盘相切，当基圆盘旋转，直尺沿切线方向做无滑动的移动时，直尺与基圆盘的切点相应移动，使直尺上的点 形成理论渐开线轨迹。若测微仪的测端相对于切点，当被测齿形与测端接触时，就可以使实际齿形与理论渐开线轨迹进行比较，从而测得误差 在大齿轮的测量中，理论渐开线轨迹不容易复现，常用一些简单的几何型线，如圆弧和直线来 代替理论渐开线作为替代标准。 直线基准法 测量的基本原理是利用测量头的直线运动轨迹去逼近齿轮渐开线。如图 2量头 轴方向作直线运动，而且始终保持与齿面接触。当测量头 轴方向做直线运动时，它在 X 轴方向的变化量可以由测微传感器反映出来。假设在齿形工作范围内齿面上任意一点则i既包括了齿形误差信息量又包括了测量头的直线运动轨迹与渐开线之间的原理误差i即X 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 图 2直线基准法示意图 式中i为测量传感器的采样信息；齿形误差信息；由下列方程组求得： )2/s i n (2/)2/c o s (s e c)2/s i n (c o sc o ss i s e c(s i nc o (2式中1 ( s i n c o s )b t i t i t ；2 ( c o s s i n )t i t i t i t ；b为基圆螺旋角；分度圆上的端面齿形展开角；分度圆的端面压力角； D 为测量头直径。 测量头在坐标系中的初始（设计）位置由下面的方程组得到 )( l i ml i (2式中 x 向偏移的极限值； L 及 A 的含义如图 2示。 L、 A 由制造保证，且 11 s e c c s c ( ) s i n ( ) c o s c o s s e c ( / 2 )2 2 2 2 22c o s ( )2cb t c t g R A OD c t g Zz z z z (2 t a n ( / 2 ) W z (2买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 11 2 ( s i n c o s ) c o s ( ) s e c 2 s i n c o s ( )2 2 2cc t b O D Z z z (2上述各方程中1过迭代法先求得定位球同齿廓在切点处的端面压力角然后再求得定位位置 s e c c o sc o s c o s2 s i n ( t a n ) c o s ( t a n )22b t bt t t tt i t t i n v i n vz r z r (21 / c o s ( )b t i t i e t R (2若起测点与终测点的位置分别为第 j 次采样时测头的位置为 /)( 式中 0 测量时通过光栅位移传感器监测则第 j 点的齿形误差计算式为 )co s (/ (2在齿形工作范围内，用直线作基准在位检测大 齿轮渐开线误差是完全可行的。采用测量头的直线运动轨迹消除了传统测量仪采用复合导轨引起的误差，保证了测量精度，并使仪器结构简单、测量链短、成本降低。 为此，本次设计选用直线基准法。 测控仪器的系统设计 测控系统是光、机、电、算一体化技术的有机结合，由机械主体、误差信号提取及处理单元电路、采样控制信号单元及伺服驱动单元电路四部分组成，整个测控系统以 机械系统结构 机械结构的原理及外形如图 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 图 2机械结构的原理 及外形 测量系统定位 测量系统的定位靠定位球 完成，如图 2系统启动以后，输入待测齿轮参数，系统会自动提示可选用的定位球直径大小、定位臂长及调整参数。在选用适当的定位球直径及定位臂长度之后，系统自动确定定位位置并会补偿定位误差。定位球A 的移动靠微分筒的丝杆驱动并带有锁紧装置，定位球 B 为浮动。定位时先调整 A 的位置并锁紧，当 A 伸人齿槽后， B 自动伸入另一个齿槽，完成定位功能。为测量不同模数和不同直径的齿轮，要求定位球易安装及更换，且定位精度高，重复性好。对于锁紧螺母与半球形垫圈，应避免夹紧时的过 定位，保证定位精度，且装夹方便。 图 2定位球安装调整机械机构 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 测量头在 测控系统的主要运动是 图 2用双 动范围是 220向精度是 3差信号传递机构安装在双 V 型密珠导轨副的动导轨上，导轨的运动采用滚珠丝杆副驱动，并利用长光栅位移传感器检测其运动量。该系统为避免采用复合导轨引起的仪器误差采用单层导轨，易于保证仪器精度。 图 2轨横截面结构 误差信号传递 利用十字片簧和杠杆机构，将齿形误差信息传递给电感测头，由电 感测微仪将该信号转换成电信号，片簧与柱销构成换向机构，用于测量左、右齿面，如图 2 图 2差信号传递机构 光电系统结构 电感传感器将齿形误差信息转换成电信号，经过 A/过光栅位移传感器获取直线位移导轨的位移量，其作用有两方面：一方面通过采样信号发生器产生采样信号，采集齿形误差信息；另一方面通过计数单元获得导轨的准确位置，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 再通过计算得到齿形误差。 软件系统 软件系统是系统可靠工作的关键，采用模块化结构，如图 2 图 2件系统主模块图 测控系统主要机构参数和技术指标的确定 量头在 X 方向的行程 精度 4级 10， z=100, 20 时： f (2 精度 10级 50z=200， 0000 时， 0f (2 4( A 25C )725 说明： 9 12级属于低精 度， 11级只在农业机械中用到，已经很少采用， 12级 则根本不用。设定检测范围时，可只考虑到 10 级，这对绝大多数的大齿轮的检测应该没有问题 量头在 Y 方向的行程 2/t 22 tb 初始参数输入及计算 定位球直径计算及选择 计算原理误差及调整 测量范围与采 样次数 数据采集与处理 返回主菜单 步进电机控制 图形绘制及结果显示 主菜单 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 )/(20c o s*)/(20c o s/c o s 2/t a o s)20c o )220s i n( 2222 当 10时， 20 ， 9 1 03 6 0/(20c o 0c o s t 1 8 s/)co s1(t 22 8 o 0 当 50m 时， 0000 , 05 0 0 0/(20c o 0 0c o s t 1 5 s/)co s1(t 22 62/1 5 o 0 0 位球直径的选择 定位球的大小要保证其在齿轮两个齿之间的可靠定位，球心位置应在分度圆与齿顶圆之间的变化。通过计算可得定位球的一个可选范围，计算公式如下： )/(co s( s i n2 i n r ct S = )90/9/a r c t a n (20c o s i n/ in (2表 2位球适用模数范围 D 0 0 4 0 00 26 60 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 200 50 80 公式 2 0b, 20t时， D 和 1250200 径 80 的定位球适用的模数范围： 13. 实际上适用的模数范围更大 ,因此可以大大减少备用定位球的数量。 位臂长的选择 定位球的大小要保证其同齿廓可靠接触 ,定位球球心的位置应尽量在分度圆与齿顶圆之间变化。 D (2 (h*=1) (2则有 D m /2+2 =20.) (2由 87所规定的标准模数系列 ,如表 2 表 2位球直径范围 第一系列 8 10 12 16 20 25 32 40 50 D 3 6 2 115 第二系列 9 14 18 22 28 36 45 D 86所规定的标准球面直径 ,如表 2 表 2位球直径推荐表 定位球直径 D 齿轮模数 m 16 8,9,10 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 24 12,14 32 16,18,20 32 16,18,20 80 25,28,32 位球行程长度的缺点 初定有效行程 :两定位球距离变化范围 150 250考公法线平均长度偏差的测量 ,确定理想跨齿数。 由瞿旭军 :当齿数大于 200时 ,一 般手册很难查标准的公法线长度 ,这时可以采用简易算法： 首先算出跨齿数 k： z/9k ,式中 可除尽则进 1； 齿轮上每一节距所包含的角度 z/360 ； 求出跨齿数所包含的角度 =（ ； 求公法线长度： )2/s ， )2/s 2 式中 对于标准直齿圆柱齿轮 (0 s o s )2/( (2此时，量爪与左右齿廓的切点正好在分度圆上。 对于标准斜齿圆柱齿轮 0 ,)c o s )c o s 22c o s 2/( )20( 2/)9/20( t a 20c o s d (2器总精度要求 由设计要求得： 0, 100z ,精度 6级（被测齿轮最高精度 ） 时， 5。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 根据微小误差原理，仪器的总精度为 15 ，则 仪。 此时，仪器的总精度在测量总精度中所占的比重是微不足道的，可以忽略不计。 度设计与误差分配 言 通过测量头的直线运动轨迹做基准来在位测量大齿轮渐开线齿行误差，对于大型齿轮，其渐开线齿廓已很接近直线，只是在渐开线的两端误差较大，因此需要在两端进行补偿。根据设计任务书要求，被测齿轮参数：模数 8数 90Z ，精度 6 级及其以下。根据微小误差原理，仪器总精度为 15 。 差分析 经过分析，系统存在误差主要有： 机械系统： 测头误差：测头直径小（ 8则可忽略 定位球定位误差：可补偿到很小 机构误差：导轨直线运动误差 ，测头传递机构误差 传感器安装误差 驱动机构误差 电气系统： 传感器误差 数据采集系统的误差 软件系统：误差极小 温度误差： 当测量头和齿轮材料不同时，线膨胀系数就不同，则会引起温度误差。但由于测量头直径较小，齿轮本身由于温度引起的变化暂时不考虑，故在此温度误差不计。 原理误差： 可完全补 偿 差分配 以上所分析的各种误差中，需要进行考虑和计算的基本属于随机误差和未定系统误买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 差，故主要按照随机误差的分配原则进行分配。 参考加权作用原则，考虑到一些实际情况，并进行了适当的误差调整，确定各子系统的精度要求（局部误差）如下： 各子系统权重：机械系统 :气系统 :件系统 :22 仪 机械系统： 机电气系统 电软件系统 机买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 26 3 机械系统设计 部分 言 机械是“机器” 和“机构”的总称 ,机构都是用来传递运动和力的可动 的装置。对于 不同类型的机器， 他们 形式、构造和用途， 不过 就其组成而言， 他们 都是由各种机构组合而成， 机构 又是由构件组成的。构件可以是单一的零件，同样也可以是几个零件的组合体形成的 部件。 仪器误差的客观存在性以及精度的重要性决定了分析研究仪器误差是仪器设计的重要内容之一。仪器精度理论是仪器误差的重要理论依据。涉及的基本内容是分析影响仪器精度的误差来源及特性；研究误