【正文】 ................................................... 93 軟件界面及相關(guān)人機(jī)界面的設(shè)計(jì) .................................................. 96 7 精度分析 .............................................................................................. 100 機(jī)械系統(tǒng) ...................................................................................... 100 電氣系統(tǒng) ...................................................................................... 102 軟件系統(tǒng) ...................................................................................... 103 系統(tǒng)的誤差綜合 .......................................................................... 103 心得體會(huì) .............................................................................................. 104 附錄一：系統(tǒng)的部分機(jī)械圖 ................................................................ 106 附錄二：系統(tǒng)的部分電路圖 .................................................................111 附錄三：程序源代碼 ............................................................................111 測控技術(shù)及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì) 6 組員分工和完成情況 1 總體設(shè)計(jì)：全體組員 2 精度設(shè)計(jì)和誤差分配 精度設(shè)計(jì)：全體組員 誤差分配：譚艾英 3 機(jī)械子系統(tǒng)設(shè)計(jì)：機(jī)械小組完成 機(jī)械零件設(shè)計(jì)的分工： 譚艾英：誤差傳遞機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、燕尾槽及絲桿的設(shè)計(jì) 王語詩：雙 v型導(dǎo)軌及絲桿的設(shè)計(jì)、箱體的設(shè)計(jì) 徐文韜：機(jī)座的設(shè)計(jì)、電機(jī)的選擇、聯(lián)軸器的選擇 機(jī)械繪圖的分工： 譚艾英 :誤差傳遞機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu)的繪制 . 包含測桿、杠桿 、十字片簧、片簧、柱銷、凸輪、支撐臺、彈簧、緊固螺釘、兩個(gè)定位球、鎖緊螺母等零件 王語詩 :導(dǎo)軌、箱體、機(jī)座以及電感傳感器固定裝置的繪制 . 包含雙 V 型動(dòng)導(dǎo)軌、尾槽、兩個(gè)定導(dǎo)軌、緊固螺釘、平鑲條等零件。 徐文韜 :兩個(gè)絲桿的零件、光柵傳感器、電機(jī)的繪制 . 包含微分筒、滑動(dòng)絲桿、滾動(dòng)絲桿、絲桿螺母、螺母固定裝置、絲桿支架等 裝配圖 :譚艾英、王語詩、徐文韜。 機(jī)械精度分析：譚艾英、王語詩、徐文韜。 4 電氣子系統(tǒng)設(shè)計(jì)：電氣小組完成 蔣 波：總體設(shè)計(jì)模塊流程圖，光柵位移傳感器原理及選擇、信號處理電路設(shè)計(jì)、細(xì)分判向、采樣及正反計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì)、總電路原理圖繪制、 PCB 板制作、精度分析、編寫報(bào)告。 周海洋：電感傳感器工作原理、電感測頭功能與選擇、信號放大電路設(shè)計(jì)、電平平移電路設(shè)計(jì)、限幅電路設(shè)計(jì)、 A/D 轉(zhuǎn)換芯片選擇和設(shè)計(jì)、總電路原理圖繪制、精度分析、編寫報(bào)告。 李騰飛：步進(jìn)電機(jī)原理及選擇、控制電路與驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)、 PCI 總線的設(shè)計(jì)、 PCI總線驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、電路圖原理圖相應(yīng)模塊設(shè)計(jì)、編寫報(bào)告。 鄒 晨：地址譯碼芯片選擇、地址譯碼電路設(shè)計(jì)、 PCI 總線的設(shè)計(jì)、 PCI 總線驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、總線整體設(shè)計(jì)、電路圖原理圖相應(yīng)模塊設(shè)計(jì)、編寫報(bào)告。 軟件子系統(tǒng)設(shè)計(jì)：軟件小組完成 測控技術(shù)及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì) 7 吳衛(wèi)馨：設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)框圖、軟件系統(tǒng)功能框圖、測量系統(tǒng)軟總體流程、系統(tǒng)主軟件編寫、各子系統(tǒng)模塊框圖、完成軟件界面及相關(guān)人機(jī)界面的設(shè)計(jì)、精度分析、編寫報(bào)告。 豐雯瑞 :系統(tǒng)子程序源代碼編寫，包括 :初始化對話框程序流程圖、計(jì)算被測齒輪的測量范圍、定位球直徑的計(jì)算、測量次數(shù)的計(jì)算、采樣次數(shù)的計(jì)算、計(jì)算采樣點(diǎn)的 XY 坐標(biāo)、計(jì)算定位球球心位置、測量頭坐標(biāo) ,迭代方法的程序 .、精度分析、編寫報(bào)告。 向 征：查閱資料、被 測齒輪齒形偏差信息采集、 齒形誤差值的算法、 生成模擬數(shù)據(jù)的算法、精度分析、編寫報(bào)告。 6 完成情況 根據(jù)分工的項(xiàng)目，組員均順利完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)，符合設(shè)計(jì)要求。測控技術(shù)及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì) 1 1 設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目 ： largescale gears’involute profile error measuring machine with a straight line basis(大型齒輪漸開線齒形誤差在位測量儀 ) 設(shè)計(jì)要求： ① 設(shè)計(jì)大型齒輪漸開線齒形誤差在位測量儀器，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，體積小，測量鏈短； ② 被測齒輪參數(shù) ：模數(shù) 8?nm ,齒數(shù) 90Z? ,精度 4 級及其以下； ③ 實(shí)現(xiàn)誤差數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、處理、存儲、顯示、打印輸出專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)檢測參數(shù)； ④ 齒形誤差。 測控技術(shù)及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì) 2 2 總體設(shè)計(jì) 總體說明 隨著大齒輪在船舶、冶金、采礦、發(fā)電等設(shè)備以及在宇宙探索、空間追蹤、火箭及導(dǎo)彈發(fā)射等方面的廣泛應(yīng)用，對大齒輪的精度要求越來越高。迫切需要開發(fā)一些結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、使用方便、精度穩(wěn)定可靠且能在 車間使用的大齒輪在位檢測儀器。 我們查閱及閱讀資料，大齒輪齒形誤差在位檢測的主要原理有：直角坐標(biāo)法原理、圓弧基準(zhǔn)法原理、標(biāo)準(zhǔn)漸開線法原理、直線基準(zhǔn)法原理。在儀器設(shè)計(jì)中必須考慮得原則有：阿貝原則、最小變形原則、測量鏈最短原則、坐標(biāo)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則、精度匹配原則、經(jīng)濟(jì)原則、造型原則。 我們對總個(gè)系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行了分析，機(jī)械部分實(shí)現(xiàn)對誤差的傳遞和測量，電路部分處理測量信號和控制信號，使計(jì)算機(jī)能識別測量的信號，通過軟件部分實(shí)現(xiàn)控制以及一些參數(shù)的計(jì)算。然后我們集體討論各子系統(tǒng)出現(xiàn)誤差的大體情況，衡量各子系統(tǒng)所占的權(quán) 重后，我們得出了按加權(quán)平均原則進(jìn)行的誤差分配。 基本概念 漸開線的形成及其性質(zhì) 如圖 所示，當(dāng)一直線 NK 沿一圓周作純滾動(dòng)，則直線上任一點(diǎn) K 的軌跡 AK稱為該圓的漸開線。該圓稱為漸開線的基圓，其半徑用 br 表示；直線 NK 稱為漸開線的發(fā)生線，角 k? 稱為漸開線 AK 段的展角。 漸開線的形狀取決于基圓的大小。因漸開線 是從基圓開始向外展開，故基圓以內(nèi)無漸開線。由于選用的坐標(biāo)不同，漸開線齒形方程可寫出以下幾種形式。 ① 極坐標(biāo)參數(shù)方程 由圖 可見，當(dāng)發(fā)生線轉(zhuǎn)過 k? 角， K 點(diǎn)與中心 O 點(diǎn)的距離 OK 稱為 K 點(diǎn)的極半徑 KP ，所對應(yīng)的展角為 k? ，則 圖 漸開線的形成 測控技術(shù)及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì) 3 c osK K K KbKKi nv t grR? ? ? ??? ? ? ???? ?? （ 21） 為漸開線極坐標(biāo)參數(shù)方程，以 K? 角為參變量。稱展角 k? 為壓力角 K? 的漸開線函數(shù)， 工程上常用 Kinv? 表示 k? ,且 K K K? ? ???。 ② 直角坐標(biāo)參數(shù)方程 如圖 22，漸開線上任一點(diǎn) K 的 KX 、 KY 坐標(biāo)為 : ( c o s sin )( sin c o s )K b K K KK b K K KXrYr ? ? ?? ? ??? ???? ? （ 22） 在直線 BK 上另一點(diǎn) 39。k 所展開的漸開線，其方程為： c o s ( 39。) s ins in ( 39。) c o sK b K K KK b K b K KXrY r r? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ??? ? ?? （ 23） ③ 矢量參數(shù)方程 如圖 中直線 OK 為漸開線的矢徑 kr ，漸開線的矢量參數(shù)方程為： ( c o s s i n ) ( s i n c o s )k b K K K b K K Kr r i r j? ? ? ? ? ?? ? ? ? （ 24） ④ 法線極坐標(biāo)方程 漸開線上各點(diǎn)曲率半徑的計(jì)算式為： 1brK????， K 為漸開線上各點(diǎn)的曲率，習(xí)慣上又稱 ? 為漸開線上各點(diǎn)的長度。展開長度常用 L 表示，則 bLr?? （ 25） 齒形誤差的定義 根據(jù)部頒標(biāo)準(zhǔn) JB17983 規(guī)定，齒形誤差 ff? 的定義是：在端截面上，齒形工作部分內(nèi)（齒頂?shù)估獠糠殖猓┌輰?shí)際齒形的兩條最近的設(shè)計(jì)齒形間的法向距離。齒形誤差和齒形公差的示意圖，如圖 和圖 。 圖 坐標(biāo)示意圖 測控技術(shù)及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì) 4 設(shè)計(jì)齒形可以是修正的理論漸開線，包括修緣齒形、凸齒形等。 齒頂和齒根處的齒形誤差只允許偏向齒體內(nèi)。 齒形誤差的測量方法的確定 根據(jù)漸開線齒形的形成、齒形誤差的定義，用于齒形誤差的測量主要有以下幾種方法：標(biāo)準(zhǔn)曲線法、坐標(biāo)法和標(biāo)準(zhǔn)軌跡法。根據(jù)以下所述齒形誤差的集中測量方法，綜合考慮各方面的影響因素：大 型齒輪漸開線輪廓接近直線，在測量范圍內(nèi)原理誤差不大，有利于實(shí)現(xiàn)測量原理；隨著齒數(shù)和模數(shù)增大，其原理誤差變化不大，故該測量原理適用范圍廣，具有現(xiàn)實(shí)意義；運(yùn)用該方法易于實(shí)現(xiàn)在線測量，最終采用直線基準(zhǔn)法作為本次設(shè)計(jì)儀器的工作原理。 直角坐標(biāo)法 直角坐標(biāo)法以一基圓中心 O為坐標(biāo)原點(diǎn)，測頭位于被測齒形的基圓處。測量時(shí)，被測齒輪不動(dòng)，測頭在垂直網(wǎng)轉(zhuǎn)軸線的平面內(nèi)對齒廓作 XY? 直角坐標(biāo)測量，將測得值與理論值 按坐標(biāo)位置進(jìn)行比較。將各點(diǎn)的差值進(jìn)行分析比較或繪出齒廓偏差曲線，按齒廓總偏差定義評定齒廓總偏差。由圖 可得出齒輪漸開線的直角坐標(biāo)方程為： ??? ?? ?? ))c o s ()( s in ( ))s in ()( c o s (kkkbkkkkbk RY RX ??? ??? (26) 圖 齒形誤差 圖 齒形公差 測控技術(shù)及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì) 5 如圖 所示，對于理論漸開線，每設(shè)定一個(gè) k? ，就可以計(jì)算出相對應(yīng)的理論坐標(biāo)值 kX , kY 。按測量點(diǎn)的理論 kX 確定測端的位置，將測得的實(shí)際值 kY 與理論值 39。kY 相比，則該點(diǎn)的齒形誤差公式為： ? ? ? ?39。 !c o s ( )!!k k k k nf Y Y r n r?? ? ? ? (27) 采用這類測量原理的量儀，在測量大齒輪時(shí)，用此方法必須確定坐標(biāo)機(jī)的坐標(biāo)系和齒輪軸線之間的相對位置用齒輪齒槽定位，由于該定位 .受其被測齒輪誤差的影響，測量基準(zhǔn)不符合齒輪檢測規(guī)范的要求，很難達(dá)到較高的測量精度。 圓弧基準(zhǔn)法 圓弧基準(zhǔn)法，是借助測量頭的圓弧運(yùn)動(dòng)軌跡來代替理論漸開線進(jìn)行測量，圓弧中心一般選為齒面節(jié)點(diǎn)的曲率中心，圓弧半徑為節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑。 xk k? Rb yk x y 圖