【正文】 ，每設定一個 k? ，就可以計算出相對應的理論坐標值 kX , kY 。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，在測量范圍內原理誤差不大，有利于實現(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)實意義；運用該方法易于實現(xiàn)在線測量，最終采用直線基準法作為本次設計儀器的工作原理。齒形誤差和齒形公差的示意圖，如圖 和圖 。k 所展開的漸開線，其方程為： c o s ( 39。由于選用的坐標不同，漸開線齒形方程可寫出以下幾種形式。 基本概念 漸開線的形成及其性質 如圖 所示，當一直線 NK 沿一圓周作純滾動，則直線上任一點 K 的軌跡 AK稱為該圓的漸開線。 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：直角坐標法原理、圓弧基準法原理、標準漸開線法原理、直線基準法原理。 6 完成情況 根據(jù)分工的項目，組員均順利完成相應的設計，符合設計要求。 鄒 晨：地址譯碼芯片選擇、地址譯碼電路設計、 PCI 總線的設計、 PCI 總線驅動設計、總線整體設計、電路圖原理圖相應模塊設計、編寫報告。 機械精度分析：譚艾英、王語詩、徐文韜。 設計過程包含 測量儀 的機械系統(tǒng)、電路系統(tǒng)以及軟件系統(tǒng)三部分的設計。 20xx 年 12 月第一稿 20xx 年 12 月修改 20xx 年 12 月第二次修改 20xx 年 1 月第三次修改 20xx 年 1 月第四次修改 測控技術及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設計 3 摘 要 齒輪檢測技術在齒輪制造中占有重要地位，沒有先進的檢測技術和儀器，不可能制造出性能優(yōu)良、高質量、高精度的齒輪。在簡圖中對主要零件應統(tǒng)一編號、以便在計算中和分析中引用； 8. 全部設計中所使用的參量符號和標注，必須前后一致，各參量的數(shù)值應標注單位（采用國際單位）； 9. 設 計說明書文中和文后要標注和著錄參考文獻，標注和著錄參考文獻的方法參考中華人民共和國國家標準 GB 7714—87《文后參考文獻著錄規(guī)則》。簡要敘述了測量系統(tǒng)的原理、各部分組件結構、特點以及精度分析。 徐文韜 :兩個絲桿的零件、光柵傳感器、電機的繪制 . 包含微分筒、滑動絲桿、滾動絲桿、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。 李騰飛：步進電機原理及選擇、控制電路與驅動電路設計、 PCI 總線的設計、 PCI總線驅動設計、電路圖原理圖相應模塊設計、編寫報告。 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、編寫報告。迫切需要開發(fā)一些結構簡單、造價低廉、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。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 重后，我們得出了按加權平均原則進行的誤差分配。因漸開線 是從基圓開始向外展開，故基圓以內無漸開線。 ② 直角坐標參數(shù)方程 如圖 22，漸開線上任一點 K 的 KX 、 KY 坐標為 : ( 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 39。展開長度常用 L 表示，則 bLr?? （ 25） 齒形誤差的定義 根據(jù)部頒標準 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（齒頂?shù)估獠糠殖猓┌輰嶋H齒形的兩條最近的設計齒形間的法向距離。 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：標準曲線法、坐標法和標準軌跡法。將各點的差值進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。 !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，用此方法必須確定坐標機的坐標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，測量基準不符合齒輪檢測規(guī)范的要求，很難達到較高的測量精度。i? ③ 將 39。 標準漸開線法 將被測齒形與儀器產生的理論漸開線軌跡進行比較，進而求出齒形誤差的方法稱為標準漸開線法。 直線基準法 直線基準法，是先計算出理論漸開線齒形相對于基準直線的理論差值，然后測出實際齒形上各點對 基準直線的差值，兩者之差即為齒形誤差。測量頭 A 只能沿 y 軸方向作直線運動，而且始終保持與齒面接觸，當測量頭 A沿 y軸方向作直線運動時， x 方向上的變化可由電感傳感器反映出來。 由 1? 到 2? 的變換關系為： 1( 2 ) ( 1 ) 1zR M R A????? ? ? （ 212） 由圖 可知， 1 t??? ，故變換矩陣 1zM?? 為： 1c o s s i n 0s i n c o s 00 0 1ttz t tM???????????? （ 213） 式中， t? 為分度圓上的端面齒形展開角， 1sincos0ttRAR?????????? （ 214） 式中： R 為分度圓直徑， t? 為分度圓的端面壓力角。 se c c os2si n( c os c os ) c os( c os c os )22b ti bttti ti t t ti t tbbD RSSt g i nv t g i nvZ R Z R????? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ?測控技術及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設計 10 （ 223） 式中： tS 為端面分度圓上的齒厚， 39。D 時，通過迭代可解出定位球與齒廓在切點 K、 T 處的端面分度圓壓力角 ti? ，再將它代入下式即可求得定位球球心位置139。A 、 39。 ( )2tA F W t g Z??? ? ? （ 227） 1 139。 漸開線齒形誤差的轉換 前面建立了理論漸開線數(shù)學模型及測量頭 坐標計算的數(shù)學模型。但在實際的設計工作中，有些情況不能保證阿貝原則的實施。 從本儀器來看，測頭在 X 方向上由于采用了誤差傳遞機構，不符合阿貝原則，通過跟蹤補償可使其滿足阿貝原則。 變形最小原則 變形最小原則是指盡量避免在儀器工作過程中，因受力變化或因溫度變化而引起的儀器結構變形或儀器狀態(tài)和參數(shù)的變化，并使之對儀器精度的影響最小。本儀器通過測量頭感應 X 軸信號變量，利用十字片簧和杠桿機構進行傳遞，測量鏈短，符合要求。 本次設計中機械子系統(tǒng)部分誤差權重較大，光電子系統(tǒng)次之，軟件子系統(tǒng)誤差權重最小。 合理選材，應考慮對磨損、受力不同的環(huán)節(jié)選用不同的材料，并且考慮材料的成本。該測量系統(tǒng)包括測量數(shù)據(jù)的自動采集、處理、存儲、顯示、結果分析及打印輸出。A 與 39。B 為浮動。為測量不同模數(shù)和不同直徑的齒輪，要求定位球易安裝及更換，且定位精度高，重復性好。片簧與柱銷構成換向機構，用于測量左右齒面。每次移動的距離決定了數(shù)據(jù)采集的精度。數(shù)據(jù)采集機 構安裝在雙 V 型密珠導軌副的動導軌上，導軌的運動采用滾珠絲桿副驅動，并利用長光柵位移傳感器檢測其運動量。通過光柵位移傳感器獲取直線位移導軌的位移量，其作用有兩方面：一方面通過采用信號發(fā)生器產生采樣信號，采集齒形誤差信息；另 一方面通過莫爾條紋的計數(shù)單元獲得導軌的準確位置，再通過計算獲得齒形誤差。造型設計還要使產品的外形、色彩和表面特征符合美學原則，以適應人們的時尚要求，并從樣式、形態(tài)、風格、氣氛上體現(xiàn)時代的特點。 測控技術及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設計 18 3 精度 設計與誤差分配 精度設計 合理的精度設計必須對儀器各組成部分源誤差對儀器總精度影響程度的正確估計，對于一些對儀器精度影響較大的環(huán)節(jié)給予較嚴的精度指標；對于那些對儀器精度影響較小的環(huán)節(jié)給予較寬松的精度指標，在滿足儀器總精度要求的前提下使成本降至最低。 電氣子系統(tǒng)方面主要有：傳感器測量誤差， 模 /數(shù)轉換通道的誤差和采樣控制信號的誤差， A/D 轉換通道的誤差，信號處理及放大單元的信號漂移導致的誤差。 綜合考慮各個誤差對儀器精度的影響程度以及誤差控制的難易程度 ，機械子系統(tǒng)部分誤差權重較大，光電子系統(tǒng)次之，軟件子系統(tǒng)誤差權重最小。機構中的構件可以是單一的零件，也可以是幾個零件的組合體稱為部件。 本設計選用直線基準法，其測量的基本原理是利用測量頭的直線運動軌跡去逼近齒輪漸開線 。 誤差傳遞機構的設計 誤差傳遞機構就是把測球測得的微小力放大，使電感傳感器能測量到放大后的力。 ① 杠桿的尺寸計算 杠桿的結構簡圖如圖 所示。本次設計杠桿選擇 HT200，其機械性能如表 所示： 表 厚度在 6~8mm 的 HT200 鑄件 物理機械性能 材料性質 符號 單位 數(shù)值 抗拉強度 b? 2/kg mm 32 抗彎強度 w? 2/kg mm 53 硬度 HB 2/kg mm 187~255 彈性模量 E 2/kg mm 115~160 密度 ? 3/g cm 圖 杠桿結構簡圖 測控技術及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設計 21 ③ 杠桿的結構圖 ④ 杠桿的限位裝置 由于齒輪漸開線齒型誤差很小和差動電感傳感器總行程也很小，所以杠桿轉動幅度不能過大。 表 GB/T67 M3 尺寸 d 螺距 L A B kd k n t x r M3 8 1 2 1 ⑤ 杠桿的預緊彈簧的選用 杠桿的預緊材料選用直徑為 的 65Mn 鋼絲，其材料強度高，性能好，適用于小彈簧。最常見的工作方式有單端固定和兩端固定兩種形式，本設計中的片簧屬于單端固定，其一端用螺釘固定在電感測頭部位的杠桿上，另一端靠銷連接固定在固件上。 計 算 得 ： h= b= 取 h= ， 查 表 可 取 b=8 。 表 GB/T65 M4 尺寸 d 螺距 L A B kd k n t x m M4 8 7 1 ⑥ 片簧結構圖 柱銷的設計 ① 總體說明 柱銷在機器上起定位或者連接的作用，常用的種類有圓柱銷，圓錐銷，和開口銷。 ② 材料選擇 材料為 35 鋼，熱處理硬度 28~38HRC ，其許用切應力為 [ ] 80 ~ 100 aMP? ? ③ 柱銷設計 圓柱銷選用 A 型圓柱銷 ?TGB ④ 圓柱銷強度校核 圖 片簧結構圖 測控技術及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設計 24 24/tF d z??? （ 47） 式中， tF ：橫向力 z：銷的數(shù)量 估計其受橫向力 ~ ? 帶入數(shù)據(jù)計算得： 24 / 92tF d z M P a? ? ?? ? ? ? ? （ 48） ⑤ 圓柱銷結構圖 十字片簧的設計 ① 總體說明 十字片簧彈性支承是由一對長度、寬度、厚度都相同并交叉成十字形（垂直）的直片簧組成。一般情況下，交叉線位于片簧長度二分之一處，如果轉角范圍不大，回轉中心偏移也很小，可以近似認為是不變的。 ② 測頭與測桿的設計 由于測量機構的測量精度高（ IT4 及以下），所以測量頭的直徑應盡可能小，設計選用測量頭直徑為 3mm?? ，測桿直徑為 ?? 。 在這次設計中，假定測頭材料的彈性模量 1E 及齒輪材料的彈性模量 2E 均為5