【正文】 ② 測(cè)頭與測(cè)桿的設(shè)計(jì) 由于測(cè)量機(jī)構(gòu)的測(cè)量精度高（ IT4 及以下），所以測(cè)量頭的直徑應(yīng)盡可能小，設(shè)計(jì)選用測(cè)量頭直徑為 3mm?? ，測(cè)桿直徑為 ?? 。 ② 材料選擇 材料為 35 鋼，熱處理硬度 28~38HRC ，其許用切應(yīng)力為 [ ] 80 ~ 100 aMP? ? ③ 柱銷設(shè)計(jì) 圓柱銷選用 A 型圓柱銷 ?TGB ④ 圓柱銷強(qiáng)度校核 圖 片簧結(jié)構(gòu)圖 測(cè)控技術(shù)及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì) 24 24/tF d z??? （ 47） 式中， tF ：橫向力 z：銷的數(shù)量 估計(jì)其受橫向力 ~ ? 帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得： 24 / 92tF d z M P a? ? ?? ? ? ? ? （ 48） ⑤ 圓柱銷結(jié)構(gòu)圖 十字片簧的設(shè)計(jì) ① 總體說(shuō)明 十字片簧彈性支承是由一對(duì)長(zhǎng)度、寬度、厚度都相同并交叉成十字形（垂直）的直片簧組成。 計(jì) 算 得 ： h= b= 取 h= ， 查 表 可 取 b=8 。 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(yù)緊彈簧的選用 杠桿的預(yù)緊材料選用直徑為 的 65Mn 鋼絲，其材料強(qiáng)度高，性能好，適用于小彈簧。 ① 杠桿的尺寸計(jì)算 杠桿的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 所示。 本設(shè)計(jì)選用直線基準(zhǔn)法，其測(cè)量的基本原理是利用測(cè)量頭的直線運(yùn)動(dòng)軌跡去逼近齒輪漸開線 。 綜合考慮各個(gè)誤差對(duì)儀器精度的影響程度以及誤差控制的難易程度 ，機(jī)械子系統(tǒng)部分誤差權(quán)重較大，光電子系統(tǒng)次之，軟件子系統(tǒng)誤差權(quán)重最小。 測(cè)控技術(shù)及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì) 18 3 精度 設(shè)計(jì)與誤差分配 精度設(shè)計(jì) 合理的精度設(shè)計(jì)必須對(duì)儀器各組成部分源誤差對(duì)儀器總精度影響程度的正確估計(jì)，對(duì)于一些對(duì)儀器精度影響較大的環(huán)節(jié)給予較嚴(yán)的精度指標(biāo)；對(duì)于那些對(duì)儀器精度影響較小的環(huán)節(jié)給予較寬松的精度指標(biāo)，在滿足儀器總精度要求的前提下使成本降至最低。通過光柵位移傳感器獲取直線位移導(dǎo)軌的位移量，其作用有兩方面：一方面通過采用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生采樣信號(hào)，采集齒形誤差信息；另 一方面通過莫爾條紋的計(jì)數(shù)單元獲得導(dǎo)軌的準(zhǔn)確位置，再通過計(jì)算獲得齒形誤差。每次移動(dòng)的距離決定了數(shù)據(jù)采集的精度。為測(cè)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(fù)性好。A 與 39。 合理選材，應(yīng)考慮對(duì)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。本儀器通過測(cè)量頭感應(yīng) X 軸信號(hào)變量，利用十字片簧和杠桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳遞，測(cè)量鏈短，符合要求。 從本儀器來(lái)看，測(cè)頭在 X 方向上由于采用了誤差傳遞機(jī)構(gòu)，不符合阿貝原則，通過跟蹤補(bǔ)償可使其滿足阿貝原則。 漸開線齒形誤差的轉(zhuǎn)換 前面建立了理論漸開線數(shù)學(xué)模型及測(cè)量頭 坐標(biāo)計(jì)算的數(shù)學(xué)模型。A 、 39。 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(cè)控技術(shù)及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì) 10 （ 223） 式中： tS 為端面分度圓上的齒厚， 39。測(cè)量頭 A 只能沿 y 軸方向作直線運(yùn)動(dòng)，而且始終保持與齒面接觸，當(dāng)測(cè)量頭 A沿 y軸方向作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)， x 方向上的變化可由電感傳感器反映出來(lái)。 標(biāo)準(zhǔn)漸開線法 將被測(cè)齒形與儀器產(chǎn)生的理論漸開線軌跡進(jìn)行比較，進(jìn)而求出齒形誤差的方法稱為標(biāo)準(zhǔn)漸開線法。 !c o s ( )!!k k k k nf Y Y r n r?? ? ? ? (27) 采用這類測(cè)量原理的量?jī)x，在測(cè)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(duì)位置用齒輪齒槽定位，由于該定位 .受其被測(cè)齒輪誤差的影響，測(cè)量基準(zhǔn)不符合齒輪檢測(cè)規(guī)范的要求，很難達(dá)到較高的測(cè)量精度。 齒形誤差的測(cè)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(cè)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。 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。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。 向 征：查閱資料、被 測(cè)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。 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(yǔ)詩(shī)、徐文韜。在簡(jiǎn)圖中對(duì)主要零件應(yīng)統(tǒng)一編號(hào)、以便在計(jì)算中和分析中引用； 8. 全部設(shè)計(jì)中所使用的參量符號(hào)和標(biāo)注，必須前后一致，各參量的數(shù)值應(yīng)標(biāo)注單位（采用國(guó)際單位）； 9. 設(shè) 計(jì)說(shuō)明書文中和文后要標(biāo)注和著錄參考文獻(xiàn)，標(biāo)注和著錄參考文獻(xiàn)的方法參考中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 7714—87《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》。 設(shè)計(jì)過程包含 測(cè)量?jī)x 的機(jī)械系統(tǒng)、電路系統(tǒng)以及軟件系統(tǒng)三部分的設(shè)計(jì)。 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。 我們查閱及閱讀資料，大齒輪齒形誤差在位檢測(cè)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。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。齒形誤差和齒形公差的示意圖，如圖 和圖 。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(cè)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(duì)于理論漸開線，每設(shè)定一個(gè) k? ，就可以計(jì)算出相對(duì)應(yīng)的理論坐標(biāo)值 kX , kY 。ii??? 便可求得齒面上各點(diǎn)的齒形誤差。由于這種方法原理誤差較大，因此必須對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行原理誤差補(bǔ)償。 將式（ 212）、（ 213）代入式（ 211），得 ( 2)R? ： ( 2 )( si n c os ) ( c os si n ) si n si n( si n c os ) ( c os si n ) si n si n0b ti ti ti b ti ti ti t tb ti ti ti b ti ti ti t tR R RR R R R? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ??????? ? ? ? ??? （ 215） 由 2? 到 ? 的變換關(guān)系為： 2( ) ( 2 ) 2zR M R A????? ? ? （ 216） 測(cè)控技術(shù)及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì) 9 顯然 02?? ，故變換矩陣 2??zM 為： 21 0 00 1 00 0 1zM????????? （ 217） 由圖 28 中幾何關(guān)系得： 1se c21si n se c c os( )2 2 2si n( )20bttDRDZZAZ???????? ? ?? ??????? （ 218） 式中， Z 為齒輪齒數(shù)。AO。 ( s in c o s ) c o s ( ) s e c2 2 2 2cc tbNNW A O DZ?? ???? ? ? ?2 s in c o s ( )22tR ZZ?????（ 228） 式中： cN 為測(cè)量時(shí)兩定位球間的跨齒數(shù)。一是遵守阿貝原則會(huì)造成儀器外廓尺寸過大；二是對(duì)于多自由度測(cè)量系統(tǒng)的儀器，很難做到使各個(gè)坐標(biāo)方向或一個(gè)坐標(biāo)方向的各個(gè)平面內(nèi)均能遵守阿圖 測(cè)量頭的坐標(biāo)系 測(cè)控技術(shù)及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì) 12 貝原則。 在本儀器設(shè)計(jì)中，為減小力變形的影響，對(duì)儀器布局設(shè)計(jì)作了如下考慮：采用了工作臺(tái)、床身、基座三層結(jié)構(gòu)的形式。 經(jīng)濟(jì)原則 經(jīng)濟(jì)原則是一切工作都需要遵守的一條基本而重要的原則。機(jī)械子系統(tǒng)通過傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量，將位移量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量送入光電子系統(tǒng)，光電子系統(tǒng)將轉(zhuǎn)換過來(lái)的電學(xué)量進(jìn)行信號(hào)處理、分析，并實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力的自動(dòng)驅(qū)動(dòng)控制，同時(shí)將信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，軟件系統(tǒng) 通過人機(jī)界面將信號(hào)獲取，并經(jīng)最終的數(shù)據(jù)處理、誤差分析等處理。定位時(shí)先調(diào)整 39。誤差傳遞機(jī)構(gòu)，如圖 所示。由于該導(dǎo)軌采用單層導(dǎo)軌，避免采用復(fù)合導(dǎo)軌引起的儀器誤差，易于保證精度。 總結(jié) 通過測(cè)量頭的直線運(yùn)動(dòng)軌跡做基準(zhǔn)來(lái)在位檢測(cè)大齒輪漸開線齒形誤差，不僅提高了在位測(cè)量的 精度，還大大降低了測(cè)量費(fèi)用。 軟件子系統(tǒng)方面主要有 量化誤差、數(shù)據(jù)迭代誤差。設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)應(yīng)滿足的要求是功能要求、可靠性要求、精度要求、經(jīng)濟(jì)性要求和外觀要求。通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最終得到齒輪的齒形誤差。為了保護(hù)差動(dòng)電感傳感器不因行程過大而損壞，故要加一個(gè)保護(hù)裝置。在力的作用下，片簧產(chǎn)生彎曲變形，可近似認(rèn)為是純彎曲。選用圓柱銷，起連接片簧和固件作用。 ② 材料選擇 十字片簧材料選擇錫磷青銅，其物理機(jī)械性能參見表 ③ 十字片簧設(shè)計(jì) 因?yàn)殡姼袀鞲衅髟谘b配時(shí)的測(cè)量力 P 與十字片簧載荷 Pn不在同一作用線內(nèi)，兩作用線夾角為 45，即： 2c o s 4 5 ( 0 . 4 5 ~ 0 . 6 5 ) 0 . 3 2 ~ 0 . 4 62NP P N? ? ? ? ? 圖 柱銷結(jié)構(gòu)圖 測(cè)控技術(shù)及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì) 25 （ 49） 初步取 16l mm? 4mm?? ，片簧寬 4b mm? ，則有片簧厚： 6 ( c os 45 )[]wPlh m mb? ? ???? （ ） 取 mmh ? 十字片簧裝配時(shí)選用開槽圓柱頭螺釘 5265/ ?MTGB mmc 1? 2mm?? 片簧的裝配長(zhǎng)度： mmlcL 22)(2 ???? ? （ 411） 取 2e mm? ，片簧的固定端長(zhǎng) 2 2 1 2a e b m m? ? ? ?，即為杠桿的寬度。 ??? （ 412） 齒頂圓半徑： mmhdr aa 3 6 8)290()2( ??????? （ 413） 基圓半徑： mmmzr b o o ?????? ?? （ 414） mmrrc ba 4 422 ??? （ 415） 側(cè)頭的測(cè)量長(zhǎng)度： mmacb 0 4 4 ?????