【正文】 ................................... 31 驅(qū)動絲桿的設(shè)計 ............................................................................ 37 電機(jī)的選擇 .................................................................................... 44 聯(lián)軸器的選擇 ................................................................................ 44 箱體的設(shè)計 .................................................................................... 45 5 光電系統(tǒng)設(shè)計 ......................................................................................... 48 引言 ............................................................................................... 48 電路系統(tǒng)性能要求分析 ................................................................. 48 總體設(shè)計 ........................................................................................ 49 光電系統(tǒng)原理實(shí)現(xiàn) ......................................................................... 50 電感傳感器及其信號處理電路 ...................................................... 50 光柵位移傳感器 ............................................................................ 57 信號處理 ........................................................................................ 60 控制及驅(qū)動電路 ............................................................................ 65 PCI 總線及接口技術(shù) ...................................................................... 73 測控技術(shù)及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設(shè)計 5 6 軟件系統(tǒng)設(shè)計 ......................................................................................... 84 前言 ............................................................................................. 85 軟件系統(tǒng)的設(shè)計原理 ..................................................................... 85 系統(tǒng)初始化 .................................................................................... 87 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的生成 ............................................................................ 90 齒形誤差的計算 ............................................................................ 92 硬件接口 ........................................................................................ 93 軟件界面及相關(guān)人機(jī)界面的設(shè)計 .................................................. 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 .............................................................................................. 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 6 組員分工和完成情況 1 總體設(shè)計：全體組員 2 精度設(shè)計和誤差分配 精度設(shè)計：全體組員 誤差分配：譚艾英 3 機(jī)械子系統(tǒng)設(shè)計：機(jī)械小組完成 機(jī)械零件設(shè)計的分工： 譚艾英：誤差傳遞機(jī)構(gòu)的設(shè)計、定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計、燕尾槽及絲桿的設(shè)計 王語詩：雙 v型導(dǎo)軌及絲桿的設(shè)計、箱體的設(shè)計 徐文韜：機(jī)座的設(shè)計、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 型動導(dǎo)軌、尾槽、兩個定導(dǎo)軌、緊固螺釘、平鑲條等零件。在關(guān)鍵的機(jī)械裝置的設(shè)計中提出了坐標(biāo)統(tǒng)一的思想，提高了測量系統(tǒng)的精度，通過建立定位球的直徑與定位球同齒廓在切點(diǎn)的端面壓力角之間的公式，得到定位球直徑與齒輪軸心之間的位置關(guān)系和定位球精確的定位關(guān)系，大大提高了儀器的定位精度；通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動測量頭沿齒面運(yùn)動，電路系統(tǒng)對 電感傳感器所 采集的齒形誤差信號進(jìn)行采樣和處理，通過 PCI 總線接口芯片把信號送入計算機(jī)；軟件子系統(tǒng)的設(shè)計是基于 Visual C++，構(gòu)建了測控系統(tǒng)人機(jī)交互平臺，實(shí)現(xiàn)對齒形誤差信號的自動采集、處理、存儲、顯示、打印。在儀器設(shè)計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。 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 4 設(shè)計齒形可以是修正的理論漸開線，包括修緣齒形、凸齒形等。 由于計算 i? 值比較復(fù)雜，大齒輪的齒頂從加工難度和經(jīng)濟(jì)性考慮，其精度不高。 令： 1( si n c os )b ti ti tiRR? ? ??? （ 219） 2( c os si n )b ti ti ti? ? ??? （ 220） 將式（ 217）、（ 216）代入（ 215），得 )(?R? ： 12()121c o s sin sin se c21sin se c c o s( )2 2 2sin c o s c o ssin ( )20t t t bbtt t ttR R R DRDZZR R R RZ? ? ? ?????? ? ?????? ? ?????? ? ? ? ?????? （ 221） 由式（ 218）可得出 xOy 中的理論漸開線數(shù)學(xué)模型為： 12121c os si n si n se c21si n se c c os2 2 2si n c os c ossi n2i t t t bbti t t ttx R R R DRDZZy R R RZ? ? ? ??? ??? ? ???? ? ? ? ???? ????? ????? ? ? ? ?? ?????? ??? （ 222） 定位球心相對于齒輪軸心位置 如圖 所示， 39。 L、 A 由制造保證。 測量鏈最小原則 測量鏈最短原則指的是，構(gòu)成儀器測量鏈環(huán)節(jié)的構(gòu)件數(shù)目應(yīng)最小。 機(jī)械子系統(tǒng)的設(shè)計 機(jī)械子系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)儀器的精確定位，測頭的運(yùn)動，誤差的傳遞等功能。 考慮測量 頭的應(yīng)力變形，分析時，先將測量頭測量的偏移量通過測桿傳遞到片簧，計算出彈力的大小，再將彈力折算到測頭的受力，計算出應(yīng)力變形的大小并給予適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。儀器在使用時，機(jī)械子系統(tǒng)通過定位球高精度定位，并使測量頭與齒形相接觸，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動滾珠導(dǎo)軌，帶動測量頭微動，微小的測量頭在齒輪漸開線上擺動，其擺動量通過一個杠桿機(jī)構(gòu)傳遞給電感傳感器，將齒形誤差位移量轉(zhuǎn)換為電信號，電信號輸入到光電子系統(tǒng)中，光電子系統(tǒng)承載著信號的采集和轉(zhuǎn)換，并將信號通過端口送入軟件子系統(tǒng)，軟件子系統(tǒng)采用人機(jī)交互的可視化界面，將標(biāo)準(zhǔn)齒輪漸開線和實(shí)際測量的齒輪漸開線相比，并將齒輪齒形誤差輸出在顯示屏幕上。 機(jī)械子系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是實(shí)際運(yùn)動的直接體現(xiàn)，將機(jī)械系統(tǒng)所測得的實(shí)際量轉(zhuǎn)換為電信號，進(jìn)行光電子系統(tǒng)的分析，通過軟件的控制，從而來實(shí)現(xiàn)所需要的測量要求。因齒輪漸開線齒型誤差很小，將測頭位移限定在上下各 1mm 以內(nèi)，所以取限位槽寬A=h+ 2=6+2=8mm，限位槽長取 B=15mm。其有不同直徑公差供不同配合要求使用，可傳遞不大的載荷，如多次裝卸要損壞配合精確性，故不宜多次拆卸。 ????????? ?? 起測長度： mmaa 39。滿足強(qiáng)度要求。 ② 材料選擇 考慮到本次設(shè)計中杠桿傳遞的是微小位移，其受力很小，因此材料可選擇鑄鐵。 由各環(huán)節(jié)誤差的公式：??? 31i 2ii Ap儀UAii? 得各子系統(tǒng)的誤差分配結(jié)果： 機(jī)械子系統(tǒng)： m?? 222 ??? ??機(jī)械 電氣子系統(tǒng)： m?? 222 ??? ??電氣 軟件子系統(tǒng)： m?? 222 ??? ??軟件 測控技術(shù)及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設(shè)計 19 4 機(jī)械子系統(tǒng)的設(shè)計 總體說明 機(jī)械一般認(rèn)為它是 “機(jī)器 ” 和 “機(jī)構(gòu) ”的總稱，是用來傳遞運(yùn)動和力的可動裝置。軟件系統(tǒng)主模塊框圖如圖 所圖 Y 方向?qū)к壗孛鎴D 圖 測控系統(tǒng)硬件電路原理框圖 測控技術(shù)及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設(shè)計 16 示： 測控系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)與技術(shù)指標(biāo)