【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 在直尺7與基圓盤(pán)1相切的平面上，杠桿的另一端與指示表6的量桿接觸，并將指示表調(diào)到零位。根據(jù)漸開(kāi)線形成原理，基圓盤(pán)與直尺的相對(duì)運(yùn)動(dòng)——無(wú)滑動(dòng)滾動(dòng)。當(dāng)直尺與基圓盤(pán)按箭頭方向作無(wú)滑動(dòng)滾動(dòng)時(shí)，固定于直尺上的測(cè)頭相對(duì)于基圓盤(pán)產(chǎn)生正確的漸開(kāi)線軌跡。若被測(cè)齒形符合理論的漸開(kāi)線，則與側(cè)頭相關(guān)的指示表指針就不動(dòng)，反之，則指示表指針就顯示出偏差數(shù)值。這種萬(wàn)能漸開(kāi)線檢查儀可以檢查基圓任意大小的齒輪齒廓。由于滑板的移動(dòng)，通過(guò)杠桿，就可以帶動(dòng)測(cè)量滑架沿著與滑板平行的方向，產(chǎn)生一個(gè)適用于上述比例關(guān)系的移動(dòng)量。這時(shí)，測(cè)頭的測(cè)點(diǎn)即按照理論漸開(kāi)線在受檢齒輪的齒面上滑行。 單盤(pán)式漸開(kāi)線檢查儀工作原理1 基圓盤(pán) 2被測(cè)齒輪 3絲杠 9手輪 5托板 6指示表 7直尺 8測(cè)量杠桿 萬(wàn)能漸開(kāi)線檢查儀的工作原理,如圖3 所示。 齒輪漸開(kāi)線形成原理假設(shè)此圓就是被測(cè)齒輪的基圓盤(pán),直線就是滑尺板。使儀器的測(cè)頭位于A 點(diǎn),則當(dāng)基圓盤(pán)與滑尺板作無(wú)滑動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí), 測(cè)頭就沿著齒面滑行。此時(shí),若齒形為理論漸開(kāi)線,無(wú)齒形誤差及其它誤差,則測(cè)頭相對(duì)于A 點(diǎn)靜止不動(dòng),反之,若齒形有誤差,則測(cè)頭便會(huì)有跳動(dòng), 將被測(cè)齒形與儀器復(fù)現(xiàn)的理論漸開(kāi)線軌跡進(jìn)行比較， 所示實(shí)際齒形誤差。 對(duì)單盤(pán)式漸開(kāi)線檢查儀的改進(jìn)單盤(pán)式漸開(kāi)線檢查儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)鏈短、調(diào)整比較容易，故其測(cè)量精度較高，可達(dá)4級(jí)。不足之處是每測(cè)一種齒輪要更換一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的基圓盤(pán)，具體應(yīng)用此種原理的儀器有：瑞士PH60型、日本GC3H型、蘇聯(lián)MN3型等齒形測(cè)量?jī)x。傳統(tǒng)的單盤(pán)式漸開(kāi)線檢查儀是由手輪控制絲杠的運(yùn)動(dòng)，因此傳動(dòng)精度受到影響，并且不利于數(shù)據(jù)的處理。本設(shè)計(jì)首先是利用電感傳感器代替測(cè)頭，將輸出信號(hào)進(jìn)一步轉(zhuǎn)換處理，并由LabVIEW設(shè)計(jì)軟件對(duì)誤差進(jìn)行評(píng)估分析；其次是設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)來(lái)代替手輪進(jìn)行絲杠傳動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行元件。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)（來(lái)自控制器），它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱(chēng)為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。具有高精度的定位、位置及速度可控制、具有定位保持力、動(dòng)作靈敏的特點(diǎn)。它做伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于伺服系統(tǒng)時(shí), 往往可使系統(tǒng)簡(jiǎn)單化, 工作可靠, 而且可以獲得較高的控制精度。本設(shè)計(jì)對(duì)被測(cè)齒輪的要求為基圓直徑20mm，齒數(shù)（沒(méi)有根切現(xiàn)象）。 設(shè)計(jì)的采樣間隔可調(diào)齒輪至少每轉(zhuǎn)動(dòng)采樣一次。 步進(jìn)電機(jī)的選擇 步進(jìn)電機(jī)的工作原理通常電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過(guò)定子繞組時(shí)，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁場(chǎng)方向與定子的磁場(chǎng)方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一個(gè)角度。每輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度前進(jìn)一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的通電順序來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 步進(jìn)電機(jī)工作原理 步進(jìn)電機(jī)分類(lèi)和選擇步進(jìn)電機(jī)在構(gòu)造上有三種主要類(lèi)型：反應(yīng)式(Variable Reluctance，VR)、永磁式(Permanent Magnet,PM)和混合式(Hybrid Stepping,HS)?！　? 反應(yīng)式　　定子上有繞組、轉(zhuǎn)子由軟磁材料組成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、步距角小，176。、但動(dòng)態(tài)性能差、效率低、發(fā)熱大，可靠性難保證。永磁式　　永磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子用永磁材料制成，轉(zhuǎn)子的極數(shù)與定子的極數(shù)相同。其特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)性能好、輸出力矩大，但這種電機(jī)精度差，步矩角大(176?；?5176。)?！? 混合式　　混合式步進(jìn)電機(jī)綜合了反應(yīng)式和永磁式的優(yōu)點(diǎn)，其定子上有多相繞組、轉(zhuǎn)子上采用永磁材料，轉(zhuǎn)子和定子上均有多個(gè)小齒以提高步矩精度。其特點(diǎn)是輸出力矩大、動(dòng)態(tài)性能好，步距角小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本相對(duì)較高。 按定子上繞組來(lái)分，共有二相、三相和五相等系列。由于本裝置對(duì)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速要求比較低。步進(jìn)電機(jī)主要由步距角確定。本設(shè)計(jì)中要求被測(cè)齒輪的范圍為：基圓直徑的直齒。采樣間隔為：齒輪至少每轉(zhuǎn)動(dòng)采樣一次。由于直尺和基圓盤(pán)是摩擦傳動(dòng)，假定基圓盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)的角度(也是被測(cè)齒輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度)為，則直尺水平移動(dòng)的距離為：，為被測(cè)齒輪的基圓半徑。 式（21）由上式得絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的角度：，為絲杠的導(dǎo)程。 式（22）由于步進(jìn)電機(jī)和絲杠是由聯(lián)軸器直接連接，因此步進(jìn)電機(jī)與絲杠之間的傳動(dòng)比。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角 式（23） 整理得到步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角和被測(cè)齒輪轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系為： 式（24）由，得，即選擇步進(jìn)電機(jī)的最小步距角為（若不進(jìn)行細(xì)分）。若細(xì)分則另算。本設(shè)計(jì)采用性?xún)r(jià)比比較高的雷塞科技的42HSM02，它是一種相混合式步進(jìn)電機(jī)。176。，配上細(xì)分驅(qū)動(dòng)器后其步距角可細(xì)分達(dá)128倍 (176。/步)。其主要參數(shù)如下表所示：步距精度+5%(整步、空載)溫升最高80度環(huán)境溫度10度~+50度絕緣電阻最小500兆歐，500VDC耐壓500VAC每分鐘徑向跳動(dòng)軸向跳動(dòng) 步進(jìn)電機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格1相數(shù)37引線數(shù)量32步距角8轉(zhuǎn)子慣量383保持轉(zhuǎn)矩9定位轉(zhuǎn)矩4額定電流10電機(jī)重量5相電感11機(jī)身長(zhǎng)346相電阻12軸端長(zhǎng)21：本設(shè)計(jì)采用步進(jìn)電機(jī)每50步采樣一次?？赏ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)細(xì)分電路來(lái)調(diào)節(jié)采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù). 步進(jìn)電機(jī)的單片機(jī)控制原理步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制電機(jī)，它將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，其最大的特點(diǎn)是通過(guò)輸入脈沖信號(hào)來(lái)控制，即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度由脈沖數(shù)決定，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號(hào)頻率決定，因此非常適合于單片機(jī)控制?；趩纹瑱C(jī)的步進(jìn)電動(dòng)系統(tǒng)又單片機(jī)I/O、驅(qū)動(dòng)電路、步進(jìn)電機(jī)、負(fù)載組成。 單片機(jī)的作用是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的脈沖信號(hào)，并送給驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與方向控制。具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程需編程實(shí)現(xiàn)，通過(guò)改變單片機(jī)輸出控制信號(hào)的循環(huán)次序，來(lái)完成步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的改變，通過(guò)改變單片機(jī)輸出信號(hào)的頻率，來(lái)完成步進(jìn)電機(jī)的速度切換。 步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)際上就是控制各種通電狀態(tài)持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短。這可以采取兩種方法：一種是軟件延時(shí)法，一種是定時(shí)器中斷法。這種方法是在每次準(zhǔn)換通電狀態(tài)后，調(diào)用一個(gè)延時(shí)子程序，待延時(shí)結(jié)束后，再次執(zhí)行這個(gè)換相子程序。這樣反復(fù)，就可使步進(jìn)電機(jī)按某一確定的轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)。這種軟件延時(shí)法的特點(diǎn)是，改變不同的控制值，或調(diào)用不同的延時(shí)子程序就能實(shí)現(xiàn)不同的速度控制，編程簡(jiǎn)單，占用的硬件資源較少。但它的缺點(diǎn)是占用中央處理器時(shí)間太多，通常只用在簡(jiǎn)單的控制過(guò)程中采用。由于軟件延時(shí)法占用處理器時(shí)間太多，所以在復(fù)雜的控制系統(tǒng)中一般采用定時(shí)中斷法。即給定時(shí)器加載適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)初值，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間，定時(shí)器溢出，產(chǎn)生中斷信號(hào)，暫停主程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而執(zhí)行定時(shí)中斷服務(wù)程序，產(chǎn)生硬件延時(shí)。若步進(jìn)電機(jī)換相子程序放在定時(shí)器中斷服務(wù)程序之中，則定時(shí)器每中斷一次，電動(dòng)機(jī)就換相一次，通過(guò)改變定時(shí)器初值可實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)換相是在終端服務(wù)子程序中完成的，對(duì)處理器的占用較少，可是處理器有時(shí)間從事其它工作。 聯(lián)軸器設(shè)計(jì)聯(lián)軸器屬于機(jī)械通用零部件范疇，用來(lái)聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸