【文章內(nèi)容簡介】 在直尺7與基圓盤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)漸開線形成原理，基圓盤與直尺的相對運動——無滑動滾動。當直尺與基圓盤按箭頭方向作無滑動滾動時，固定于直尺上的測頭相對于基圓盤產(chǎn)生正確的漸開線軌跡。若被測齒形符合理論的漸開線，則與側(cè)頭相關的指示表指針就不動，反之，則指示表指針就顯示出偏差數(shù)值。這種萬能漸開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，通過杠桿，就可以帶動測量滑架沿著與滑板平行的方向，產(chǎn)生一個適用于上述比例關系的移動量。這時，測頭的測點即按照理論漸開線在受檢齒輪的齒面上滑行。 單盤式漸開線檢查儀工作原理1 基圓盤 2被測齒輪 3絲杠 9手輪 5托板 6指示表 7直尺 8測量杠桿 萬能漸開線檢查儀的工作原理,如圖3 所示。 齒輪漸開線形成原理假設此圓就是被測齒輪的基圓盤,直線就是滑尺板。使儀器的測頭位于A 點,則當基圓盤與滑尺板作無滑動的相對運動時, 測頭就沿著齒面滑行。此時,若齒形為理論漸開線,無齒形誤差及其它誤差,則測頭相對于A 點靜止不動,反之,若齒形有誤差,則測頭便會有跳動, 將被測齒形與儀器復現(xiàn)的理論漸開線軌跡進行比較， 所示實際齒形誤差。 對單盤式漸開線檢查儀的改進單盤式漸開線檢查儀結(jié)構(gòu)簡單、傳動鏈短、調(diào)整比較容易，故其測量精度較高，可達4級。不足之處是每測一種齒輪要更換一個與之對應的基圓盤，具體應用此種原理的儀器有：瑞士PH60型、日本GC3H型、蘇聯(lián)MN3型等齒形測量儀。傳統(tǒng)的單盤式漸開線檢查儀是由手輪控制絲杠的運動，因此傳動精度受到影響，并且不利于數(shù)據(jù)的處理。本設計首先是利用電感傳感器代替測頭，將輸出信號進一步轉(zhuǎn)換處理，并由LabVIEW設計軟件對誤差進行評估分析；其次是設計步進電機來代替手輪進行絲杠傳動，步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行元件。當步進電機驅(qū)動器接收到一個脈沖信號（來自控制器），它就驅(qū)動步進電機按設定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。具有高精度的定位、位置及速度可控制、具有定位保持力、動作靈敏的特點。它做伺服電動機應用于伺服系統(tǒng)時, 往往可使系統(tǒng)簡單化, 工作可靠, 而且可以獲得較高的控制精度。本設計對被測齒輪的要求為基圓直徑20mm，齒數(shù)（沒有根切現(xiàn)象）。 設計的采樣間隔可調(diào)齒輪至少每轉(zhuǎn)動采樣一次。 步進電機的選擇 步進電機的工作原理通常電機的轉(zhuǎn)子為永磁體，當電流流過定子繞組時，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一個角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個角度。每輸入一個電脈沖，電動機轉(zhuǎn)動一個角度前進一步。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，電機就會反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉(zhuǎn)動。 步進電機工作原理 步進電機分類和選擇步進電機在構(gòu)造上有三種主要類型：反應式(Variable Reluctance，VR)、永磁式(Permanent Magnet,PM)和混合式(Hybrid Stepping,HS)?！　? 反應式　　定子上有繞組、轉(zhuǎn)子由軟磁材料組成。結(jié)構(gòu)簡單、成本低、步距角小，176。、但動態(tài)性能差、效率低、發(fā)熱大，可靠性難保證。永磁式　　永磁式步進電機的轉(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。其特點是動態(tài)性能好、輸出力矩大，但這種電機精度差，步矩角大(176。或15176。)?！? 混合式　　混合式步進電機綜合了反應式和永磁式的優(yōu)點，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小齒以提高步矩精度。其特點是輸出力矩大、動態(tài)性能好，步距角小，但結(jié)構(gòu)復雜、成本相對較高。 按定子上繞組來分，共有二相、三相和五相等系列。由于本裝置對步進電機的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速要求比較低。步進電機主要由步距角確定。本設計中要求被測齒輪的范圍為：基圓直徑的直齒。采樣間隔為：齒輪至少每轉(zhuǎn)動采樣一次。由于直尺和基圓盤是摩擦傳動，假定基圓盤轉(zhuǎn)過的角度(也是被測齒輪轉(zhuǎn)過的角度)為，則直尺水平移動的距離為：，為被測齒輪的基圓半徑。 式（21）由上式得絲杠轉(zhuǎn)動的角度：，為絲杠的導程。 式（22）由于步進電機和絲杠是由聯(lián)軸器直接連接，因此步進電機與絲杠之間的傳動比。步進電機的轉(zhuǎn)角 式（23） 整理得到步進電機轉(zhuǎn)角和被測齒輪轉(zhuǎn)角之間的關系為： 式（24）由，得，即選擇步進電機的最小步距角為（若不進行細分）。若細分則另算。本設計采用性價比比較高的雷塞科技的42HSM02，它是一種相混合式步進電機。176。，配上細分驅(qū)動器后其步距角可細分達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每分鐘徑向跳動軸向跳動 步進電機的主要技術規(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電機重量5相電感11機身長346相電阻12軸端長21：本設計采用步進電機每50步采樣一次?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)細分電路來調(diào)節(jié)采樣點的個數(shù). 步進電機的單片機控制原理步進電機是數(shù)字控制電機，它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖信號，步進電機就轉(zhuǎn)動一個角度，其最大的特點是通過輸入脈沖信號來控制，即電機的總轉(zhuǎn)動角度由脈沖數(shù)決定，而電機的轉(zhuǎn)速由脈沖信號頻率決定，因此非常適合于單片機控制。基于單片機的步進電動系統(tǒng)又單片機I/O、驅(qū)動電路、步進電機、負載組成。 單片機的作用是產(chǎn)生驅(qū)動步進電機的脈沖信號，并送給驅(qū)動電路根據(jù)控制信號工作，實現(xiàn)步進電機的轉(zhuǎn)速與方向控制。具體的實現(xiàn)過程需編程實現(xiàn)，通過改變單片機輸出控制信號的循環(huán)次序，來完成步進電機轉(zhuǎn)動方向的改變，通過改變單片機輸出信號的頻率，來完成步進電機的速度切換。 步進電機的轉(zhuǎn)速控制控制步進電機的轉(zhuǎn)速，實際上就是控制各種通電狀態(tài)持續(xù)時間的長短。這可以采取兩種方法：一種是軟件延時法，一種是定時器中斷法。這種方法是在每次準換通電狀態(tài)后，調(diào)用一個延時子程序，待延時結(jié)束后，再次執(zhí)行這個換相子程序。這樣反復，就可使步進電機按某一確定的轉(zhuǎn)速運動。這種軟件延時法的特點是，改變不同的控制值，或調(diào)用不同的延時子程序就能實現(xiàn)不同的速度控制，編程簡單，占用的硬件資源較少。但它的缺點是占用中央處理器時間太多，通常只用在簡單的控制過程中采用。由于軟件延時法占用處理器時間太多，所以在復雜的控制系統(tǒng)中一般采用定時中斷法。即給定時器加載適當?shù)亩〞r初值，經(jīng)過一定的時間，定時器溢出，產(chǎn)生中斷信號，暫停主程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而執(zhí)行定時中斷服務程序，產(chǎn)生硬件延時。若步進電機換相子程序放在定時器中斷服務程序之中，則定時器每中斷一次，電動機就換相一次，通過改變定時器初值可實現(xiàn)對電動機的控制。因為電動機換相是在終端服務子程序中完成的，對處理器的占用較少，可是處理器有時間從事其它工作。 聯(lián)軸器設計聯(lián)軸器屬于機械通用零部件范疇，用來聯(lián)接不同機構(gòu)中的兩根軸（主動軸和從動軸