【導讀】計、精度分析、設計小結及參考文獻；在簡圖中對主要零件應統(tǒng)一編號、華人民共和國國家標準GB7714—87《文后參考文獻著錄規(guī)則》。造出性能優(yōu)良、高質量、高精度的齒輪。精度、壽命等方面的要求越來越高，齒輪檢測技術一直在不斷的研究和提高。差方法，采用機械、光電、計算機一體化設計的一種儀器。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。設計過程包含測量儀的機械系統(tǒng)、電路系統(tǒng)以及。在關鍵的機械裝置的設計中提出了坐標統(tǒng)一的思想，提高了測。動采集、處理、存儲、顯示、打印。

　　

【正文】 系統(tǒng)的分析，通過軟件的控制，從而來實現(xiàn)所需要的測量要求。因此機械子系統(tǒng)是基礎，也是很關鍵的一步，它的精度直接影響著整個系統(tǒng)的精度范圍。 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 。測量頭沿 Y 軸方向作直線運動，并始終與齒面接觸。當測量頭沿 Y 方向做直線運動時，它在 X 軸方向的變化量可以由數(shù)據(jù)采集機構反映出來。 機械子系統(tǒng)的設計分為幾個大的部分 :誤差傳遞機構的設計，導軌和絲桿的設計，基座和箱體的設計，步進電機和光柵、電感傳感器的固定裝置的設計。 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。通過計算機進行數(shù)據(jù)處理，最終得到齒輪的齒形誤差。誤差傳遞機構由杠桿、限位裝置、片簧、十字片簧、預緊彈簧、柱銷等部分組成。 杠桿的 設計 由于齒形誤差較小，找到微小的力傳感器較難且價格敖貴，又加上直接測量產生的誤差很大，影響測量精度，所以通過杠桿把齒形誤差放大，然后再由傳感器測量。 ① 杠桿的尺寸計算 杠桿的結構簡圖如圖 所示。 測控技術及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設計 20 取 6L =90mm ， 2L =110mm ， 3L =30mm ，則有： mmmmmmLLA 70403043 ????? （ 41） mmmmmmLLL 98890561 ????? （ 42） 由圖 所示： in)45s in( 53262 ????? ??LLLLA （ 43） 由此可知杠桿的放大比： 1 5 ??? AAs （ 44） 考慮裝配和美觀，將取 mmL 407 ? 。 ② 材料選擇 考慮到本次設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。其成本低，鑄造性好，可制成形狀較復雜的零件，但不宜承受較大沖擊的載荷。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。為了保護差動電感傳感器不因行程過大而損壞，故要加一個保護裝置。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，所以取限位槽寬A=h+ 2=6+2=8mm，限位槽長取 B=15mm。 位槽與保持架用兩顆開槽圓柱頭螺釘 8367/ ?MTGB 緊固。 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。彈簧中徑設定為 4mm，其參數(shù)見表 ，固定螺釘選用開槽圓柱頭螺釘8367/ ?MTGB 。其參數(shù)見表 表 小彈簧尺寸 d D n 0H 4 ~ 9~13 片簧的設計 ① 總體說明 片簧通常是一種矩形截面的金屬薄片，在位移上具有較小的尺寸。儀器和儀表中圖 杠桿結構圖 測控技術及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設計 22 采用的片簧，通常是在載荷及位移不大的情況下使用。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。在力的作用下，片簧產生彎曲變形，可近似認為是純彎曲。 ② 材料的選擇 片簧材料選擇錫磷青銅，其物理機械性能如下表 ： 表 錫磷青銅物理機械性能 材料性質 符 號 單位 數(shù)值 抗拉強度 b? 2/kg mm 70~80 屈服極限 s? 2/kg mm 59~65 硬度 HB 2/kg mm 160~200 比例極限 p? 2/kg mm 45 延伸率 ? （ %） 10~20 彈性模量 E 2/kg mm 11200 許用彎曲應力 ? ?w? 2/kg mm 21． 6 線膨脹系數(shù)（ 20c? ） ? 1c? 17． 1E6 密度 ? 2/kg mm 8700~8900 ③ 片簧設計 片簧厚度和寬度的特性公式為： 4334Euhpl?? 4 34 ?Euplh? ?334Ehplb? ? ?bb bhpl ?? ?? 26m a x 式中， P：片簧的最大載荷； ? ：片簧的最大變形量； hbu? ； L：片簧的工作長度。 根據(jù)結構定 L=20mm，估計 P=1N， ? =3mm，查表可知 2/80~72 mmkgb ?? ，24 / mmkgE ?? ，取 u =10。 計 算 得 ： h= b= 取 h= ， 查 表 可 取 b=8 。 計 算22 / 2516m a x mmkgb ?????? 。滿足強度要求。 ④ 強度校核 m a x m a x//M W P l W? ?? （ 45） 其中，對于矩形截面， 6/2bhW? P 為受力點最大力，根據(jù)電感傳感器測量力范圍，取 P= 帶入數(shù)據(jù)計算得： 2m a x m a x / / 2 .1 7 / [ ]wM W P l W N m m??? ? ? ? （ 46） ⑤ 片簧固定端設計 測控技術及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設計 23 片簧采用螺釘固定，緊固螺釘用 開槽圓柱頭螺釘 8465/ ?MTGB ，其結構參數(shù)見表 。 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。選用圓柱銷，起連接片簧和固件作用。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。 本系統(tǒng)中 片簧與柱銷構成換向機構，用于測量左右齒面。 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。片簧的一端固定在機構的傳動件上，另一端固定在機構的固定件上。其交叉線是 轉動的回轉中心，在轉動過程中其隨轉動角度變化，回轉中心位置也發(fā)生變化，轉角越大，偏移量越大。因此，傳動比是一個變量。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 材料選擇 十字片簧材料選擇錫磷青銅，其物理機械性能參見表 ③ 十字片簧設計 因為電感傳感器在裝配時的測量力 P 與十字片簧載荷 Pn不在同一作用線內，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 柱銷結構圖 測控技術及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設計 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 ? 十字片簧裝配時選用開槽圓柱頭螺釘 5265/ ?MTGB mmc 1? 2mm?? 片簧的裝配長度： mmlcL 22)(2 ???? ? （ 411） 取 2e mm? ，片簧的固定端長 2 2 1 2a e b m m? ? ? ?，即為杠桿的寬度。 ④ 單個片簧以及十字片簧的結構圖 測頭與測桿的設計 ① 總體說明 為了確定齒形誤差，必須確定齒輪的工作部分即所謂的測量長度：測量長度的確定，對正確評定齒輪質量是很重要的，測量長度選的過長或者過短會給齒形測量帶來圖 單個片簧結構圖 圖 十字片簧結構圖 測控技術及儀器專業(yè) 專業(yè)綜合課程設計 26 不利的影響。選的過長會把合格品當成廢品，選的過短，就有可能把廢品當成合格品，從而影響齒輪的使用質量。 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 ?? 。被測齒輪模數(shù) m=8， 齒數(shù) z=90，分度圓壓力角 20??? ， b 0??? ，側頭從基圓開始測量，有效齒形誤差的起點（按齒條齒合計算）： mmzmmmza 0 7)9 2 8 (8)9 2 8 (s i n/t a n)2/(39。 ????????? ?? 起測長度： mmaa 39。 ??? （ 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） 側頭的測量長度： mmacb 0 4 4 ????? （ 416） 測桿的長度： 35lb?? ，取測桿伸出長度為 40mm 測桿與杠桿的固定選用 GB/T6170 型螺母， GB/T 型墊 圈緊固 故測桿的總長度為： ???? mlL （ 417） 取 L=50mm，其中， m—螺母墊圈的厚度， ? —杠桿的厚度 ③ 測頭接觸變性分析 測頭測端與被測件之間由于測量力引起的接觸變形對瞄準精度影響很大，其大小根據(jù)接觸情況可按公式進行理論計算： 2 2312110 .7 6 PR E E? ? （ + ） （ 418） 式中， P 為測量力， R 為測量球半徑； 12EE、 為測頭與齒輪材料的彈性模量。 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5210