智能齿距测量仪设计说明书

《智能齿距测量仪设计说明书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能齿距测量仪设计说明书（33页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、毕业设计说明书摘 要本课题涉及内容为智能齿轮齿距误差测量仪的研究及其设计。在对现今各种齿距误差测量仪进行研究后，本课题在小型、经济方面着手，设计出适合中小形齿轮齿距误差的测量仪器。其特点在于体积小，测量方便，有利于节省空间及使用方便。本课题实现了单个及多个齿距的误差测量，若对软件部分进行 开发还可测量齿形，齿廓误差等，具有可扩展性。设计中包括机械部分设计和电子测控部分设计及软件的开发。在稳定精度的基础上，机械部分尽量做到了结构简单，以减少积累误差及降低成本。在智能方面，采用单片机系统，实现了自动数据采集，自动测量，自动数据处理，自动显示及打印输出测量结果的“流水”化测量过程，可节省人力及测量时

2、间。在计算方面参考了国内外众多先进的 研究成果,结合本课题特点，选用了相对法计算单个齿距误差，多个齿距累积误差具有简单易行的特点。本课题说明书在最后对仪器的测量及工作环境做出了经济可行性及环境分 析，本设计产品具有的占地空间小，制造成本低及操作简单，智能测量等的一 系列特性非常适合小型企业中，中小型零件批量生产的需要。除此之外本设计 产品运转噪音低，无污染。综合上述优点本设计产品具有极好的市场前景。关键词： 齿距误差； 齿轮； 测量仪I沈阳工学院毕业设计说明书Abstract The research and design of the intelligent gear tooth dista

3、nce error measuring instrumentt are involved in this thesis.After the study of the present error measuring instrument, the paper designs the measuring instrument for the gear tooth distance error of the middle and middle gears.Its characteristics lie in small size, convenient measurement, convenient

4、 for saving space and easy to use. The error of single and multiple pitch measurement is realized, and if the software part is developed, it can measure tooth profile, tooth profile error, etc.Design and development of the design and software of the design and the electrical sub measurement and cont

5、rolling parts of the design and the electrical sub measurement and control system.On the basis of the stability accuracy, the mechanical part is as far as possible to make the structure simple, in order to reduce the accumulation error and reduce the cost.In the aspect of intelligence by SCM system,

6、 realize the automatic data collection, automatic measurement, automatic data processing, automatic display and print the measuring results of flowing water measurement process, save manpower and time measurement.In terms of computation with reference to numerous domestic and foreign advanced resear

7、ch results, combined with the subject characteristics, selection of the least square method is used to calculate a single tooth pitch error, the choice of relative method for measuring a plurality of teeth cumulative pitch error has the characteristics of simple. This topic statement at the end of i

8、nstrument measurement and working environment make the economic feasibility and environmental analysis, with the design of products covers an area of small space, manufacturing cost is low and the operation is simple, intelligent measurement, such as a series of characteristic, and is very suitable

9、for small and medium enterprises, small and medium-sized zero batch production.In addition to the design of the product operation noise is low, no pollution.The advantages of this design have excellent prospects for the market. Keyword: Tooth distance error ； gear ；measuring instrumentIII沈阳工学院毕业设计说明

10、书目 录摘 要IAbstractII目 录III绪 论11 齿距误差测量的理论基础31.1 齿轮齿距偏差相关概念31.1.1 齿轮单个齿距偏差(fpt)31.1.2齿距累积偏差31.1.3 齿距累积总偏差(Fp)41.2测量原理42智能齿距误差测量仪的机械系统的设计72.1 步进电动机的选择72.2 主轴传动系统的设计82.2.1丝杠的设计82.2.2 蜗轮蜗杆的设计83智能齿距误差测量仪的单片机部分设计113.1 单片机硬件系统的设计113.1.1 单片机系统的整体设计113.1.2 信号采集模块设备选择113.1.3 信号调整模块的设计123.1.4 步进电动机驱动电路设计133.2 单片

11、机软件系统的设计143.2.1 主程序的程序143.2.2读入 A/D 数据程序143.2.3 数字滤波程序153.2.4 键盘扫描输入程序163.2.5 步进电机驱动控制程序163.2.6 打印机输出程序164 经济可行性及环境分析185 结论21致谢22参考文献23VI绪 论 齿轮是一种多参数!综合性的机械传动基本零件,随着扭矩密度的提高及实际成本的减少,齿轮技术己经有了实质性的发展同时为了满足一定的使用要求!实现传动的 互换性,需要对齿轮传递运动的准确性!传动平稳性等进行控制,由此齿轮精度的概念应运而生齿轮生产测量的基础是齿轮精度理论,而齿轮精度标准也一直和生产力的发展密切相关为了实现在

12、生产精度方面的潜在改善,不断提高齿轮的精度标准以及使这些标准满足未来精度要求是至关重要的从现实的角度讲,对齿轮的测量技术和其标准的设定在某种意义上说能够满足以上要求并能够确保一个国家工业继续保持在国际工业市场竞争中的地位并扩大市场份额。图1.1 手持式齿距仪本次设计，结合了中国制造业的现状、针对齿轮齿距误差的测量，借鉴了前人关与齿轮和齿距的研究成果和虚拟测量仪器的思想，研制成的基于单片机系统的智能齿距累积误差检测仪。整个设计主要 内容如下：1 参考国内外示例，设计了齿轮累积齿距误差测量仪的机械部分。 完成了被测齿轮运动的传动的设计。 完成了传感器测头轴向及径向运动机构的传动设计。 完成了箱体及

13、床身的设计。 研究了单个齿距误差及累积齿距误差等的测量方法，并建立了评定其误差的数学模型。 研究了基于单片机的测量与控制系统。 设计了放大、滤波及 A/D 转换电路。 设计了 44 矩阵式键盘、6 位液晶显示器。 设计了打印机接口电路。 设计了调试、形位误差评定方法、测头微调等程序。 编制了基于单片机的形位误差测量控制、采样、显示、键盘输入、打印等序。 设计了 步进电动机的驱动电路。 研究了零件安装偏心误差，并用电算法建立了消除误差的计算公式1 齿距误差测量的理论基础1.1 齿轮齿距偏差相关概念齿轮齿距偏差是评价齿轮传动性能的重要指标,在几何精度评定中,齿轮齿距偏差是必定检测的精度项目。其中包

14、括齿轮齿距偏差、齿轮齿距累计总偏差和齿轮齿距累计偏差,它们都是重要的误差检测量。齿距偏差表征的是齿轮每个齿之间的差别,齿距差别会影响到齿轮传动的过程。习惯上把上述四种误差项目统称齿距偏差。常用的齿距偏差测量术语简述如1.1.1 齿轮单个齿距偏差(fpt)齿轮的单个齿距偏差(fpt)表征的是在齿轮分度圆上或者齿高中部附近,实际齿距和理论齿距之间的差值,通常情况下对其差值取绝对值,并把最大值作为齿距偏差的评定值(见图 2)。通过齿轮单个齿距偏差也可以评价机床在加工齿轮工程中的周期性误差,也可以从侧面反映磨齿等加工工艺。齿轮单个齿距偏差是齿轮几何精度基本的检测的指标之一,主要反映齿轮单个齿距角的精度

15、。 图2.1单个齿距偏差示意图1.1.2齿距累积偏差齿轮单个齿距偏差只能体现单个齿距的情况,用来评价齿轮齿距累计效应要用到齿轮齿距累积偏差指标。对齿距累计偏差的控制可以减少偏差集中的情况。在小数目的齿轮齿距产生较大的齿轮累积偏差的情况下,传动过程中齿轮直接的啮合载荷很大,会产生噪声和振动的问题。1.1.3 齿距累积总偏差(Fp)上述两个指标都是表示局部偏差的,用来评定齿轮制造精度标准为齿距累积总偏差 Fp。齿轮齿距累积总偏差为齿轮同一侧面内任意齿距间的最大齿距累积偏差。主要用来评定在齿轮旋转一圈的转角误差,反馈修正保证齿轮传动的准确性。总之齿轮齿距偏差对齿轮传动的平稳性和均匀性影响很大,在齿轮

16、加工过程中要严格的控制齿距偏差的质量。1.2测量原理相对测量法属于比较测量法,采用两个测头,对准齿轮任意一个齿距的测量位置,调整两个测头的位置使测头示值均为零,即该齿距为基准齿距,保持两测头位置不变,依次测量其他齿距实际位置,此时测头读数其实是相对于基准齿距的差值,数据采集完毕后,采用作图法或者计算法进行数据处理,就可以得到齿距偏差和齿距累积误差。图 3 为单齿法测量齿距偏差的原理示意图。相对测量法又分为单齿测量法和跨齿测量法,这个是根据测量时两个测头所跨的齿数多少来确定的。单齿测量法选取的齿距基准是分度圆附近的两个相邻同侧齿廓,跨齿测量法选取的测量基准则是相邻多个齿廓之和。跨齿测量法就是将测

17、量的齿轮齿数 Z 分成若干组 N 来进行测量,即两个测头跨 K个齿距测量。因为齿轮齿数是不固定的,而且齿数不一定正好可以被 N 除尽,跨齿测量法的主要难点在于跨齿数目的选择。具体的跨齿数目选择可以参考相关资料。需要指出的是,跨齿测量的目的在于提高齿距累积偏差的测量效率,并在某种程度上可提高测量精确度,对齿轮的齿距偏差仍需按照单齿距比较方法进行测量。相对法测量齿轮齿距累积误差Fp属于间接测呈方法,即齿距累积误差由齿距偏差累加起来而求得。而对齿距偏差的测量是直接观测值i,通过计算得到。由于直接观测值有侧量误差,在计算齿距累积误差时这些测量误差也要累加起来,成为齿跄累积误差的测量方法误差。该侧量方法

18、误差将影响Fp的测量精度。众所周知,K个齿距偏差的累积值为: 式 (2.1)而 式 (2.2)则 式 (2.3)由此可得,累积误差与测量值的关系式: 式 (2.4)各个齿距偏差测最值ii=1,2,3z,是等精度的互相独立的直接观侧值,它们均含有测量仪器或方法误差,且各次测最误差相同,按随机误差合成得由测量仪器或方法误差决定 式 (2.5)式(2)说明,前K个齿的Fpx其测量误差不仅与单个测量值的误差有关,还与被测齿数z和累积齿数K有关。把K的一阶导数到最大值:看作是齿序号数K的数,并令其等于零,可求得K=z/2时 K取最大值 式 (2.6)式中KlimK个齿距累积误差的极限误差气,lim测量仪

19、器或方法的极限误差z一被测齿轮的齿数由子整个齿轮的最大齿距累积误差是各齿累积误差中的最大值和最小值的代数差,即 式 (2.7)式中Fp为p齿至q齿间所产生的齿距最大累积误差只要将(q-p)代替式(2)中的K,便可得到Fp的测量误差和各个单次测觉误差值的关系式 式 (2.8)同理当（q-p）=z/2时p.q为极大值。 式 (2.9)式(6)通常作为相对法测量齿距累积误差的啦数误差计算式。由于其他误差如两测头位置误差、齿轮定位误差及其他telJ量条件的影响甚小,式(6)也就作为该测量方法的极限误差计算式。由式6)看到,当测量仪器或方法误差一定时,Fp的极限测量误差和被测齿数的齿数的平方根成正比,即

20、被齿轮的齿数:愈多,测量结果的误差愈大。.为保证其测量精度,应采用精度更高的扭簧测微仪替代机械式测微仪,或减小实际测量的齿数,即用所识跨齿测量以减小仪器测量误差对相对测量结果的影响。经查一些书籍、参考资料却认为齿趴累积误差侧量误差的计算式为 式 (2.10)2智能齿距误差测量仪的机械系统的设计2.1 步进电动机的选择用于精确定位的电机主要有步进电机和伺服电机。步进电机是微机自动控制系统中的一种重要的自动化执行元件。利用微机的数字系统，可以把脉冲数转换成角位移。和步进电机相比，伺服电机适用于有高速响应要求的场合，但接口相对要复杂。因此，本系统采用步进电机。步进电机大体分三种:反应式步进电机 BF

21、、永磁式步进电机 BY、永磁感应式步进电机 BYG。反应式步进电机 BF 具有步距角小，频率高，断电无定位的特点。永磁式步进电机 BY 步距角大、频率低、需正负脉冲、断电时有定位转矩，消耗功率小。永磁感应式步进电机 BYG:前二者的结合，兼有二者优点，需正负脉冲，结构复杂。本系统主要要求测头定位精确，工件转动频率高.在保证系统要求的条件下，选用了成本较低的反应式步进电机，而不是永磁感应式步 进电机 BYG.在保证实现正常工作的条件下，考虑到步进电机驱动电路的一致性(如:相同的电压、相电流)以简化设计。根据图 3-1、图 3-2、图 3-3、图 3-4 所示的常用几种步进电动机的技术参数， 选择

22、步进电动机。选定型号为 45BF008图3.1 45 型步进电机技术参数图3.2 75 型步进电机技术参数图 3.3 90 型步进电机技术参数 图 3.4 110 型步进电机技术参数2.2 主轴传动系统的设计2.2.1丝杠的设计传动系统是本课题设计中的重要组成部分，它影响着仪器的精度和效率等。 传动系统的刚性要好，要有良好的运动特性，定位准确，加减速均匀，震动小， 无自震。在各类传动类型中，综合考虑各种因素，诸如所需功率、传动效率、 精度等，尽可能选择单级传动。本课题选择丝杠传动，其特点 结构简单，装调方便，传动比又大，可满足要求。根据精度及转速要求选择FFZD1604-3型滚珠丝杠2.2.2

23、 蜗轮蜗杆的设计蜗杆用 45 钢，考虑到效率高些，耐磨性好些，蜗杆螺旋面进行表面淬火，硬度为 4555HRC蜗轮用铸锡青铜 ZCuSn10Pb1，金属模铸造，为节约贵金属，仅齿圈用贵金属制成，轮芯用铸铁 HT200 制造。蜗轮蜗杆基本参数蜗杆头数 z12蜗轮齿数 z240模数 m 2.50 (mm) 法面模数 Mn 2.44 (mm) 蜗杆分度圆直径 d1 22.40 (mm) 中心距 A 63.00 (mm) 蜗杆导程角 12.583 蜗轮当量齿数 Zv2 43.03 蜗轮变位系数 x2 0.72 轴向齿形角 x 20.000 法向齿形角 n 19.556 齿顶高系数ha* 0.80 顶隙系

24、数c* 0.20 蜗杆齿宽 b1 41.00 (mm) 蜗轮齿宽 b2 19.00 (mm) 是否磨削加工是 蜗杆轴向齿距 px 7.85 (mm) 蜗杆齿顶高 ha1 2.00 (mm) 蜗杆顶隙 c1 0.50 (mm) 蜗杆齿根高 hf12.50 (mm) 蜗杆齿高 h1 4.50 (mm) 蜗杆齿顶圆直径 da1 26.40 (mm) 蜗杆齿根圆直径 df1 17.40 (mm) 蜗轮分度圆直径 d2100.00 (mm)蜗轮喉圆直径da2107.60 (mm)蜗轮齿根圆直径 df2 98.60(mm) 蜗轮齿顶高 ha2 3.80(mm) 蜗轮齿根高 hf20.70(mm) 蜗轮齿高

25、 h2 4.50(mm) 蜗轮外圆直径 de2 111.35(mm) 蜗轮齿顶圆弧半径 Ra28.70(mm) 蜗轮齿根圆弧半径 Rf2 13.70(mm) 蜗杆轴向齿厚 sx13.93 (mm) 蜗杆法向齿厚 sn13.83 (mm) 蜗轮分度圆齿厚 s25.24 (mm) 蜗杆齿厚测量高度 ha1 2.00 (mm) 蜗杆节圆直径 d126.00 (mm) 蜗轮节圆直径 d2 100.00 (mm) 蜗轮蜗杆传动的消隙 圆柱蜗杆传动消间隙主要是采用双导圆柱蜗杆传动，它的工原理与普通圆柱蜗杆传动没有本质上的区别，只是这种蜗杆在中心平面内其齿形相当于齿条，蜗轮相当于与之啮合的齿轮，蜗杆的轴向齿

26、厚，沿轴线从一端到另一端按 比例地增大或减小，与它啮合的蜗轮的所有齿厚均相等，因此当蜗杆沿轴线移 动时，就改变了他们之间的啮合侧隙3智能齿距误差测量仪的单片机部分设计3.1 单片机硬件系统的设计3.1.1 单片机系统的整体设计 齿距累积总误差测量仪单片机系统由下面几个模块组成：信号采集，信号调整，中央处理，键盘输入，显示器及打印机输出，形位误差测量项目选择，步进电机驱动控制如图 4-1 所示。 图 4.1 单片机系统整体原理3.1.2 信号采集模块设备选择齿距偏差测量中我们需要用到电感测微仪来进行齿距偏差微位移信号的测量以合DGC-6PG/A 型杠杆旁向测量头来构成位置电压信号提取电路。DGB

27、-5B 型电感测微仪具有测量精度高、很测量较大范围和微小尺寸变化的特点,结合杠杆测量头,可以对齿距微小的尺寸变化进行测量,因而可以实现高精度测量的目的。DGB-5B 的量程分为四档,可以实现士 3 pm 到士 300pm 范围的测量,其分辨率可达到 0.1pm,而 DGC-6PG/A 的重复测量误差小于 0.07m,因而两者都符合示值精度要求。本文研究的齿距偏差测量控制系统中,采用时栅角位移传感器来进行被测齿轮的转台位置信号检测,采用英国 RENISHAW 公司生产的光栅尺来进行三坐标的定位的精确定位。由于时栅跟光栅经过处理电路处理后,输出的位置信号都是两路相位差为90的差分信号图4.2 DG

28、B-5B 型电感测微仪3.1.3 信号调整模块的设计 信号放大电路图4.3 信号放大电路如图 10 所示即为信号放大电路。采样保持电路采样保持电路采用 SHC298 通用采样保持芯片如图 11 所示为其引脚接线 关系。图 4.4 SHC298 接线图3.1.4 步进电动机驱动电路设计图4.5 步进电机驱动原理图功率放大电路的结构对步进电机的性能有十分重要的影响，功率放大电路 有单电压，双电压，恒流斩波型等。不作特殊说明的情况下，功率放大电路的 功放晶体管设计于过饱和工作状态。本设计采用双电压的高低压驱动电路。 此电路代用高低压电源，电路中有两个电源U1，U2一般U1是高电压，大约为80-150

29、V，U2为低压，大约有5-20V左右。它和单电压控制信号有很大的差别。单电压的控制信号为电机步进一个脉冲所需的方波信号。双电压电路中，除步进方波外，还须高压驱动控制信号，两路信号密切配合才能正常工作.采用高压电源有利于脉冲前沿的上升率，从而可提供步进电机的工作频率及高频力矩。 采用低电压电源降低了功耗。但这种电路也有不足:高压电流的上冲作用在低频 工作中，会令输入能量过大，使电机的低频振荡加剧。其次，在高低压衔接处 有电流谷点，造成电机工作的不稳定性。 图4.6 步进电机驱动电路3.2 单片机软件系统的设计3.2.1 主程序的程序 主程序要实现的功能主要有：控制键盘，记录处理键盘输入信号量类型

30、选择，选择测量采样点，驱动步进电机子程序，采样 A/D 转换程序，控制数据处理子程序以及数据保存和显示打印等。程序框图如图 4.7所示图4.7 主程序框图3.2.2读入 A/D 数据程序 该部分主要完成对来自位移转感器的模拟信号传感测微仪后的IV-+1V。模拟电压信号转换为数字信号。主要由A/D转换器启动、中断等待转换结束、读取转换结果来完成程序流程图如图4.8所示。图4.8 A/D转换测量子程序3.2.3 数字滤波程序 数字滤波是由软件算法来实现的，其与硬件滤波相比不需要增加硬件设备，只需在程序进入控制算法前附加一段数字滤波的程序。所以，数字滤波实上 是程序滤波。在智能控制系统中，各个信号采

31、集通道可以共用一套数字滤波程 序而不像硬件滤波那样需要多个滤波器，并且还要考虑阻抗匹配的问题。滤波方法使用灵活，只要改变滤波程序或运算参数，就可实现不同的滤波效果该方法适合于解决低频信号的滤波问题。常用的数字滤波方法有中值滤波法。算术平均滤波法、滑动平均滤波法和低通滤波法等。先只对中值滤波法做以介绍。滤波程序如下：3.2.4 键盘扫描输入程序图4.8 键盘扫描程序框图3.2.5 步进电机驱动控制程序按照前面选择，本课题使用的 2个步进电动机都为 5BF008 型，其驱动程 序框图如图 17所示。3.2.6 打印机输出程序 本课题要求打印机能打印出被测零件的各项参数及测量结果，打印机程图4.9电

32、机流程图 图4.10 显示器扫描程序图4 经济可行性及环境分析二十世纪初,国际上对各种测量仪的研究刚开始,对齿轮齿距误差的测量精低、测量范围小而且测量工具太大。到了 1923 年, 一种机械展成式万能渐开线检查仪首次研究成功。随后,Zeiss 公司在一定的基础上进行了改进,把1m 的光学玻璃线纹尺作为距离参照基准,使齿轮测量的精度得到极大的提升。因此在 1925 年推出的这种仪器,开始可以对齿轮进行精密的测量。而我国在该仪器的基础上改进为 VG450 得到了广泛使用。在以后发展中,以机械展成式万能螺旋线标准仪的出现为标志,实现了全面控制齿轮质量,使测量技术迈上了一个新的台阶。20 世纪六十年代

33、中期,随着英国研制出光栅式单齿仪开启了齿轮的动态高精度的测量。几何法测量齿轮的开始是以黄潼年为主的中国工程技术人员研发的齿轮整体偏差测量技术为标志的。数控齿轮测量开始于 Microlog50 的出现。而由大阪精机推出的非接触齿面分析机 PS-35,利用了全息原理;加上万能型滚动测量仪的出现标志着非接触测量法得以运用。国际上也先后出现原联邦德国的马尔公司、克林公司等一批从事生产齿轮齿距测量仪的厂家。进入上世纪九十年代,伴随着这些公司的发展和整合,虽然开拓出很多齿轮偏差测量的测量方法,但是要仍不能实现大直径齿轮齿距累积偏差的测量。摆脱了机械展成式测量技术川中精确的展开运动受展成机构精密度限制以及柔

34、性较差的缺点,齿轮整体误差测量技术能够更形象地反映齿轮啮合传动过程并精确地揭示齿轮单项误差的变化规律以及误差间的关系,这种方法的仪器测量效率高,适于大批量生产中的零件检测和在线分选测量成都工具研究所的谢华馄等科研技术人员,创建并完善了这种齿轮整体误差测量的新型齿轮测量理论运用该理论按照齿轮啮合传动等方法集成/静态0齿轮整体误差曲线;或按照单面啮合综合测量方式,使用特殊测量齿轮,采用滚动点扫描测量法对其进行测量,得到齿轮/运动0整体误差曲线,并通过该曲线对齿轮的各项误差指标进行分析和评定此法具有测量速度快,测量精度接近使用状态的特点,但是由于它的检测要受到与之啮合的测量标准齿轮精度的制约,因此在

35、测量能达到的精度上受到一定的影响上个世纪九十年代,齿距测量变得更加简单和易于操作,这得益于机械制造和计算机技术的发展。在精密测量时,计算机成为了辅助工具,帮助原有齿距仪改造,实现了机电一体化,数据处理速度也得到提高,从而提高了计算精度。近年,国内外相继推出了如我国的哈尔滨量具集团生产的测量齿轮直径范围在 20630mm 的“齿距自动测量仪”,“上置式齿距自动测量仪”达到无穷大的齿轮直径测量。名为“上置式齿距测量仪 3480”的测量齿距累积偏差的量仪由上海精密仪器有限公司又设计出,其特点有无须圆光栅、分度盘等元件的小型化、轻量化。“ES-401 大齿轮齿距仪”由瑞士 MAAG 公司生产,同样可以

36、测量齿距累积偏差20。另外,基于计算机视觉的图像测量如:光电子学、计算机科学、激光技术等现代科学技术为一体成为近年来在测量领域中发展起来。吉林大学的陈向伟等设计的系统采用 A102fCCD 数字摄像头作为图像传感器,通过数字图像处理技术实现齿轮测量相关内容的精密、非接触测量。通过测试证明其可以达到 4 级精度。 综上所述,伴随着测试技术的现代化进程,以及计算机信息技术的快速发展,对齿距偏差的测量方法及数据分析处理都有很大的提高。将以往使用精度较低的简易齿距侧量仪器迅速向融合了计算机技术、图像处理技术等方向发展,来实现的测量仪器的智能化、高效化、高度。特别地,将包括齿距累积偏差在内的多个齿轮单项

37、指标的测量融为一体,为获得更加精确、可靠的测量数据,吸收原有测量装置的优点,然后再整合改造。近年来,随着关键设备对齿轮的精度要求不断提高,以及齿轮加工工艺水平的快速提升,齿轮的精度也较以前大大提高,因此齿轮的精度也较以前大大提高,因此齿轮的检测越来越受重视。但是目前国内,对于大型齿轮测量的主流设备依然水平不高。已经不能满足日益蓬勃的机械制造业和国防工业对大型齿轮、蜗轮副的精度检测需求。我闲的齿轮齿距偏差测量设备的测量精度也有很大的提高。我国在上世纪60年代使用的经韩仪可以对具有3级精度的齿轮进行测量;在80年代将分度精度为 0.1”的端齿台和分辨率为O.Uim的电感测微仪相结合,可以测量12级

38、齿轮的齿距偏差;湖北汽车工业学院将编程技术应用到齿轮的测量当中,幵发了基于VC+编程软件的齿轮齿距偏差自动测量系统,该系统实现了齿轮齿距偏差等参数自动测量、计算,测量系统的精度为O.Uim32;古林大学的陈向伟,王龙山等将图像测量的技术应用到齿轮的测货当屮,设计开发了齿轮图像测量系统,该系统基于计算机视觉图像测量技术,图像传感器采州的是A102f CCD数字摄像头,实现了对齿轮非接触的精密测量,其测量精度达到国家4级精度要求丨33】。2006年大连理工大学粘密齿轮研究室针对超精密齿轮设计并且搭建了齿距累积总偏差测量系统(见图1.9)。该系统釆用多齿分度台实现齿距测量的分度运动,芯轴与齿轮之问采

39、用密珠轴套部实现芯轴和齿轮的同心,使用数据采集卡和计算机结合完成实验数掘的采集,误差曲线的显示和误差分析等功能211。该系统操作简屯,测量精度达到国家1?2级精度。但是,测头的进入与退出需要人工操作,这样就Jf?加了测量结果的不确定性。传统的齿轮的齿距在机测量采用的是手提式齿距仪。由于其操作简单,可以在线测量,因而生产现场使用非常普遍。但其进行齿距测量需要进行三个步骤,首先逐齿测量,然后记录,再利用公式进行计算。这样测量的不足之处在于测量时间长,效率不高,并且容易出错。另外国内很多厂家采用的也有一部分半自动齿距误差测量仪。这些半自动齿距检查仪很多是我国六七十年代从西德进口的和哈尔滨量具厂生产的

40、 3406 齿距测量仪。这类仪器由于产品型号久远,存在操作复杂,系统可靠性差,测量误差大等缺点。因此,对齿轮齿距偏差进行研究和探索具有十分重要的意义。5 结论本课题研究设计的智能齿距累积总误差测量仪，经总体设计，数学模型 建立，机械部分设计，单片机控制硬件系统及其软件程序的设计已基本完成。 分析研究整个设计过程后，得到以下结论： 绝对测量法适合于齿距误差测量，能够做到各种项 目的真实测量。 仪器采用由电机带动，由一组与零件轴线平行和一组与零件 轴线垂直的丝杠导轨驱动测头运动，测头运动灵活，定位准确，有较好的适应 性和可应用性。测头有调零和连续采集功能，有很好的可持续性和高精度性该测量仪可测量单

41、个齿距误差以及累积总误差，经济性良好 设计的信号放大，采样保持，A/D 转换电路及数字滤波程序可实现预定 功能，误差很小。 本仪器测量范围及精度： 零件直径范围：30-150mm； 零件高度范围：30-300mm； 本仪器可实现数据信号采集、调整、处理、计算、显示及打印输出的智 能留水化测试过程，在经济性及自动化方面都有突出特点。因此有较高应用价值。致谢本课题的全部工作都是在导师老师的悉心指导下完成的。在毕业 设计工作过程中，导师从多方面给予了我锻炼、成长的机会。导师为人正直，为学踏实，勤于钻研的作风，严谨的治学态度使我不仅在大学学习期间，更将 在今后的工作中受益匪浅。在设计工作过程中，我的同

42、学也给了我许多热心的帮助，在此，谨向指导、帮助过我的老师和同学表示最诚挚的感谢！参考文献1 Horikawa O , Maruyama N. A low cost high accuracy measuringsystem J. Precision Engineering ,2001 ,25 (4) :200-205. 2 梁荣茗.圆柱度测量仪的设计、使用维修与检定M.北京：中国计量出版社，2001，112-115.3 霍迎辉，陈宇翔.步进电机的微机和单片机控制J.电机技术，2005，第一期，8-10. 6 东北大学机械零件设计手册编写组.机械零件设计手册（第三版）M.北京：冶金工业出版社，1

43、994，967-1039.4 Lin Z C , Lin W S.Measurement point prediction of flatness geometric tolerance by using grey theory J. Precision Engineering , 2001 ,25 :171-184.50-51.5 刘桂敏.8031单片机较小系统的制作与应用J.辽阳：辽宁师专学报，2004，6（1），81-82.6 孙育才.MCS-51系列单片微型计算机及其应用（第三版）M.南京：东南大学出 版社，1997，46-51.7 曹景新，张丽平. 基于MCS-51单片机指令系统的数字滤波方法研究J.哈尔滨： 林业机械与木工设备，2004，32（3），21-22.8 张卫东。MCS51单片机与AD0809接口的可靠性设计J.电测与仪表，1994，8，27-34. 15 孙志礼，冷兴聚，魏延刚，等.机械设计M.沈阳：东北大学出版社，2000，257-264. 16 王启义，王仁德.机械制造装备设计M.北京：冶金工业出版社，2002，48-132.27