大型齿轮渐开线齿形误差在位测量仪(软件组)(终极版)(王代华死亡

成 绩

专业综合课程设计

设计说明书

设计题目：大型齿轮渐开线齿形误差在位测量仪（软件组） 专题名称：

专业综合课程设计

报告人姓名： 同组人姓名： 专 业： 年 级： 指导教师： 辅导教师：

测控技术与仪器 2011级 王代华 王代华

起止时间： 2014年12月8日– 2015年1月4日

重庆大学光电工程学院

2014年12月

测控技术及仪器专业 专业综合课程设计

专业综合课程设计设计说明书

撰写要求

1. 整理提纲，与指导教师讨论设计说明书的撰写内容；

2. 设计说明书应在设计工作的基础上独立完成，严禁抄袭，以便培养良好的学术道德； 3. 设计说明书内容包括：摘要、目录（标题及页次）、设计任务书、总体设计（设计任务分析与创新点的构思、测控仪器若干设计原则的考虑和讨论（包括可靠性、经济性、工程伦理等）、测控仪器工作原理的选择和系统设计、测控系统主要结构参数与技术指标的确定、测控仪器造型设计）、精度设计、机械系统设计、光电系统设计、软件系统设计、精度分析、设计小结及参考文献，每一个小组一份设计说明书，在其中对其它小组的小组设计内容简要描述；

4. 设计说明书应按教师推荐的格式书写，要求文字简明、通顺，尽量使用专业术语； 5. 说明书的内容应以计算内容为基础，参数的最后选择应符合相关国家标准； 6. 设计说明书中的相关计算内容应列出计算公式，标注出处、单位，写出简短的分析结论； 7. 为了清楚说明计算内容，应附必要的插图和简图。在简图中对主要零件应统一编号、以便在计算中和分析中引用； 8. 全部设计中所使用的参量符号和标注，必须前后一致，各参量的数值应标注单位（采用国际单位）； 9. 设计说明书文中和文后要标注和著录参考文献，标注和著录参考文献的方法参考中华人民共和国国家标准GB 7714—87《文后参考文献著录规则》。 10. 打印时保留撰写要求内容、双面打印、每章首页必须在右侧。

王代华

2003年12月第一稿 2004年12月修改 2005年12月第二次修改 2007年1月第三次修改 2009年1月第四次修改 2012年1月第五次修改 2014年12月第六次修改

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测控技术及仪器专业 专业综合课程设计

摘 要

齿轮检测技术在齿轮制造中占有重要地位，没有先进的检测技术和仪器，不可能制造出性能优良、高质量、高精度的齿轮。伴随着齿轮制造技术的提高和对其传动性能、精度、寿命等方面的要求越来越高，齿轮检测技术一直在不断的研究和提高。 本文介绍一种基于采用测量头直线运动轨迹做基准在位测量大齿轮渐开线齿形误差方法，采用机械、光电、计算机一体化设计的一种仪器。简要叙述了测量系统的原理、各部分组件结构、特点以及精度分析。设计过程包含测量仪的机械系统、电路系统以及软件系统三部分的设计。在关键的机械装置的设计中提出了坐标统一的思想，提高了测量系统的精度，通过建立定位球的直径与定位球同齿廓在切点的端面压力角之间的公式，得到定位球直径与齿轮轴心之间的位置关系和定位球精确的定位关系，大大提高了仪器的定位精度；通过步进电机驱动测量头沿齿面运动，电路系统对电感传感器所采集的齿形误差信号进行采样和处理，通过PCI总线把信号送入计算机；软件子系统的设计是基于LabVIEW，构建了测控系统人机交互平台，实现对齿轮参数输入、数据处理、数据输出和结果的图形化显示。

关键词:大型齿轮,齿形误差,直线基准,在位检测,计算机辅助设计

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测控技术及仪器专业 专业综合课程设计

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测控技术及仪器专业 专业综合课程设计

目录

摘 要 .................................................................................................................................... 3 目录 ............................................................................................................................................ 5 1.专业综合课设计任务书 ......................................................................................................... 9 2.总体设计与精度设计 ........................................................................................................... 11

2.1设计任务分析 ............................................................................................................ 11 2.2齿形误差在位测量仪的原理 .................................................................................... 11

2.2.1标准轨迹法 ..................................................................................................... 11 2.2.2坐标法 ............................................................................................................. 12 2.2.3直线基准法 ..................................................................................................... 12 2.2.4坐标系的建立及坐标变换原理 ..................................................................... 13 2.2.5理论渐开线数学模型 ..................................................................................... 14 2.2.6直线基准法原理误差的计算 ......................................................................... 16 2.3仪器系统主要结构参数与技术指标的确定 ............................................................ 16

2.3.1仪器系统结构及测量电路设计 ..................................................................... 16 2.3.2定位球球心相对于齿轮轴心位置 ................................................................. 18 2.3.3测量头坐标计算模型 ..................................................................................... 18 2.3.4测量头在X方向的行程 ................................................................................ 20 2.3.5测量头在Y方向的行程 ................................................................................ 20 2.3.6定位球直径的选择 ......................................................................................... 20 2.4精度设计 .................................................................................................................... 22

2.4.1机械子系统误差 ............................................................................................. 23 2.4.2光电子系统误差 ............................................................................................. 23 2.4.3软件子系统误差 ............................................................................................. 23 2.4.4其余误差 ......................................................................................................... 23 2.4.5误差分配 ......................................................................................................... 23 2.5测控仪器造型设计 .................................................................................................... 24 3.机械子系统设计 ................................................................................................................... 25

3.1机械系统设计任务与要求 ........................................................................................ 25

3.1.1总体要求 ......................................................................................................... 25 3.2机械系统方案的拟定 ................................................................................................ 25

3.2.1测量系统定位 ................................................................................................. 25 3.2.2 X轴方向误差信号的传递 ............................................................................. 26 3.2.3测量头Y方向的运动 .................................................................................... 26 3.3直线导轨及驱动系统设计 ........................................................................................ 26

3.3.1直线导轨设计 ................................................................................................. 26 3.3.2双V导轨的角度 ............................................................................................ 26 3.3.3运动导轨和固定导轨的长度 ......................................................................... 26 3.3.4动螺旋传动工作原理 ..................................................................................... 26 3.3.5滚珠丝杆支撑座的选择 ................................................................................. 27 3.3.6联轴器设计 ..................................................................................................... 27 3.3.7电机的选择 ..................................................................................................... 28

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