畢業(yè)論文-CNC齒輪測(cè)量中心三維測(cè)頭模塊及測(cè)試軟件設(shè)計(jì)（送全套CAD圖紙 資料打包）

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................................82.2.1齒向誤差的定義 ........................................82.2.2齒向誤差測(cè)量方法 ......................................82.2.3齒向誤差評(píng)定與分析 ....................................82.3 總體方案設(shè)計(jì) ...............................................103 板卡操作 .......................................................113.1接口方案 ...................................................113.2 HY6040板卡介紹及操作 ......................................113.3 HY6110板卡介紹及操作 ......................................113.4 CA220-PCI..................................................12下載論文就送你全套 CAD圖紙，Q 咨詢(xún) 414951605或1304139763下載論文就送你全套 CAD圖紙，Q 咨詢(xún) 414951605或 13041397633.4.1 CA220-PCI簡(jiǎn)介 .......................................123.4.2 CA220-PCI操作過(guò)程 ...................................124 EFRS-401MZ齒輪測(cè)量機(jī)軟件設(shè)計(jì) ...............................144.1開(kāi)發(fā)軟件簡(jiǎn)介 ...............................................144.2用戶(hù)需求 ...................................................144.3軟件的界面設(shè)計(jì) .............................................154.3.1界面應(yīng)具備的功能元素 .................................154.3.2具體界面設(shè)計(jì) .........................................164.4總體程序流程圖 .............................................204.5分功能模塊的實(shí)現(xiàn) ...........................................224.5.1齒形測(cè)量程序流程設(shè)計(jì) .................................224.5.2數(shù)據(jù)處 理程序流程設(shè)計(jì) .................................234.5.3數(shù)據(jù)采樣流程及部分程序代碼 ...........................254.5.4按鍵掃描流程圖設(shè)計(jì) ...................................265 伺服機(jī)械子系統(tǒng)設(shè)計(jì)及校核 ....................................295.1原理方案設(shè)計(jì) ...............................................295.2結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) ...............................................295.2.1結(jié)構(gòu)布局 .............................................295.2.2驅(qū)動(dòng)裝置 .............................................295.2.3傳動(dòng)系統(tǒng) .............................................305.2.4滾動(dòng)導(dǎo)軌 .............................................305.3伺服機(jī)械子系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 .....................................305.3.1伺服電機(jī)的選擇 .......................................305.3.2設(shè)計(jì)并校核齒輪 .......................................315.3.3同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) .......................................335.3.4導(dǎo)軌設(shè)計(jì) .............................................355.3.5各支承件的設(shè)計(jì) .......................................355.4強(qiáng)度校核 ...................................................36下載論文就送你全套 CAD圖紙，Q 咨詢(xún) 414951605或1304139763下載論文就送你全套 CAD圖紙，Q 咨詢(xún) 414951605或 13041397635.4.1伺服電機(jī)校核 .........................................365.4.2軸承校核 .............................................376 結(jié)論 ............................................................387 致謝 ............................................................39參考文獻(xiàn) .........................................................40下載論文就送你全套 CAD圖紙，Q 咨詢(xún) 414951605或13041397631主要符號(hào)表n 轉(zhuǎn)速 F 集中載荷，力V 線速度 M 彎矩，力矩傳動(dòng)效率 計(jì)算拉壓應(yīng)力??P 功率 E 材料的彈性模量i 傳動(dòng)比 L、l 長(zhǎng)度T 轉(zhuǎn)矩 齒形系數(shù)FaYZ 齒輪齒數(shù) J 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量m 模數(shù) 應(yīng)力校正系數(shù)Sad 直徑 K 載荷系數(shù)KV 動(dòng)載荷系數(shù) B 寬度a 中心距 ZE 彈性影響系數(shù)KA 使用系數(shù) ZP 接觸系數(shù)Vs 相對(duì)滑動(dòng)速度 N 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)買(mǎi)文檔送全套圖紙 扣扣 414951605k?載荷分布不均系數(shù) KHN 壽命系數(shù) 1 緒論11 緒論1.1引言齒輪傳動(dòng)是廣泛應(yīng)用于機(jī)器和儀表中的一種重要形式。它用來(lái)傳遞位移、速度和動(dòng)力。隨著我國(guó)汽車(chē)摩托車(chē)制造業(yè)的迅速發(fā)展，汽摩齒輪制造業(yè)也得到了空前快速的發(fā)展。盡快成為汽摩齒輪的全球制造與供應(yīng)基地，是我國(guó)齒輪制造業(yè)的總體發(fā)展戰(zhàn)略，并已經(jīng)成為我國(guó)眾多齒輪制造商的共識(shí)。航空航天工業(yè)的崛起、造船業(yè)的興盛、機(jī)械裝備制造業(yè)的復(fù)蘇以及 IT行業(yè)的快速發(fā)展，都對(duì)齒輪制造業(yè)提出了更高的要求，也提供了前所未有的機(jī)遇。無(wú)論是國(guó)有企業(yè)、股份公司還是民營(yíng)企業(yè)，齒輪制造商在擴(kuò)大齒輪產(chǎn)量、品種的同時(shí)，更加注重提高齒輪制造質(zhì)量。為此，最近幾年來(lái)在引進(jìn)技術(shù)、購(gòu)置設(shè)備、更新工藝、加強(qiáng)信息化管理等技術(shù)改造和技術(shù)升級(jí)方面進(jìn)行了大量的投入；強(qiáng)化并提高齒輪制造全過(guò)程的測(cè)量與監(jiān)控技術(shù)水平獲得了空前的重視，并成為確保齒輪質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵。開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的齒輪測(cè)量技術(shù)和儀器，滿(mǎn)足我國(guó)齒輪制造質(zhì)量檢測(cè)的迫切需要，提高國(guó)產(chǎn)齒輪儀器在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的占有率，是我國(guó)齒輪測(cè)量?jī)x器制造業(yè)當(dāng)前所面臨的一項(xiàng)重要而緊迫的任務(wù)。1.2研究意義目前，我國(guó)齒輪行業(yè)測(cè)試儀器和設(shè)備十分缺少，有不少齒輪生產(chǎn)企業(yè)竟然沒(méi)有一臺(tái)齒輪量?jī)x；有些國(guó)有大中型企業(yè)所使用的齒輪量?jī)x，還是國(guó)外六七十年代的產(chǎn)品，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了技術(shù)發(fā)展的要求。造成這種現(xiàn)象的主要原因是：a. 前幾年齒輪制造業(yè)的發(fā)展以量為主，對(duì)質(zhì)的要求尚不迫切，但今后，能否保證齒輪產(chǎn)品的質(zhì)量，是否擁有與產(chǎn)品等級(jí)相適應(yīng)的齒輪量?jī)x，將成為企業(yè)能否生存的關(guān)鍵；b.信息溝通不夠，技術(shù)交流偏少是造成我國(guó)齒輪生產(chǎn)企業(yè)儀器裝備落后的另外一個(gè)原因。許多齒輪生產(chǎn)企業(yè)對(duì)國(guó)內(nèi)齒輪量?jī)x的發(fā)展了解不夠，對(duì)齒輪量?jī)x的性能了解不夠，制約著齒輪量?jī)x進(jìn)入齒輪生產(chǎn)企業(yè)。事實(shí)上，這幾年在齒輪制造業(yè)迅猛發(fā)展的同時(shí)，我國(guó)齒輪量?jī)x制造水平也經(jīng)歷了跨越式發(fā)展，特別是 2000年以來(lái)，以 3903系列為代表的 CNC齒輪測(cè)量中心投放市場(chǎng)，標(biāo)志著我國(guó)齒輪量?jī)x的制造水平達(dá)到了當(dāng)今國(guó)際先進(jìn)水平，基本上可以滿(mǎn)足齒輪行業(yè)對(duì)測(cè)量?jī)x器的需求。1.3國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r [1]1923年，德國(guó) Zeiss公司在世界上首次研究成功一種被稱(chēng)為“Tooth surface Tester”的儀器，實(shí)際上是機(jī)械展成式萬(wàn)能漸開(kāi)線檢查儀。1965 年，1 緒論2英國(guó)的3R.Munro博士研制成功光柵式單嚙儀，標(biāo)志著高精度測(cè)量齒輪動(dòng)態(tài)性能成為可能。1970年，美國(guó) Fellow公司在芝加哥博覽會(huì)展出 Microlog50，標(biāo)志著數(shù)控齒輪測(cè)量中心開(kāi)始投入使用，這是齒輪測(cè)量技術(shù)發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。70 年代以前，機(jī)械展成式測(cè)量技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟，并在生產(chǎn)實(shí)踐中經(jīng)受了考驗(yàn)。經(jīng)過(guò) 30多年的完善和推廣，齒輪整體誤差測(cè)量方法在我國(guó)已發(fā)展成為傳統(tǒng)元件的運(yùn)動(dòng)幾何測(cè)量法，其基本思想是將被測(cè)對(duì)象作為一個(gè)剛性的功能元件或傳動(dòng)元件與另一標(biāo)準(zhǔn)元件作嚙合運(yùn)動(dòng)，通過(guò)測(cè)量嚙合運(yùn)動(dòng)誤差來(lái)反求被測(cè)量的誤差。最近幾年一些新的齒輪測(cè)量?jī)x器也在不斷的涌現(xiàn)，在新的齒輪精度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，齒輪精度的檢測(cè)項(xiàng)目有齒距偏差、齒廓偏差、螺旋線偏差、切向綜合偏差、徑向綜合偏差、徑向跳動(dòng)等項(xiàng)目。這里主要介紹以下幾種最為先進(jìn)的齒輪測(cè)量?jī)x：a. CNC 齒輪測(cè)量中心 3903/3906 3903/3906型 CNC齒輪測(cè)量中心是哈量集團(tuán)精密量?jī)x公司開(kāi)發(fā)出的新產(chǎn)品，具有測(cè)量功能強(qiáng)、精度高、速度快等特點(diǎn)，達(dá)到了當(dāng)代國(guó)際先進(jìn)水平．該中心可滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)齒輪精度的全面檢測(cè)，工藝間檢測(cè)、刀具檢測(cè)等需求?？赏瓿升X輪的齒距、齒廓 、螺旋線、徑跳、切向綜合（單截面整體誤差）等項(xiàng)目的檢測(cè)，可測(cè)量的工件有齒輪、齒輪刀具（滾刀、插齒刀、剃齒刀等） 、蝸輪、蝸桿、弧齒錐齒輪等。由于其工作原理上不需要標(biāo)準(zhǔn)齒輪、標(biāo)準(zhǔn)蝸桿等標(biāo)準(zhǔn)件和機(jī)械展成機(jī)構(gòu)，測(cè)量運(yùn)動(dòng)由計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)來(lái)完成，因此可以根據(jù)用戶(hù)的要求，開(kāi)發(fā)出各種特殊軟件。整個(gè)操作界面漢字提示，操作簡(jiǎn)單，對(duì)操作人員的要求不高b. PFSU系列齒輪測(cè)量機(jī) 640/1200/1600[2] 該系列測(cè)量機(jī)是引進(jìn)德國(guó)克林貝格公司技術(shù)生產(chǎn)的，主要用于對(duì)大齒輪的測(cè)量。目前哈量集團(tuán)精密量?jī)x公司已經(jīng)完成了該測(cè)量機(jī)控制系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化改造．將過(guò)時(shí)的控制電路、記錄器等全部淘汰，采用新的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和可編程控制器，改造后的 PFSU系列齒輪測(cè)量機(jī)不僅保留了儀器原有的全部功能，而且使儀器的功能和性能都有很大提升。齒輪的測(cè)量項(xiàng)目有齒廓、螺旋線、齒距、徑跳等，還可以測(cè)量齒輪刀具（滾刀、插齒刀、剃齒刀等） 、蝸桿及工件表面粗糙度、工件錐度、圓度等形位誤差。針對(duì)國(guó)內(nèi)已有 PFSU系列測(cè)量機(jī)的用戶(hù)，公司可提供升級(jí)改造服務(wù)。 c. 3004B、3006B、3008B 系列萬(wàn)能齒輪測(cè)量機(jī) 該系列齒輪測(cè)量機(jī)是哈量集團(tuán)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能化齒輪量?jī)x，在工作原理和儀器功能上接近 CNC齒輪測(cè)量中心．測(cè)量中不需要標(biāo)準(zhǔn)齒輪、標(biāo)準(zhǔn)蝸桿，即可測(cè)量齒輪、齒輪刀具等工件的多項(xiàng)誤差，在測(cè)量效率要求不很高的情況下，可廣泛用于工廠計(jì)量室和車(chē)間檢測(cè)站，進(jìn)行精密測(cè)量。 d. 3100系列雙面嚙合檢查儀 主要檢測(cè)齒輪的徑向綜合誤差，可廣泛用于除汽車(chē)、摩托車(chē)行業(yè) 4級(jí)以下精度齒輪的分選檢測(cè)，工作效率高，精度穩(wěn)定。 e. 3200、3300 系列齒形、齒向檢查儀 該系列測(cè)量?jī)x是機(jī)械展成式測(cè)量機(jī)．根據(jù)測(cè)量要求的不同，有多種不同的4機(jī)械結(jié)構(gòu)，主要完成對(duì)齒輪齒形、齒向等單項(xiàng)誤差測(cè)量，儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、精度穩(wěn)定，可廣泛用于生產(chǎn)車(chē)間使用。1.4本文的主要任務(wù)本文分析了齒輪誤差測(cè)量的發(fā)展?fàn)顩r和特點(diǎn)，針對(duì)國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)的各種測(cè)量?jī)x器的局限和不足，提出改進(jìn)齒輪測(cè)量軟件測(cè)量齒輪的方法，并設(shè)計(jì)完成一種新型的、人機(jī)界面友好的，自動(dòng)化程度較高的齒輪測(cè)量軟件。a. 首先通過(guò)對(duì)齒輪齒形和齒向測(cè)量原理以及齒輪測(cè)量機(jī)機(jī)械部分運(yùn)動(dòng)機(jī)理的理解，完成總體方案設(shè)計(jì)；b. 依據(jù)齒形、齒向測(cè)量原理建立齒形、齒向誤差測(cè)量算法，并完成齒形誤差軟件的程序流程；c. 針對(duì)測(cè)量中出現(xiàn)特性和整個(gè)界面的易于操作性和美觀性，利用VisualC++6.0編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)齒形測(cè)量系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)；d. 最后對(duì)所編寫(xiě)的測(cè)量軟件進(jìn)行模擬調(diào)試，并進(jìn)一步肯定了整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的合理性和實(shí)用性。2 齒輪測(cè)量原理與總體方案設(shè)計(jì)52 齒輪測(cè)量原理與總體方案設(shè)計(jì)2.1齒輪齒形測(cè)量的方法與誤差分析2.1.1齒形誤差的定義 [3]根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) J B179-83規(guī)定，齒形誤差的定義是：在端截面上，齒形工作部分內(nèi)（齒頂?shù)估獠糠殖猓┌輰?shí)際齒形的兩條最近的設(shè)計(jì)齒形間的法向距離。由定義可知，在齒形誤差測(cè)量中應(yīng)測(cè)出實(shí)際齒形相對(duì)于設(shè)計(jì)齒形之誤差,設(shè)計(jì)齒形是指以漸開(kāi)線理論齒形為基礎(chǔ)，考慮彈性變形和誤差對(duì)噪聲的影響而加以修正的齒形,在成對(duì)齒輪副中，可以設(shè)計(jì)為兩個(gè)齒輪都作齒頂修緣，也可以設(shè)計(jì)為一個(gè)齒輪（常是小齒輪）作齒頂修緣，齒根過(guò)切或設(shè)計(jì)為凸齒形，另一個(gè)相配的齒輪不作修正,修正量是很小的，僅有（0.01-0.05）m,或從 2-3μm 到30-50μm。因此，齒形誤差測(cè)量還是以實(shí)際齒形與理論漸開(kāi)線進(jìn)行比較作為基礎(chǔ)。2.1.2 齒形誤差測(cè)量方法a. 坐標(biāo)法 將被測(cè)齒形上若干點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)與相應(yīng)的計(jì)算坐標(biāo)進(jìn)行比較從而計(jì)算出齒形誤差的方法稱(chēng)為齒形誤差坐標(biāo)測(cè)量法。以坐標(biāo)法測(cè)量齒形誤差，既可以在以坐標(biāo)為測(cè)量原理所構(gòu)成的專(zhuān)用齒形誤差測(cè)量?jī)x上進(jìn)行，也可以在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)或測(cè)量顯微鏡上測(cè)量。b. 標(biāo)準(zhǔn)軌跡法 將被測(cè)齒形與儀器復(fù)現(xiàn)的理論漸開(kāi)線軌跡進(jìn)行比較從而求出齒形誤差的方法稱(chēng)為齒形誤差的標(biāo)準(zhǔn)軌跡測(cè)量法。由于電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了用電子和機(jī)械共同組成的系統(tǒng)來(lái)復(fù)線理論漸開(kāi)線軌跡，這種系統(tǒng)可以進(jìn)行數(shù)控（NC） ，也可以由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)控（CNC） ，稱(chēng)這種方法為電子展成法。電子展成法正在發(fā)展中。c. 標(biāo)準(zhǔn)曲線法 這種方法是使被測(cè)齒形與標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線齒形曲線直接進(jìn)行比較，從而測(cè)出齒形誤差， （標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線齒形曲線應(yīng)具有一定的準(zhǔn)確度） 。這種方法可用于車(chē)間條件下的生產(chǎn)測(cè)量，也可用于高準(zhǔn)確度的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量。本文采用標(biāo)準(zhǔn)軌跡法進(jìn)行齒形與齒向的測(cè)量。2.1.3齒形測(cè)量范圍的確定 [4]a. 確定起測(cè)圓的方法(1).按與配對(duì)齒輪對(duì)嚙合的工作確定：當(dāng)被測(cè)齒輪 Z1配對(duì)齒輪 Z2相嚙合時(shí)，被測(cè)齒輪 Z1的實(shí)際部分是齒頂圓與工作圓之間的一段漸開(kāi)線齒形。所謂工作圓2 齒輪測(cè)量原理與總體方案設(shè)計(jì)6是指通過(guò)相嚙合的齒輪 Z2的齒頂圓與嚙合線的交點(diǎn) a1。,其半徑為 RA1的圓 [如7圖 2.1a] ,Ra1的計(jì)算如下:Ra1= （2.1）2rbli?（2.2）2asn1lirb??其中（2.3）/co'rbt（2.4）'(22)/1)ivtgXZinvat??（2.5）*ahmnm???式中 Xt,Xn----端面和法向變位系數(shù); --法向齒頂高降低系數(shù),高度變位時(shí) =0,角度變位時(shí) ≠0。n? n?（2.6） /cost?（2.7）(12)Xyt???（2.8）cs/1o'aytzt??????式中 ---端面齒頂高將位系數(shù);?---端面中心距變動(dòng)系數(shù).t(2).按與標(biāo)準(zhǔn)齒條的工作圓確定：由于在測(cè)量單位個(gè)齒輪時(shí)，常常不知與其嚙合的齒輪的參數(shù)，為使測(cè)量的齒形工作部分稍大于齒形有效部分，可以按照被測(cè)齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒條嚙合時(shí)的有效工作部分來(lái)計(jì)算其工作圓。此時(shí)工作圓是指通過(guò)齒條的齒頂線與嚙合線的交點(diǎn) a2,其半徑為 RA2的圓，[如圖 2.1b]所示。RA2的計(jì)算如下：2Rarli??（2.9）圖 2.1 齒輪漸開(kāi)線 8（2.10）2*sinhamXlirb?????????(3).按進(jìn)入圓確定：為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可以按進(jìn)入圓來(lái)確定起測(cè)點(diǎn)。進(jìn)入圓是指其半徑 RA3與分度圓半徑相差 C=(ha*-xs)ms的圓 [如圖 2.1c]所示.RA3 由下式計(jì)算:RA3=(mn*z/2cos )-C （2.11）?C=hn*mn-Xnmn （2.12）當(dāng)齒數(shù)少時(shí)按基圓確定：當(dāng)齒數(shù) Z≤33 時(shí)；rb≥RA3；當(dāng) Z≦16 時(shí)，rb≥RA2。因?yàn)橹辉诨鶊A外才有漸開(kāi)線，當(dāng)齒數(shù)少時(shí)，應(yīng)該以基圓作為起測(cè)圓。以上三種計(jì)算結(jié)果相比較,RA1≥RA2≥RA3,當(dāng)起測(cè)圓按進(jìn)入圓計(jì)算時(shí),齒形上被測(cè)范圍為最大,這將對(duì)切齒條件要求嚴(yán)格.如果測(cè)量高精度齒輪時(shí),應(yīng)當(dāng)選RA1來(lái)確定起測(cè)圓,以免對(duì)加工條件要求過(guò)嚴(yán).對(duì)非特殊要求的齒輪可按 RA2確定起測(cè)圓.b. 起測(cè)和終測(cè)展開(kāi)角和展開(kāi)長(zhǎng)度的計(jì)算 [5]由于齒形測(cè)量是按照展成角度或展開(kāi)長(zhǎng)度進(jìn)行的，實(shí)際的測(cè)量范圍是以展成角或展成長(zhǎng)度來(lái)表示的。[如圖 2.2]所示 起測(cè)點(diǎn) A所對(duì)應(yīng)的展開(kāi)角與展開(kāi)長(zhǎng)度稱(chēng)為起測(cè)展開(kāi)角 ΦA(chǔ) 與起測(cè)展開(kāi)長(zhǎng)度 LA.終測(cè)點(diǎn) B所對(duì)應(yīng)的為終測(cè)展開(kāi)角 ΦB,終測(cè)展開(kāi)長(zhǎng)度 LB.ΦA(chǔ) 與 LA根據(jù)起測(cè)圓半徑 RA計(jì)算:ΦA(chǔ)= tgaA（2.13）LA= rb（2.14）1cosaRA??（2.15）RA根據(jù)選用的 RA1,RA2或 RA3代入上式ΦB 與 LB一般按齒頂圓作為終測(cè)圓計(jì)算:ΦB= tga（2.16）LB=rb?1cosRa??（2.17）92.1.4 齒形誤差評(píng)定與分析a. 齒形誤差的評(píng)定用齒形誤差曲線圖表示齒形誤差。曲線圖的橫坐標(biāo)表示展開(kāi)角度 Φ 或展開(kāi)長(zhǎng)度 L，縱坐標(biāo)表示個(gè)測(cè)量點(diǎn)的齒形誤差 Δf fi（即展開(kāi)長(zhǎng)度的誤差 ΔL i） ，見(jiàn)圖 2.1。如果被測(cè)齒形與理論漸開(kāi)線沒(méi)有差別，在記錄圖上記錄為平行于橫坐標(biāo)的直線。在確定了齒形測(cè)量范圍（A、B）之后，在此范圍內(nèi)作兩條平行線分別與齒形誤差曲線的上下兩個(gè)最高點(diǎn)相切，平行線間的縱坐標(biāo)格數(shù)乘以誤差放大比即可得到齒形誤差 Δf f。為了反映齒輪偏心等因素的影響，測(cè)量均布的四個(gè)齒面的齒形誤差，以期最大值作為該齒輪的齒形誤差，用來(lái)評(píng)定該齒輪的齒形質(zhì)量是否合于要求。b. 齒形誤差的分析對(duì)方程式 L=γ bΦ=(mzφcosα/2)全微分并取增量形式，可得ΔL=Δγ bΦ+γ bΔΦ （2.18）或 ΔL=- bΔΦ。 （2.19）展開(kāi)長(zhǎng)度的變化就是齒形誤差，有上式可以看出，基圓半徑的變化 Δγ b或壓力角的變化 Δα 都是影響齒形誤差的因素，其主要的工藝原因是刀具的齒形角有誤差。由于齒形角誤差 Δα 在一般情況下可以認(rèn)為是定值，所以，ΔL與 Φ 的關(guān)系是線性關(guān)系。如果沒(méi)有其他的誤差因素，僅有由于齒形角誤差所造成的壓力角誤差，齒形誤差的記錄曲線是一條與橫坐標(biāo)有一定夾角的傾斜直線。由以上分析可知，齒形誤差由兩部分組成：①由壓力角誤差 Δα（或基圓半徑誤差 Δγ b）引起的漸開(kāi)線齒形的傾斜誤差 Δf fα ,以齒形誤差曲線的中線Cc在測(cè)量范圍內(nèi)相對(duì)于橫坐標(biāo)的最大偏移量來(lái)度量；②由機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差引起的漸開(kāi)線齒形的形狀誤差 Δf fx，沿中線 Cc的方向左兩條能包容齒形誤差曲線的平行線，它們之間沿著橫坐標(biāo)的距離即為 Δf fx。c. 確定中線 cc的方法為了求出 Δfα 和 Δfx 的數(shù)值，首先要確定中線 cc的位置。(1).計(jì)算法：根據(jù)最小二乘法原理求出齒形誤差曲線的擬合直線即為中線。表征直線方程的參數(shù)為直線的斜率,計(jì)算擬合直線的斜率 K的方法為:在測(cè)得的曲線上取一系列點(diǎn)的坐標(biāo)值(φ1, ΔL1 ),(φ2, ΔL2 )……(φ i,ΔL i), 斜率計(jì)算式為:圖 2.2 齒形誤差分析10（2.20）22iiiLnK??????式中 ΔL i： i 點(diǎn)的展開(kāi)長(zhǎng)度增量；、 分別為 及 的平均值；?L?iiL?n: 測(cè)量點(diǎn)的總數(shù)。這種方法的精度高，但計(jì)算較為復(fù)雜，一般為手工計(jì)算所不用，當(dāng)測(cè)量系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)控制和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)常常用這種方法，這時(shí)可由測(cè)出的各個(gè)坐標(biāo)值直接進(jìn)行計(jì)算。(2).作圖法：對(duì)于一般精度的測(cè)量，常常用目估作圖法確定中線。即在所得的齒形誤差曲線圖上畫(huà)一條直線，使在測(cè)量范圍內(nèi)，直線兩邊的齒形誤差曲線與直線間所包容的面積相等，這條直線就是中線 cc。 這種方法精度不高，但簡(jiǎn)單易性。而且目估的方向，對(duì)于一個(gè)熟練的測(cè)量者來(lái)說(shuō)也不會(huì)偏離最小二乘法所確定中線的 2度的范圍，這是測(cè)量精度所允許的。d. 基圓半徑誤差 Δrb由式(2.18)的前一項(xiàng)可以知道,當(dāng)僅有基圓半徑誤差 Δrb 時(shí),齒形誤差曲線是一條與橫坐標(biāo)有夾角的直線,由計(jì)算法求出中線的斜率即為基圓半徑誤差:Δrb=K （2.21）由作圓法確定中線后可以在曲線上直接量出傾斜誤差 Δfa,這時(shí)由下式計(jì)算基圓半徑誤差:Δrb=Δfa/Φab （2.22）式中 Δf a----曲線圖中傾斜誤差的坐標(biāo)值,單位為 μm;Φab----曲線圖中測(cè)量范圍內(nèi)展開(kāi)角,單位為 rab;Rb----基圓半徑,單位 μm.2.2齒輪齒向測(cè)量的方法與誤差分析2.2.1齒向誤差的定義在分度圓柱面（允許在齒高中部測(cè)量）上，齒寬工作部分范圍內(nèi)（端部倒角部分除外）包容實(shí)際齒向線的兩條最近的設(shè)計(jì)齒向線之間的端面距離。2.2.2齒向誤差測(cè)量方法(1). 標(biāo)準(zhǔn)軌跡法 測(cè)量?jī)x器形成標(biāo)準(zhǔn)的螺旋運(yùn)動(dòng)與被測(cè)齒輪的螺旋線進(jìn)行比較測(cè)量，齒向誤差直接由測(cè)量裝置指示出來(lái)。形成標(biāo)準(zhǔn)的螺旋線軌跡的裝置11可以是機(jī)械式的、光學(xué)機(jī)械式的，也可以是電子展成式的。(2). 坐標(biāo)測(cè)量法　螺旋線是一條空間曲線，可按照螺旋線形成原理分別測(cè)量齒輪轉(zhuǎn)角和測(cè)頭齒輪方向的位置，然后與相應(yīng)的理論值進(jìn)行比較，計(jì)算出齒輪向的誤差；或者按照空間直角坐標(biāo)沿螺旋線逐點(diǎn)測(cè)量其三個(gè)坐標(biāo)值，然后計(jì)算出齒向誤差。2.2.3齒向誤差評(píng)定與分析齒向誤差在一般情況下是由兩部分組成的，即齒向線的位置誤差和形狀,如下圖 2.3所示。齒向線的位置誤差也就是螺旋線角誤差的線值，用 Δfhβ 來(lái)表示。確定 Δfhβ 數(shù)值時(shí)要用最小二乘法回歸出一條中線，在要求不十分精確的情況下也可以用作圖法使中線兩邊曲線多包圍的面積相等來(lái)確定中線的位置。包容實(shí)際齒向誤差曲線且與中線平行的兩條直線之間的距離（仍為齒輪端面距離，在 ΔFβ 方向計(jì)算）即為形狀誤差，用 Δfhβ 來(lái)表示。將齒向誤差分為位置誤差和形狀誤差將有助于分析齒向的加工誤差。由 Δfhβ 即可以求的螺旋角的誤差，因?yàn)閠gβ=rφ/b` (2.23)將此式微分并取增量形式，且 Δ（rφ）=Δfhβ，則Δβ=(Δfhβ/b`) cosβ*cosβ (2.24)式中 b`----齒寬工作部分。圖 2.4給出了兩種典型的齒向誤差曲線。圖 a是左、右齒面的齒向線位置誤差 Δfhβ 數(shù)值相近而符號(hào)相同（偏向齒體內(nèi)的誤差為負(fù)值） ，其螺旋角誤差方向相反，主要是由于加工時(shí)刀具沿著工件軸線方向進(jìn)給時(shí)，刀具的運(yùn)動(dòng)方向與工件軸線方向不平行所引起的，其不平行度由左、右齒面的齒向線位置誤差的平均值來(lái)確定的，即：Δ=（ΔfhβL+ΔfhβR）/2tga (2.25)圖 2.4是左、右齒面的齒向線位置誤差 Δfhβ 的數(shù)值相近而符號(hào)相反，即左、右齒面螺旋角誤差方向相同的情況。這主要是由于刀具軸向進(jìn)給方向相對(duì)于工件軸線傾斜所造成的，其傾斜度按左、右齒面齒向線位置誤差的絕對(duì)值之平均值來(lái)確定，即：Δ=ΔfhβL+ΔfhβR/2 （2.26）工件的安裝誤差也會(huì)造成工件軸線相對(duì)于刀具軸向進(jìn)給方向傾斜，而且二者相對(duì)的傾斜度是工件轉(zhuǎn)角的函數(shù)，這就導(dǎo)致一個(gè)齒輪上各個(gè)齒的齒向誤差數(shù)值不同。12圖 2.3齒向誤差評(píng)定法圖 2.4齒向誤差曲線由于機(jī)床傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)比不準(zhǔn)確也會(huì)造成 Δfhβ 的值相近而異號(hào)的誤差，因此在分析工藝誤差的時(shí)候要結(jié)合具體加工條件進(jìn)行分析。當(dāng)左、右齒面的齒向誤差曲線較大，ΔfhβL 的值也相差較大，則是兼有幾種工藝誤差因數(shù)的綜合作用，可先找出主要工藝誤差因數(shù)，再按照任一齒面的 Δfhβ 值對(duì)兩齒面 Δfhβ 的平均值之間來(lái)估算其它工藝誤差的因數(shù)。齒向誤差的形狀誤差 Δfβf 是由于切齒加工中刀具相對(duì)于工件軸線移動(dòng)的導(dǎo)軌的直線度誤差及軸向進(jìn)給絲杠的軸向竄動(dòng)等因數(shù)所引起。2.3 總體方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)軌跡法進(jìn)行齒輪齒形齒向的誤差測(cè)量，將被測(cè)齒輪的實(shí)際齒形與儀器復(fù)現(xiàn)的理論漸開(kāi)線進(jìn)行比較從而得出誤差的測(cè)量方法，運(yùn)動(dòng)的合成經(jīng)參數(shù)設(shè)置完成后計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算，控制控制系統(tǒng)發(fā)出指令脈沖，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，硬件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)從安裝在滑架上的測(cè)頭采集數(shù)據(jù)，送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，得出誤差結(jié)果，轉(zhuǎn)化為圖形和數(shù)字量形式的結(jié)果輸出。根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)軟件的編寫(xiě)擬采用可視化編程語(yǔ)言 Visual C++6.0進(jìn)行開(kāi)發(fā)，因?yàn)樵撜Z(yǔ)言執(zhí)行速度快，人機(jī)界面友好，具有較高的操作系統(tǒng)訪問(wèn)權(quán)。齒形測(cè)量程序設(shè)計(jì)時(shí)主要完成齒形測(cè)量中的數(shù)據(jù)采樣和結(jié)果的處理，并根據(jù)測(cè)量算法得到齒廓總偏差、齒廓斜率偏差、齒廓形狀偏差和齒廓誤差曲線，通過(guò)對(duì)齒形誤差測(cè)量方法的分析并結(jié)合機(jī)械部分運(yùn)動(dòng)機(jī)理，齒形誤差測(cè)量的理論方方法采樣坐標(biāo)法；齒向測(cè)量程序設(shè)計(jì)時(shí)主要完成齒向測(cè)量中的數(shù)據(jù)采樣和結(jié)果的處理，并根據(jù)測(cè)量算法得到齒向總偏差 ΔFβ、齒向斜率偏差 Δfhβ、齒向形狀偏差 Δffβ 和齒向誤差曲線，通過(guò)對(duì)齒形誤差測(cè)量方法的分析并結(jié)合機(jī)械部分運(yùn)動(dòng)機(jī)理，齒向誤差測(cè)量的理論方方法采樣標(biāo)準(zhǔn)軌跡法。最后所有的誤差結(jié)39果以文字和圖形的方式顯示在屏幕上，而且用戶(hù)的所由參數(shù)以對(duì)話(huà)框的形式由用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)輸入。3 板卡操作143 板卡操作3.1接口方案 [6]綜合考慮此設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)需要完成如下任務(wù):a.從控制面板讀鍵產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作，當(dāng)測(cè)量者按下操作面板的按鍵時(shí)，計(jì)算機(jī)要能對(duì)其識(shí)別并發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)作完成測(cè)量，為此，測(cè)量系統(tǒng)需要一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入設(shè)備；b.由于計(jì)算機(jī)只能對(duì)數(shù)字量進(jìn)行處理，而數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的信號(hào)為電壓模擬信號(hào)，因此在計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間需要一塊 A/D轉(zhuǎn)換卡，本設(shè)計(jì)中采用北京華遠(yuǎn)自動(dòng)化公司的 HY6040A/D轉(zhuǎn)化卡、HY 6110數(shù)字量輸入卡，光柵數(shù)據(jù)采集卡選用CA220 -PCI，其中前兩個(gè)板卡為 ISA接口，設(shè)計(jì)中采用 Ntport library 軟件，它允許 win32 程序?qū)崟r(shí)直接訪問(wèn) pc 機(jī)的 i/o 端口而無(wú)須使用 windows drivers development kit(ddk) 或其他工具。 Ntport library 支持 windows 95/98 和windows nt/2000/xp。并且非常容易使用，在 windows nt/2000/xp 下，ntport library 驅(qū)動(dòng)程序可以動(dòng)態(tài)地加載和卸載，不需要做任何設(shè)置工作。ntport library也是 basic 的 inp 或 out 命令的替代品。ntport library 還可以獲得 lpt 端口的基地址。而 PCI-CA220 是基于 PCI 總線的采集卡，PCI 總線系統(tǒng)要求有一個(gè) PCI 控制卡，它必須安裝在一個(gè) PCI 插槽內(nèi)。根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式，PCI 控制器可以與一次交換 32 位或 64 位數(shù)據(jù)，它允許智能 PCI 輔助適配器利用一種總線主控技術(shù)與CPU并行地執(zhí)行任務(wù)。3.2 HY6040板卡介紹及操作 [7]HY6040板是一種光電隔離型的多功能 A/D板，它有三種不同的觸發(fā)方式：軟件觸發(fā)、定時(shí)觸發(fā)和外部觸發(fā)。本設(shè)計(jì)采用軟件觸發(fā)，主要操作步驟如下：(1). 對(duì)“BASE+4”口進(jìn)行讀操作，清除 A/D完成位，避免引起系統(tǒng)誤操作。(2). 對(duì)“BASE+1”口進(jìn)行寫(xiě)操作，選擇模擬輸入通道和程控增益。(3). 對(duì)“BASE+0”口進(jìn)行寫(xiě)操作，關(guān)閉定時(shí)觸發(fā)、外觸發(fā)。(4). 對(duì)“BASE+2”口進(jìn)行寫(xiě)操作，觸發(fā) A/D轉(zhuǎn)換。(5). 從“BASE+0”口進(jìn)行讀操作，讀取板狀態(tài)字，檢測(cè) A/D的轉(zhuǎn)換完成位 是否為“1” 。(6). 當(dāng) A/D轉(zhuǎn)換完成位為“1”后，延時(shí)大約 25μs。(7). 從“BASE+3”和“BASE+4”口讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。軟件在查詢(xún)方式下，用戶(hù)編程自行決定在檢測(cè)到 A/D轉(zhuǎn)換完成后延時(shí)多長(zhǎng)時(shí)間，才讀取 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。對(duì)應(yīng)部分程序代碼如下_outp(base_ad+2,0); //讀基地址 +2位，是否啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換_inp(base_ad+3); //讀 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果低 8位_inp(base_ad+4) //讀 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果高 4位3 板卡操作15int mydata=ldata|(hdatan2?N=（n1＋n2）/2nm=n1-n2+1取 n點(diǎn)對(duì)應(yīng)的誤差計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)誤差和 n點(diǎn)對(duì)應(yīng)的誤差的偏差求所有偏差的和除以 nm得到總偏差對(duì) nm個(gè)點(diǎn)根據(jù)最小二乘法確定中線 c的斜率 k和在 y軸的截距由 y＝kx＋b 及實(shí)際采樣點(diǎn)處的偏差求形狀偏差和斜率偏差返回計(jì)算結(jié)果及測(cè)量值返 回圖 4.8 數(shù)據(jù)處理程序流程圖304.5.3 數(shù)據(jù)采樣流程及部分程序代碼采樣函數(shù)程序代碼如下 [12]：double Sample(int n_channel) {inty=0;int i=0; //采樣_outp(base_ad+2,0); //寫(xiě)控制字觸發(fā) A/D轉(zhuǎn)換初始化讀基地址控制變量讀基地址+3 的數(shù)據(jù)送給 Ldata送給 Ldata給 6040基地址+2 寫(xiě)控制程序讀基地址+4 的數(shù)據(jù)送給 Hdatadata=data-2047Ldata+(Hdata<<8)送給 dataY&0X40=1?data=data*400/1000/4096data=data*400/1000/4096data=data*400/1000/4096data=data*400/1000/4096返回 data圖 4.9 采樣函數(shù)流程圖31do{y=_inp(base_ad); //讀基地址}while(!(y //檢測(cè) A/D轉(zhuǎn)化是否完成int ldata=_inp(base_ad+3); //讀 A/D轉(zhuǎn)換低 8位int hdata=_inp(base_ad+4) //讀 A/D轉(zhuǎn)換高 4位int mydata=ldata|(hdata<<8); //得到采樣數(shù)據(jù)送入 dataint mydata0=mydata-2047;double sample=0;sample=400;//AD分辨率 400um/10vdouble data=mydata0*sample/1000/4096; //數(shù)據(jù)運(yùn)算return data;}4.5.4 按鍵掃描流程圖設(shè)計(jì)初始化 KEY=0i=0Key=i讀 6110值 賦 Nowintdati++i=8Nowintda&(o﹡01≤2*)i<4?32由于整個(gè)測(cè)量軟件要根據(jù)輸入按鍵的狀態(tài)決定什么時(shí)候開(kāi)始測(cè)量，具體測(cè)量什么項(xiàng)目什么時(shí)候測(cè)量結(jié)束，開(kāi)始測(cè)量時(shí)要控制電機(jī)帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件按要求軌跡運(yùn)動(dòng)，結(jié)束時(shí)還要控制電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)。所以按鈕檢測(cè)與控制程序就顯的很重要，在按鈕檢測(cè)與控制程序中主要完成按鍵的讀取。按鈕檢測(cè)與控制程序代碼如下：UINT Testkey(LPVOID)//按鈕檢測(cè)與控制{int key;while(1){key=-1;//檢測(cè)按鍵long NowInData=~_inpd(base_in+0); //6110for(int i=0;i<4;i++){if(NowInData&(0x01<<(2*i)))key=i;}if(key==0||key==1||key==2||key==3)//SetItem 測(cè)量項(xiàng)目{SetItem=key;//0-齒形左 1－齒形右 2－齒向上 3－齒向下}for(i=8;i<10;i++) //8-測(cè)量 9－停止Nowintdat&(0x01<<2*i)data=data*400/1000/4096data=data*400/1000/4096data=data*400/1000/4096Key=i圖 4.10 按鍵掃描流程圖i<10?Key=i結(jié)束33{if(NowInData&(0x0100<<(2*i)))key=i;}if(key!=-1){SetKey=key;}}return 0;}5 伺服機(jī)械子系統(tǒng)設(shè)計(jì)及校核345 伺服機(jī)械子系統(tǒng)設(shè)計(jì)及校核5.1 原理方案設(shè)計(jì) [13]圖 5.1 工作原理：計(jì)算機(jī)通過(guò)計(jì)算測(cè)量者輸入的數(shù)據(jù)得到一系列運(yùn)動(dòng)信息，傳遞給數(shù)控裝置發(fā)出運(yùn)動(dòng)的指令脈沖，再經(jīng)過(guò)傳動(dòng)導(dǎo)向裝置使測(cè)頭工作臺(tái)與被測(cè)齒輪合成理論的漸開(kāi)線運(yùn)動(dòng)，測(cè)頭檢測(cè)到的信息即為誤差信息，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)把采集到的數(shù)據(jù)送給計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算得出誤差結(jié)果。5.2結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)5.2.1 結(jié)構(gòu)布局EFRS-401MZ齒輪測(cè)量機(jī)采用立式布局 [14]。5.2.2 驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：它是使機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的裝置，伺服驅(qū)動(dòng)裝置是帶有力或力矩或速度或位置反饋并可自動(dòng)調(diào)節(jié)的驅(qū)動(dòng)裝置。要求主要在以下幾方面：高精度、快速響應(yīng)、無(wú)超調(diào)、調(diào)速范圍寬、穩(wěn)定性要好、快速的應(yīng)變能力和較長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)載能力。綜合選擇，取電機(jī)類(lèi)型為交流伺服電機(jī)。被測(cè)齒輪計(jì)算機(jī) 數(shù)控驅(qū)動(dòng)裝置 傳動(dòng)、導(dǎo)向裝置測(cè)量裝置結(jié)果輸出355.2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)由于此測(cè)量機(jī) Z軸部分最終要求絲杠的轉(zhuǎn)速為 5r/min，正常工作時(shí)轉(zhuǎn)速極低，且測(cè)量系統(tǒng)為較高精度的測(cè)量，因此采用兩級(jí)轉(zhuǎn)速，考慮到整個(gè)測(cè)量機(jī)的安裝位置，第一級(jí)選錐齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)效率高，有很大的經(jīng)濟(jì)效益，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)比穩(wěn)定；第二級(jí)選擇同步帶傳動(dòng)，它可保持恒定的傳動(dòng)比，傳動(dòng)精度較高，工作平穩(wěn)，效率高，達(dá) 98%，噪音小，不需要潤(rùn)滑。5.2.4滾動(dòng)導(dǎo)軌 [15]導(dǎo)軌是精密機(jī)械中用來(lái)保證各運(yùn)動(dòng)部件相對(duì)精度的一個(gè)重要部件。滾動(dòng)導(dǎo)軌具有以下優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)靈敏度高，沒(méi)有爬行現(xiàn)象；定位精度高；牽引力小，移動(dòng)靈活；主要由導(dǎo)軌、滑塊以及滾珠組成。 5.3 伺服機(jī)械子系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算5.3.1 伺服電機(jī)的選擇(1). 選擇滾珠絲杠已知正常工作狀態(tài)時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速約為 5r/min，而絲杠的預(yù)計(jì)壽命為 15000h，由 ， (5.1)610155h LL??得出 L=4.5。先初選絲杠的導(dǎo)程為 5mm/r,(5.2)3102.aFmN???由 ， (5.3)3aCL???????因此 33104.516.acF??因?yàn)槭芰Σ淮?，?yōu)先選取絲杠的導(dǎo)程為 5mm/r，由因?yàn)樾枰惭b帶輪、軸承等零件，故絲杠軸徑取為 25mm，且預(yù)緊方式為雙螺母墊片式。根據(jù)表 5-6，選擇絲杠的型號(hào)為 CMD2505-2.5。相關(guān)參數(shù)為：絲杠中徑 25mm，基本導(dǎo)程 5mm/r ,鋼珠直徑為 3.175 mm，絲杠外徑為24.5mm，2.5 圈，一列。(2). 由于測(cè)量機(jī) Z軸部分螺母副及滾珠導(dǎo)軌承受的徑向和軸向載荷不大，而36且在測(cè)量過(guò)程中絲杠的測(cè)量速度很慢，為 5r/min，故對(duì)電機(jī)要求為額定轉(zhuǎn)速低、響應(yīng)速度快，本設(shè)計(jì)選取上海贏雙電機(jī)有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為 YS60SVN200 的交流電機(jī)，相關(guān)參數(shù)如下： 電壓：200v； 額定轉(zhuǎn)速：200r/min； 最高轉(zhuǎn)速：500r/min 額定轉(zhuǎn)矩：2.0nm 安裝尺寸：LA:60mm； LB:116mm； LC:130mm。 5.3.2 設(shè)計(jì)并校核齒輪(1). 總傳動(dòng)比分配 [16]由于伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速為 200r/min，最終絲杠轉(zhuǎn)速為 5r/min，故總傳動(dòng)比i=n/v= =40，設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)為兩級(jí)減速，第一級(jí)采用直齒錐齒輪傳動(dòng)，第二級(jí)采用同步帶傳動(dòng)減速。分配的傳動(dòng)比為 i1=6，i 2=40/6≈6.67。(2). 確定齒輪 1）選直齒錐齒輪傳動(dòng)，精度為 6級(jí)，小齒輪與軸加工為一體，硬度為280HBS，大齒輪選用 45#鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 240HBS。硬度相差 40HBS。2）查表 2.3-13，取綜合系數(shù) K=1.53） 試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，查圖 2.2-10小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度： ，lim1650HaMP??大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度： 。li24） 最小安全系數(shù)：查表 2.3-13，取 SHmin=1.15）許用接觸應(yīng)力：(5.4)limn6054..1.HP Pa???6） 功率：(5.5)1 2*6.80*41.9PTWw??小齒輪傳遞的額定轉(zhuǎn)矩：(5.6)553119.0/9.041.9/2.nNm?????7） 小齒輪分度圓直徑 d1：(5.7)3312 2..014.7.65HPKTdi????8）取齒數(shù) ； 。18z2188.z?因此 。6ctgctg???9）則分錐角 ； 。19.4?20.54?3710）大端模數(shù)： (5.8)124.71.32.8edmmz??取模數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值： .5.e11）分度圓直徑 d: 12218.3724.7.0518edzmm???12）平均分度圓直徑：(5.9)??121.524.70.20.65;360615Rmd??????????????13）平均模數(shù): (5.10)??..71.46.mRm?14）外錐距： (5.11)221 64.5.9.uRd??????（15）齒寬： (5.12)7.9..3Rb m?16）大端齒頂高 ha:(5.13)??112 1.5;.aahxm???17）大端齒根高 hf:(5.14)??*112 0.2.371.65;.ffcxmh?????18）齒頂角 ：a?21.,af f?19）齒根角：(5.15)1121 .65rctnarctn10779.ffffhR????A(3). 校核齒輪由于設(shè)計(jì)的齒輪為閉式傳動(dòng)，故應(yīng)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核：強(qiáng)度條件： .HHP??38計(jì)算應(yīng)力：(5.16)2310.85tHEKAVHmFiZKbd?? ?????1〉查表 2.2-35取 KA=1，2〉取 KV=1.13〉 1.5..2.875HHbe??????4〉 ?5〉Z H=2.5，6〉查圖 2.3-11，Z E=2.47〉查圖 2.2-9得 1.5???8〉 12094..62tmTFNd??9〉Z K=1，10〉代入上式，求得(5.17)2310.8594.6.32.51. 1.8751.05367tHEKAVHmFiZKbdMPa?? ?????????許用應(yīng)力：(5.18)limli61.9.0534.6.HNLVRWxPZ MPaS????由上知 .P?故設(shè)計(jì)的齒輪滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，符合條件。5.3.3 同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)1）由于 P1=41.9w，故 (5.20).41.98%57.49dAKw????2) 由于 ，120/63./minnr查圖 2.1-3，選帶型為 XXL（超輕型） ，節(jié)距 Pb=3.175mm。3）查表 2.1-14，取小帶輪的齒數(shù) Z1=14。4）小帶輪節(jié)圓直徑(5.21)14.754.16.3bPd????5）大帶輪齒數(shù)：Z 2=6.67*14=93.38，取為 94。396）大帶輪節(jié)圓直徑：(5.22)2943.1759.0.bZPd m????7）帶速：(5.23)1 ax3.4.16.02/3/60nv svs????8）初定軸間距： ????1212.7ad???09. 9.?6.4584mm初定 013a?9）帶長(zhǎng)及帶齒數(shù)：(5.24)????2210012024167.460.535. dLdam?????查表 2.1-3，選取帶的齒數(shù) Z=112，L P=355.60mm。帶長(zhǎng)代號(hào)：140。10）實(shí)際軸間距：(5.25)003.9112.2PLam??????11）小帶輪嚙合齒數(shù)：(5.26)2180.914.766265mdZZa???????????????故嚙合齒數(shù)為 4。12）基本額定功率 P0：查表 2.1-15，得 bs0=6.4mm。Ta查表 2.1-16為 31N。故(5.27)??22 2031.05.() 7.810.1amv kw???????13）帶寬：K z=0.6,(5.28)21.41.400.7169.080dssZPb m???標(biāo)準(zhǔn)帶寬 b s,由表 2.1-8查得應(yīng)選帶寬代號(hào)為 025。 ..m?14）作用在軸上的力 40(5.29)21007.8130.5drPFNv????15）帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸，查表 2.1-2，節(jié)距(Pb): 3.175mm； 齒形角 : 50； 齒根厚 s: 1.73;()??齒高 hf: 0.76mm； 帶高 hs: 1.52mm； 齒根圓半徑（r r）: 0.20;齒頂圓角半徑(r a）: 0.30mm。16）帶輪材料：HT200,采用漸開(kāi)線齒形，實(shí)心式帶輪。小帶輪為雙邊擋圈，大帶輪為單邊擋圈。5.3.4 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)選用滾動(dòng)導(dǎo)軌中的雙 V型截面滾珠導(dǎo)軌，工藝性較好，摩擦系數(shù)小，導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的靈活性好，承載能力較小，適用于載荷不大，行程較小而運(yùn)動(dòng)靈敏度較高的場(chǎng)合。查《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 2.9.2直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的類(lèi)型和特性，選取 GGA（徑向型）型，它的特性如下：(1)垂向向下和左右水平額定載荷大；(2)對(duì)垂向向下載荷的精度穩(wěn)定性好；(3)運(yùn)行噪聲小。適用于各種電加工機(jī)床、各種檢測(cè)儀器、Ｘ－Ｙ工作臺(tái)。具體的尺寸見(jiàn)表 2.9-3，各部分參數(shù)如下：d0=16mm； B 1=4mm； B 2=26mm；B3=22mm； B 4=16mm； W=9mm，詳盡尺寸見(jiàn)裝配圖。5.3.5 各支承件的設(shè)計(jì)(1). 軸承的選擇 [18]錐齒輪部分軸承的選擇：小齒輪與電機(jī)的連接： 在電機(jī)軸上加工一個(gè)鍵槽，采用聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)，由于電機(jī)軸直徑為 18mm，故選擇鍵的尺寸為 6*6*14， 。大錐齒輪：由于該從動(dòng)軸基本上不受徑向力，只承受小的軸向力，故采用一對(duì)角接觸球軸承，由于連接錐齒輪部分的軸的直徑為 17mm，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》P70GB/T292-94，選擇角接觸球軸承的型號(hào)為 7203C，基本尺寸為：d=17mm； D=40mm； B=12mm。軸承的下端采用雙螺母固定，根據(jù) GB/T6170-2000,螺母的尺寸為 GB/T 6170 M12， 其中 m=10.5mm。(2). 滾珠絲杠支承選擇滾珠絲杠主要承受徑向載荷，除絲杠自重外，一般無(wú)徑向外載荷，因此，滾珠絲杠軸承的軸向剛度和精度要求都較高。進(jìn)給系統(tǒng)要求運(yùn)動(dòng)靈活，對(duì)微小位移（絲杠微小轉(zhuǎn)角）響應(yīng)要靈敏，因此軸承的摩擦力矩應(yīng)盡量小。滾珠絲杠41轉(zhuǎn)速不高，即使高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間很短，因而發(fā)熱不是主要問(wèn)題。采用一端固定、一端游動(dòng)的方式固定在豎直軸上。綜合選用，采用雙向推力角接觸球軸承，它