齒輪綜合誤差測量器設計

本科論文目錄TOC\o"1-3"\h\u12952摘要 Ⅰ25775Abstract II247231緒論 176741.1齒輪測量技術(shù)的發(fā)展 1149611.2齒輪雙面嚙合綜合測量儀前景分析 11081.3課題主要工作任務 1202991.4課題預期目標 169661.5小結(jié) 2112592齒輪綜合誤差試驗機總體方案 2213122.1總體方案設計 293262.2方案確定 3304802.3工作原理 4224412.4齒輪雙面嚙合綜合測量儀的使用 4274073動力驅(qū)動部分設計 454363.1步進電動機的介紹 476233.2步進電動機的分類及特點 447043.3步進電動機的三要素 5244734機械結(jié)構(gòu)部分設計計算 7137804.1軸的設計 7175404.2絲杠螺母副的計算 9187154.3滾動軸承的選用和計算 14248574.4聯(lián)軸器的選用和計算 14259994.5螺紋聯(lián)接的選用計算 16211504.6鍵的選用 17312994.7銷的選用 19124504.8導軌的設計 2037745傳感測試及控制電路部分設計 21111085.1傳感器的定義及分類 21168385.2電感式位移傳感器 22299035.3光電編碼器 2219395.4控制系統(tǒng) 22246726圓柱齒輪參數(shù) 2293776.1標準齒輪參數(shù) 2397466.2被測齒輪參數(shù) 2318574結(jié)論 2530814致謝 2616407參考文獻 27本科論文摘要齒輪是輪式機械部件，其通過齒的嚙合傳遞扭矩。齒輪由其余齒形機械部件（如另一個齒蝸，齒條，桿輪）驅(qū)動，改動目的并改變運動形式。因為齒輪的普遍應用在我們生活中，不同情況差別很大，不同的形態(tài)和更多的幾何參數(shù)，這將直接引出制作和裝置中的某些謬誤，這將影響使用質(zhì)量。對于符合齒輪的各種數(shù)據(jù)，必需測試各種數(shù)據(jù)。齒輪的誤差對于齒輪的整體精度有重要的影響，也是整個齒輪箱檢測的重要一環(huán)。當今，檢測主要是利用手動和手動誤差處置的機械測量措施。這種傳統(tǒng)的檢測方式耗時且難以保障測試數(shù)據(jù)的準確性。由于我們要保證測試的效率還有準確性，有必要自動改進具有雙齒輪的傳統(tǒng)集成測量儀器。該設計主要設計用于自動轉(zhuǎn)換傳統(tǒng)測量裝置的低效率和大誤差檢測，采用雙面齒輪傳動裝置，它能夠使檢測效率，準確性和可靠性得提升。具有齒輪傳動裝置的改進的雙作用集成測量儀器基本上由機械部件，步進電機等組成。改進后的齒輪嚙合綜合測量儀具備體積小，重量輕，操作簡便，穩(wěn)定性好的特點。改進后的雙面齒輪測量器采用步進電機控制裝置的轉(zhuǎn)動功能，用傳感器替代用來檢修測量，可以完成自動測量裝置的綜合誤差，測量精度的提高，減少外界因素影響提升測量效率是可以達到的。關(guān)鍵詞：齒輪雙面嚙合綜合測量儀，位移傳感器，步進電機，齒輪

AbstractGearisawheeltypemechanicalpart,whichtransmitstorquethroughtheengagementofteeth.Thegearisdrivenbyothertoothshapedmechanicalparts(suchasanotherworm,rackandrodwheel),whichchangesthepurposeandmovementform.Becausegeariswidelyusedinourlife,differentsituationsareverydifferent,differentshapesandmoregeometricparameters,whichwilldirectlyleadtosomefallaciesinproductionanddevice,whichwillaffectthequalityofuse.Itisnecessarytotestallkindsofdataaccordingtothegear.Theerrorofthegearhasanimportantinfluenceontheoverallaccuracyofthegear,anditisalsoanimportantpartofthewholegearboxdetection.Nowadays,thedetectionmainlyusesthemechanicalmeasurementmeasuresofmanualandmanualerrordisposal.Thistraditionaldetectionmethodistime-consuminganddifficulttoguaranteetheaccuracyoftestdata.Becausewewanttoensuretheefficiencyandaccuracyofthetest,itisnecessarytoautomaticallyimprovethetraditionalintegratedmeasuringinstrumentwithdoublegears.Thedesignismainlydesignedforautomaticconversionoftraditionalmeasuringdeviceforlowefficiencyandlargeerrordetection.Thedouble-sidedgeartransmissiondevicecanimprovethedetectionefficiency,accuracyandreliability.Theimproveddoubleactionintegratedmeasuringinstrumentwithgeartransmissiondeviceisbasicallycomposedofmechanicalparts,steppingmotor,etc.Theimprovedgearengagementcomprehensivemeasuringinstrumenthasthecharacteristicsofsmallvolume,lightweight,simpleoperationandgoodstability.Theimproveddouble-sidedgearmeasuringdeviceadoptstherotationfunctionofthesteppingmotorcontroldevice,andthesensorisusedinsteadofthemaintenancemeasurement.Itcancompletethecomprehensiveerroroftheautomaticmeasuringdevice,improvethemeasurementaccuracy,reducetheinfluenceofexternalfactorsandimprovethemeasurementefficiency.KeyWordsGeardouble-sidemeshingcomprehensivemeasuringinstrument;displacementpickup;Steppermotor;Gear1緒論1.1齒輪測量技術(shù)的發(fā)展到目前為止，齒輪的精密度擁有三個階層：齒輪幾何誤差是第一個階層、第二階層是齒輪誤差運動學，第三階層是齒輪誤差動力學。目前我們所研究的三個階層里，齒輪誤差動力學理論仍處于鉆研。[1]隨著計算機和數(shù)控技術(shù)的普遍應用，齒輪雙面嚙合集成測量儀器技術(shù)也在快速發(fā)展，各種功能也發(fā)生了質(zhì)的變化。1.2齒輪雙面嚙合綜合測量儀市場需求及產(chǎn)品應用前景分析由于中國測量儀器行業(yè)一直創(chuàng)新，因而在我國測量工具的可靠程度以及穩(wěn)定程度取得了歷史性的突破。尤近年來，我國在自主開發(fā)測量儀器區(qū)域有了很高成就，尤為在開發(fā)測量齒輪工具方面，日益壯大，與國外發(fā)達國家有著明顯差距減小。但測量行業(yè)任重道遠，我們要牢牢把握住機遇。因此，具有很高的地位，因而在生產(chǎn)實際中被廣泛應用。齒輪雙面嚙合綜合測量儀界面友好，檢測準確，生產(chǎn)成本低。在現(xiàn)今社會對齒輪測量儀需求量較大的環(huán)境下齒輪雙面嚙合綜合測量儀具有一定的社會價值和實用價值，所以有更好的市場潛力以及發(fā)展前景。[2]1.3課題主要工作任務根據(jù)課題任務極其測量儀的分析，本設計主要內(nèi)容：步進電動機的選擇、軸的結(jié)構(gòu)設計、絲杠螺母副的設計計算、滾動軸承的選用及計算、聯(lián)軸器的選用和計算、螺紋連接的設計計算、鍵和銷的選用以及導軌的設計。1.4課題預期目標為了解決測量結(jié)果的穩(wěn)定性，可靠性和準確性的問題，現(xiàn)有的齒輪測量儀器缺乏動態(tài)性能對質(zhì)量是影響的。一般而言，齒輪雙面嚙合綜合測量儀具有許多優(yōu)點和缺點，但操作簡單，界面友好，檢測精度高，生產(chǎn)成本低。[3]齒輪雙面嚙合綜合測量儀具有一定的社會價值和實用價值，具有較好的市場潛力和發(fā)展前景。1.5小結(jié)當今，測量儀器主要是機械式的，受人為因素的影響，不僅耗費時間而且浪費人力。想要擺脫這個大難題，有人創(chuàng)新了一種機械齒輪雙嚙合測量儀向數(shù)字化轉(zhuǎn)換的方法。該方法適應了儀器瞄準裝置的發(fā)展目標和我國的實際情況，本文介紹了測量設備的發(fā)展歷史，指出了機械工具雙目尺寸存在的問題，并概述了設計的主要任務和工作內(nèi)容。2齒輪綜合誤差試驗機總體方案2.1總體方案設計2.1.1方案1自動化齒輪雙面嚙合綜合測量儀圖2.1自動化齒輪雙面嚙合綜合測量儀的簡圖第一種類型的測量儀器，如圖2-1在箱體8內(nèi)上安裝一個步進電機1驅(qū)動軸4轉(zhuǎn)動。再由軸4帶動標準齒輪3，然后帶動齒輪5作雙嚙合轉(zhuǎn)動。在箱體8設計一個用于安裝手柄7用來把被測齒輪5驅(qū)動到位。被測齒輪和標準齒輪的中心距變化就是滑板6和底座8的位移。該結(jié)構(gòu)以雙齒儀原有的安裝附件為基礎進行改進設計，并附加了一些結(jié)構(gòu)組合，使其成為一個系統(tǒng)。2.1.2方案2滑板直線移動式雙齒儀圖2.2滑板直線移動式雙齒儀的簡圖第二種類型的測量儀器，被測齒輪3和標準齒輪2中心距的變動將通過觀察指示表4的指針得到?；逯本€移動式雙齒儀這種儀器結(jié)構(gòu)簡單，但這種測量方式過程很麻煩，因而效率極其低，讀數(shù)時會影響準確度。2.1.3方案3支架擺動式雙齒儀圖2.3支架擺動式雙齒儀的簡圖第三種類型的測量儀器，如圖2-3通過重錘5的牽引可以帶動1測量儀表的數(shù)值變動。1是帶有傳動鏈的記錄儀器。支架擺動式雙齒儀要求較高，不適合中小企業(yè)的大批量加工，生產(chǎn)效率低。2.2方案確定方案1較方案2和方案3相比:方案1結(jié)構(gòu)成本雖然相對較高，但功能穩(wěn)定，測量具有可靠性，可以簡化測量過程，提高測量精確度。方案2測量效率低，不適合大批量檢測。齒輪檢查儀需要在現(xiàn)場進行檢測，方案3的設計在凹凸不平的環(huán)境下測量不穩(wěn)定。綜合以上三種方案，從環(huán)境要求、可用性、國內(nèi)現(xiàn)有的技術(shù)等方面考慮，最終選擇方案1。綜上所述：選用方案1合適。2.3工作原理齒輪雙面嚙合綜合測量儀的工作原理：使一標準齒輪與被測齒輪嚙合，并在嚙合過程中，通過測量中心距變化來測試齒輪的誤差。[4]如圖2.1所示，將標準齒輪安裝在心軸上，被測齒輪安裝在測量滑架的心軸上，在彈簧力的作用下，兩齒輪嚙合時無側(cè)隙，由于測量齒輪的加工誤差，兩個齒輪的中心之間的距離將在嚙合過程中發(fā)生改變，通過測量兩齒輪中心距的變化量來測試被測齒輪的綜合誤差。[5]2.4齒輪雙面嚙合綜合測量儀的使用旋轉(zhuǎn)手柄沿標準齒輪的方向驅(qū)動導軌，使待測齒輪與標準齒輪嚙合，然后安裝在齒輪箱中的步進電機啟動使軸進行旋轉(zhuǎn)。再使軸帶動標準齒輪驅(qū)動，驅(qū)動待測齒輪，使兩個齒輪作緊密無側(cè)隙雙嚙合轉(zhuǎn)動。測量滑架和導軌的相對位移是測量的齒輪和標準齒輪之間的中心距離的變化，并且以此可以全面的反映了被測齒輪誤差。3動力驅(qū)動部分設計計算3.1步進電動機的介紹根據(jù)組合電磁鐵原理設計了步進電機。步進電動機的原理是由電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相關(guān)的線性位移，我們所說的電脈沖信號控制特殊運行方式的同步發(fā)動機。在特殊的角度旋轉(zhuǎn)下并且不過載，脈沖率和脈沖數(shù)通常是能夠控制轉(zhuǎn)速和決定發(fā)動機停止的位置，而與是否過載并無關(guān)系，[6]所以向發(fā)動機發(fā)送信號將使發(fā)動機以步進角旋轉(zhuǎn)，這種線性關(guān)系的存在和發(fā)動機停止位置只取決于轉(zhuǎn)速和脈沖數(shù)，而不取決于負載的變化，即向發(fā)動機添加脈沖信號將以步進角旋轉(zhuǎn)?？偠灾寒攤髑蚴质盏矫}沖時，他移動步進發(fā)動機，讓球在固定的軌道上劃過，完成準確的定位是由脈沖數(shù)量的多少來操控角位移的，同時我們所確定的調(diào)速指標是靠控制發(fā)動機脈沖頻率完成的。3.2步進電動機的分類及特點3.2.1分類步進電機有很多種，有旋轉(zhuǎn)電動機還有直線電動機。根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生原理，常用的旋轉(zhuǎn)步進電機可分為三類:反應型(也稱為磁阻型)步進電機、永磁型步進電機和混合型(也稱為永磁電感型)步進電機。3.2.2特點（1）反應式步進電機的特點：起動，運轉(zhuǎn)頻率高和小步距角，使用長期功率大，具有自鎖功能，功耗大，在我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂妙l繁。（2）永磁式步進電機的特點：能量相對較小。在突發(fā)電力故障中，存在一個大的階躍位置二進制和低的啟動和運行頻率。（3）混合式步進電機的特點：它具有小的步距角（可以在與反作用步距角相同的小步距角下進行）、高的起動和運行頻率、低的消耗和定位扭矩。結(jié)合了反應級發(fā)動機和永磁通道發(fā)動機的特點。因為采用了混合結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)更為復雜，所以有非常高的成本。3.3步進電動機的三要素反應式步進電機是中國最廣泛使用的步進電機之一。它具有廣泛的速度控制，良好的動態(tài)性能，啟動迅速，結(jié)構(gòu)簡便。因此，本設計采用第一種步進電動機也就是反應式步進電機。步距角，靜態(tài)轉(zhuǎn)矩和電流。是步進電機的三個重要指標，了解這三個重要指標，因而就選擇了我們設計所需要的步進電機的型號。[7]（1）電機固有步距角已知被測齒輪的最多齒數(shù)是400，每個齒采樣10個點，標準齒輪的齒數(shù)為40，則經(jīng)換算電機的步距角應不大于0.9°。（2）靜力矩的選擇我們通常首先確定電機的靜態(tài)扭矩。一旦選擇了靜態(tài)扭矩，就可以確定電機的基準和長度（幾何尺寸）。由于本設計電機驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪轉(zhuǎn)動所需力矩很小，由經(jīng)驗估算其大小約為1.5N·m。（3）電流的選擇由于不同的電流參數(shù)，具有相同靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的電動機具有不同的操作特性。我們可以依照步進電機的運行局頻特性曲線圖來判斷。如圖3.1所示。圖3.1步進電機的運行矩頻特性曲線圖3.2步進電動機的型號圖3.3步進電動機外形尺寸參數(shù)見表3.1。表3.1110BF004步進電動機基本參數(shù)相數(shù)步距角（°）電壓（V）相電流（A）靜轉(zhuǎn)矩（N.m）起動頻率（步/s）外形尺寸（mm）外徑長度軸徑重量30.753044.9500110110115.54機械結(jié)構(gòu)部分設計計算4.1軸的設計4.1.1軸的概述（1）軸的用途及分類軸是機器不可或缺的一部分，其作用是支撐轉(zhuǎn)動部件，使轉(zhuǎn)動部件具有一定的工作位置，傳遞運動和動力。（2）軸的材料和毛坯大多數(shù)鋼軸坯料由軋制鋼和鍛件制成，而其他鋼軸坯料則直接由鋼制成。也可以使用球墨鑄鐵。機器軸一般由優(yōu)質(zhì)碳鋼制成，如35，45，50。雖然碳鋼的強度比合金鋼低，但整體性能良好，靈敏度較高，成本低。其他好處被廣泛使用。特別使用鋼45使用最多。[8]根據(jù)軸的需要，經(jīng)常需要各種熱處理，化學處理和表面強化處理來改善軸的耐磨性和耐腐蝕性。軸通常通過軋制圓棒或鍛件制成。4.1.2軸的設計計算本設計中驅(qū)動標準齒輪的軸是傳動軸，它主要傳遞轉(zhuǎn)扭矩，也就是說主要承受扭矩，不承受或只承受較小的彎矩，所以只需要校核扭轉(zhuǎn)強度及剛度即可。本設計中選用材料為45鋼的實心軸，最小軸徑為12mm。（1）軸的扭轉(zhuǎn)強度的計算根據(jù)材料力學可知，對于實心圓軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為： （4-SEQ4-\*ARABIC1） 式中：——扭轉(zhuǎn)切應力，；——軸所受的扭矩，；——軸的抗扭截面系數(shù)，；實心軸：；——計算截面處軸的直徑，；——許用扭轉(zhuǎn)切應力，；見表4-1由式（4-1）可得軸的直徑 （4-SEQ4-\*ARABIC2）表4.1軸常用幾種材料的值軸的材料Q235A、20Q275、35（1Cr18Ni9Ti）4540Cr、35SiMn、38SiMnMo、3Cr1315~2520~3525~4535~55本設計計算取，取電動機的最大輸出轉(zhuǎn)矩。代入（4-2）得。此軸有一個鍵槽，軸徑增大，即。由于本設計中所設計的軸的最小軸徑為12mm，因此滿足扭轉(zhuǎn)強度計算。2、軸的扭轉(zhuǎn)剛度的計算圓軸扭轉(zhuǎn)角[單位為(°)/m]的計算公式為： （4-SEQ4-\*ARABIC3）式中：——軸所受的扭矩，；——軸的材料的剪切彈性模量，，對于鋼材，；——軸截面的極慣性矩，，對于圓軸，；——軸的直徑，。軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為： （4-SEQ4-\*ARABIC4）式中：對于精密傳動軸，可取，取。由于本設計中，故，滿足扭轉(zhuǎn)剛度計算。4.2絲杠螺母副的計算4.2.1滾珠絲杠螺母副的組成及工作原理滾珠絲杠螺母副是完成旋轉(zhuǎn)和直線運動的轉(zhuǎn)換傳動機構(gòu)。特點是其構(gòu)造螺桿螺母與球之間有螺旋槽，為了能夠摩擦系數(shù)變小。當它們一起安裝時，就形成了一個螺旋形的滾道，滾道內(nèi)充滿了滾珠軸承。當螺桿相對于螺母旋轉(zhuǎn)時，它們之間會發(fā)生軸向位移。將滾珠在螺桿上旋轉(zhuǎn)幾圈后，通過回料導軌（滾珠回料裝置）將滾珠在螺桿與螺母之間依次回滾，形成閉環(huán)管。[9]4.2.2耐磨性計算絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)尺寸如圖4.1和圖4.2所示。圖4.1絲杠螺母副的簡圖圖4.2絲杠螺母副的基本尺寸圖圖中為絲杠螺母副的中徑，為絲杠的大徑，為絲杠的小徑，為螺母的大徑，為螺母的小徑，為螺距。耐磨性決定絲杠中的中徑。 （4-SEQ4-\*ARABIC5）對于梯形螺紋，，帶入式（4-5）得 （4-SEQ4-\*ARABIC6）式中：——絲杠中徑，mm——絲杠所受最大軸向力，N——螺母長徑比，，一般，取——材料許用應力，，見表4-2，表4.2絲杠螺母副材料的許用壓力值絲杠—螺母的材料滑動速度()許用壓力()摩擦系數(shù)鋼—青銅低速18～250.08~0.10≤3.011～186～127～10≥151～2淬火鋼—青銅6～1210～130.06~0.08鋼—鑄鐵<2.413～180.12~0.156～124～7鋼—鋼低速7.5~130.11~0.17表中許用壓力值適用于的情況。當時可提高20%，故。摩擦系數(shù)查表4-2得，已知工作臺及工作最大重量為,所以。代入式（4-6）得，。本設計選用的絲杠螺母副形式為標準梯形螺紋，螺距mm，絲杠大徑。中徑，小徑；螺母大徑，小徑。4.2.3絲杠的強度計算絲杠工作時承受軸向壓力和扭矩的作用。在絲杠危險部分上存在壓縮（或拉伸）應力和剪切應力。因此，校核絲杠強度時，應根據(jù)第四強度理論求出危險截面的計算應力。[10]其強度條件為： （4-SEQ4-\*ARABIC7）式中：——拉壓力，——絲杠內(nèi)徑斷面積，；——絲杠內(nèi)徑的抗扭截面系數(shù)，；——絲杠螺紋小徑，——絲杠所受的扭矩，——絲杠材料的許用應力，，見表4-3 表4.3滑動螺旋副材料的許用應力螺旋副材料許用應力/螺桿鋼螺母青銅40~6030~40鑄鐵45~5540鋼（1.0~1.2）0.6查表4.3得，，，綜上所述，本設計中的絲杠滿足強度要求。4.2.4螺母凸緣的強度計算剪切強度條件為： （4-SEQ4-\*ARABIC8）式中：——剪切應力，——為螺母材料的許用剪切應力，，見表4-3——螺母凸緣的寬度，——螺紋的大徑，，——螺紋工作圈數(shù)，綜上所述，本設計中的螺母凸緣的滿足強度要求。4.2.5螺桿的穩(wěn)定性計算絲杠的許用軸向力的計算公式為：臨界載荷可按歐拉公式計算，即： 綜上所述，本設計中的螺桿滿足穩(wěn)定性要求。4.3滾動軸承的選用和計算4.3.1滾動軸承類型的選擇我們選擇滾動軸承要根據(jù)具體情況來選擇。（1）考慮軸承的承受載荷情況（2）考慮軸承的剛性（3）考慮軸承的轉(zhuǎn)速（4）考慮對軸承的調(diào)心性要求和安裝誤差本設計選用7004CGB/T292-94角接觸球軸承，因此應成對安裝使用，其配對方式有“背對背”、“面對面”等，并通過預緊可以提高軸的剛度。其基本參數(shù)見表4.4：表4.47004C角接觸球軸承的基本參數(shù)內(nèi)徑外徑寬度動載荷靜負荷極限轉(zhuǎn)速脂潤滑油潤滑20421210.56.0814000190004.3.2滾動軸承的構(gòu)造及材料選擇滾動軸承構(gòu)造：多個滾動體設置在兩個套圈之間，并且可以用保持架使其不接觸但可以保持一定的滾動運動間隔。滾動元件和套圈通過滾道表面的接觸表面（點）支撐軸承。另一個元件保持架不直接承受軸承載荷，它不僅使?jié)L動元件以相等的間隔保持在同一位置，并且還能夠避免滾動元件在裝置軸承時損壞。最終確定本設計中軸承選用的材料為GCr15。[11]4.4聯(lián)軸器的選用和計算4.4.1聯(lián)軸器的功能與類型（1）聯(lián)軸器功能：將兩個軸連接在一起（2）聯(lián)軸器分類：見表4.5表4.5聯(lián)軸器類型類別在傳動系統(tǒng)中的作用剛性聯(lián)軸器只能傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，不具備其他功能撓性聯(lián)軸器無彈性元件的撓性聯(lián)軸器，不僅能傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，而且具有不同程度的軸向、徑向、角向補償性能有彈性元件的撓性聯(lián)軸器，能傳遞運動和轉(zhuǎn)矩安全聯(lián)軸器傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，過載安全保護4.4.2聯(lián)軸器的選擇原則（1）傳遞扭矩的大小和性質(zhì)，緩沖和阻尼功能的要求，以及諧振的可能性。（2）聯(lián)軸器的工作速度和離心力引起的。（3）兩軸相對位移的大小和方向。（4）聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境。（5）聯(lián)軸器的制造、安裝、維護和成本4.4.3聯(lián)軸器的選取計算（1）類型選擇本設計選用變徑聯(lián)軸套，材料為45鋼，該聯(lián)軸器特別適用于低速、輕載、小尺寸軸的連接。[12]（2）聯(lián)軸器最大許用轉(zhuǎn)矩的計算此聯(lián)軸器的最大許用轉(zhuǎn)矩，按鍵的許用轉(zhuǎn)矩計算，其計算公式為： （4-SEQ4-\*ARABIC12）式中：——許用轉(zhuǎn)矩，單位——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，單位為，，為鍵的高度——鍵的工作長度，，對于圓頭平鍵，：鍵的寬度，：鍵的公稱長度——軸的直徑，單位為——鍵材料的許用壓應力，，查表4-9，由公式（4-12）得由此可知最大許用轉(zhuǎn)矩為。（3）載荷計算為安全起見，應當用軸上的最大轉(zhuǎn)矩來計算聯(lián)軸器應具有的工程轉(zhuǎn)矩，并按下式計算： （4-SEQ4-\*ARABIC13）式中：因為，所以該聯(lián)軸器滿足使用要求。4.5螺紋聯(lián)接的選用計算由于載荷特性的不同，螺紋連接的失效形式也不盡相同，螺栓連接有兩種類型：松螺栓連接和緊螺栓連接。這兩種強開分別對應兩種公式： （4-SEQ4-\*ARABIC14）或 （4-SEQ4-\*ARABIC15）式中：——緊聯(lián)接螺栓的拉應力，——螺栓的總拉力，——螺栓材料的許用拉應力,,本設計——螺栓小徑，，：殘余預緊力，對于有密封性要求的聯(lián)接，，對于一般聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定時，，對于一般聯(lián)接，工作載荷不穩(wěn)定時，。由于本設計中的各螺紋聯(lián)接處受力均不大，現(xiàn)反對受力較大幾處螺紋聯(lián)接進行強度校核。[13]（1）絲杠端部軸承蓋上的螺栓強度校核代入公式（4-14）得因為，所以該螺栓滿足強度要求。（2）蓋板上的螺栓強度校核估算環(huán)形架的質(zhì)量：則環(huán)形架和電機的總重為：由于加在螺栓上的力還有聯(lián)軸器等零件的重力，此處取。代入公式（4-14）得，因為，所以該螺栓滿足強度要求。[14]（3）固定電機的螺釘?shù)膹姸刃：舜牍剑?-14）得，因為，所以該螺栓滿足強度要求。4、聯(lián)接絲杠螺母的螺栓的強度校核代入公式（4-14）得，因為，所以該螺栓滿足強度要求。4.6鍵的選用4.6.1鍵聯(lián)接的功用及分類鍵連接的功能主要用于軸和軸上的部件的周向固定以及扭矩的傳遞，一些還可以用于軸向固定或軸向移動零件的導向作用。[15]鍵聯(lián)接的主要類型：（1）平鍵兩側(cè)是工作面；負責傳遞鍵槽側(cè)面扭矩。優(yōu)點是連接簡潔，制作原理簡單，容易拆卸成本不高。（2）半圓鍵工作面是鍵槽的兩側(cè)，具有良好的對中性，適用于圓錐軸與輪轂的連接。軸上鍵槽強度大大降低，僅適用于輕負荷連接。（3）楔鍵楔形鍵不接觸鍵槽的兩側(cè)并且是非工作表面。適用于定心精度低、負載穩(wěn)定、速度慢的場合。（4）切向鍵它由一對沿傾斜表面傾斜1：100的楔形鍵構(gòu)成。（5）花鍵通過各種鍵齒的嚙合形成的連接，均勻地分布在軸的圓周和輪轂的孔周圍。多齒承載能力強，齒淺，軸強度弱化少，有利于對中性和導向性能。本設計中的鍵全部選用圓頭普通平鍵。4.6.2鍵聯(lián)接的強度計算平鍵聯(lián)接的強度計算條件為： （4-SEQ4-\*ARABIC16）式中：——鍵的擠壓應力，——傳遞的轉(zhuǎn)矩，——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，，，為鍵的高度——鍵的工作長度，，對于圓頭平鍵，：鍵的寬度，：鍵的公稱長度——軸的直徑，——鍵材料的許用壓應力，，查表4-9，表4.6鍵連接的許用擠壓應力、許用壓力許用擠壓應力、許用壓力連接工作方式鍵或轂、軸的材料載荷性質(zhì)靜載荷輕微沖擊沖擊靜連接鋼120~150100~12060~90鑄鐵70~8040~6030~45動連接鋼504030本設計中在主動軸上用到的三個鍵受力最大，而它們所傳遞的轉(zhuǎn)矩相等。本設計，查表4.7可得，表4.7普通平鍵的主要尺寸軸的直徑6~8>8~10>10~12>12~17>17~22>22~30>30~38鍵的長度系列6，8，10，12，14，16，18，20，22，25代入（4-16）得。，綜上所述，該鍵滿足強度要求。4.7銷的選用4.7.1銷的分類及選用圓柱銷可預加工，適合精準定位（預加工），并且可以承受剪切力但不適合頻繁拆卸。圓錐銷通常用于定位，經(jīng)常拆卸的場合，也可以用作連接銷，需要進行鉸孔。連接用小的直徑可根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)特點和經(jīng)驗確定，必要時再做強度校核。定位銷的直接可按結(jié)構(gòu)確定。[16]我們在本設計中確定選取的銷均為圓錐銷。4.7.2銷的強度計算銷的剪切強度條件為： （4-SEQ4-\*ARABIC17）式中：——銷的切應力，——銷受到的剪切力，，經(jīng)估算——銷的危險截面的直徑，，——銷材料的許用切應力，，代入（4-17）得綜上所述，本設計中的銷強度滿足要求。4.8導軌的設計4.8.1導軌的作用導軌的功能是支撐負載和導向。移動部件和工件受到安裝在導軌上的移動部件的質(zhì)量和切割力，并且移動部件可以沿著導軌移動。4.8.2導軌設計的主要要求導軌必須負荷高精度，高承載能力，良好的剛性，低摩擦阻力，結(jié)構(gòu)簡單，做工精良，易于加工，調(diào)整等要求，組裝維護，成本低。[17]4.8.3導軌的主要結(jié)構(gòu)直線運動導軌具有四種橫截面形狀：矩形，三角形，燕尾形，圓柱形，并且可以彼此組合，具有凸和凹的分別。本設計導軌的形狀及基本尺寸如圖4.3所示：圖4.3導軌的形狀及基本尺寸圖采用燕尾導軌，可承受較大的傾覆力矩，高度較小，結(jié)構(gòu)緊湊，間隙調(diào)整方便，適用于受力小、層次多，要求間隙調(diào)整方便的部件。5傳感測試及控制電路部分設計5.1傳感器的定義及分類傳感器指的是對特定信息具有感知和檢測功能的那些組件或設備，并且根據(jù)特定規(guī)則被轉(zhuǎn)換成相應可用的輸出信號。根據(jù)輸入物理量的性質(zhì)進行分類，可分為物理量、化學量、生物量三大類，見表5.1，按工作原理可分為應變式、電容式、電感式、電磁式、壓電式、熱電式傳感器。表5.1傳感器按輸入物理量分類基本物理量派生物理量位移線位移長度、厚度、應變、振動、磨損、不平度等角位移旋轉(zhuǎn)角、偏轉(zhuǎn)角、角振動等速度線速度速度、振動、流量、動量等角速度轉(zhuǎn)速、角振動等加速度線加速度振動、沖擊、質(zhì)量等角加速度角振動、扭矩、轉(zhuǎn)動慣量等力壓力重量、應力、力矩等在這次設計里我們確定選用電感式位移傳感器。5.2電感式位移傳感器電感式位移傳感器是機電傳感器。它分為兩種類型：差分電感和差動變壓器。它的輸入是機械位移，輸出是一個正弦波，其幅度與位移成正比。主要部件有鏜孔精密夾套、測量桿、磁箱、線圈等。在測量零件的大小進行測試或位移的變化，通過測量桿的核心，改變線圈的相對位置，并導致周圍的線圈磁場的變化,因此使輸出信號的振幅變化，在電氣原理上屬于機電位移傳感器。[18]它廣泛用于精密加工，以高精度測試產(chǎn)品尺寸。輸出電信號可以轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出，用于微電腦采集，因此可以安裝在生產(chǎn)線上。它在許多領(lǐng)域具有廣泛的應用，如精密加工和檢測。5.3光電編碼器步進電機的旋轉(zhuǎn)角度非常高，因為它與齒輪誤差測量裝置的測量精度直接相關(guān)，因此在該裝置中必須使用編碼器。5.4控制系統(tǒng)整個系統(tǒng)如圖5.1所示。圖5.1控制系統(tǒng)介紹原理：在本設計和測試過程中，當被測齒輪被手輪調(diào)整到合理的中心距并且兩齒輪嚙合正常時，步進電機驅(qū)動標準齒輪驅(qū)動被測齒輪進行雙嚙合運動，被測齒輪產(chǎn)生相對于浮滑板基座的相對位移。計算機把數(shù)據(jù)存儲、分析，最后結(jié)合軟件分析結(jié)果然后打印出來。[19]6圓柱齒輪參數(shù)雙面齒輪嚙合綜合測量儀的工作原理是使標準齒輪與被測齒輪嚙合。在嚙合過程中，通過測量兩齒輪中心距的變化來測量齒輪的綜合誤差。6.1標準齒輪參數(shù)五大基本參數(shù)：齒數(shù)、模數(shù)、分度圓壓力角、齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)，它們的值決定了齒輪的主要幾何尺寸及齒廓形狀。所謂標準齒輪是指模數(shù)、分度圓壓力角、齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)均為標準值，并且的齒輪。（1）模數(shù)（2）分度圓壓力角，我國國家規(guī)定分度圓上的壓力角。（3）齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)本設計標準齒輪參數(shù)如表6.1所示：表6.1標準齒輪參數(shù)名稱代號及計算公式數(shù)值齒數(shù)50模數(shù)3壓力角齒頂高系數(shù)1頂隙系數(shù)0.25分度圓直徑150齒頂高直徑156齒根高直徑142.5基圓直徑140.95分度圓齒距9.42分度圓齒厚4.71分度圓齒槽寬4.716.2被測齒輪參數(shù)本設計被測齒輪參數(shù)如表6.2所示：表6.2被測齒輪參數(shù)名稱代號及計算公式數(shù)值齒數(shù)40模數(shù)3壓力角齒頂高系數(shù)1頂隙系數(shù)0.25分度圓直徑120齒頂高直徑126齒根高直徑112.5基圓直徑112.76分度圓齒距9.42分度圓齒厚4.71分度圓齒槽寬4.71

結(jié)論最后通過此次的畢業(yè)設計，不僅能夠讓我復習鞏固了，在校期間所學的知識與專業(yè)課，同時提高了查閱手冊、文獻的能力，在制圖、寫作、表達敘述方面也得到了很大的提高，對制圖軟件AutoCAD，Proe使用也更加成熟穩(wěn)定了。通過本次對齒輪雙面嚙合綜合測量儀的設計，得到的主要結(jié)論如下:（1）通過了解對齒輪雙面嚙合綜合測量儀的發(fā)展和使用情況，分析并設計了齒輪雙面嚙合綜合測量儀的本體部分和動力驅(qū)動部分。（2）通過對機械本體部分的軸、軸承、絲杠螺母副及其附件進行了設計和選用；動力驅(qū)動部分主要是對步進電機進行了選用和計算。（3）通過了解對齒輪雙面嚙合綜合測量儀的裝置設計，分析出了傳動的結(jié)構(gòu)，設計了合理的傳動零件及具體的設計參數(shù)。（4）對先前確定的部件進行分析，確保其能完成本次設計要求。（5）最后完成了齒輪雙面嚙合綜合測量儀的裝配圖以及主要零件的零件圖。（6）對設計的齒輪雙面嚙合綜合測量儀進行三維建模。

致謝在經(jīng)歷了近幾個月的選題、查閱資料以及反復與導師的溝通后，終于這篇論文成型了，該篇論文得以順利完成主要歸功于我的論文指導老師們的指導。畢業(yè)設計是幫助我總結(jié)大學所學到的知識。從初始數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)選擇、方案比較、方案確定，到齒輪綜合誤差測量儀的設計，每個步驟都至關(guān)重要，環(huán)環(huán)相扣，導致遺漏或忽視的任何步驟都將導致未來設計的許多缺點。通過這次畢業(yè)設計，我的實踐技能和數(shù)據(jù)收集技能也得到了提高。最終設計中的許多數(shù)值，公式和計算方法要求我在設計過程中耐心閱讀書籍，查看材料和使用輔助設計軟件。我還需要耐心學習，學習使用的基礎知識并將其應用到設計中。同時，本次畢業(yè)設計的順利完成還要感謝同學和室友的無私幫助，是你們不厭其煩的為我解決問題，給予了我迎難而上的動力。最后，感謝學習提供給我們的優(yōu)質(zhì)學習環(huán)境以及龐大的師資力量，使我得到了前進的動力和學習的機會。本次畢設的完成過程使我更深刻的認識到學無止境的意義，通過完成的過程我也發(fā)現(xiàn)了自己在部分知識的理解與掌握上的不足，這也會是我之后繼續(xù)學習、專研的動力。完成畢設的過程充滿了曲折，這也使我的意志力以及自律性得到極大增強，在未來的工作與生活中必將對我有極大的幫助。

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論文的研究方法和手段有哪些

（1）調(diào)查法

調(diào)查法是科學研究中最常用的方法之一。它是有目的、有計劃、有系統(tǒng)地搜集有關(guān)研究對象現(xiàn)實狀況或歷史狀況的材料的方法。一般是通過書面或口頭回答問題的方式獲得大量數(shù)據(jù)，進而對調(diào)查中收集的大量數(shù)據(jù)進行分析、比較、總結(jié)歸納，為人們提供規(guī)律性的知識。

（一）典型例子

調(diào)查法中最典型的例子是問卷調(diào)查法。它是通過書面提問收集信息的一種方法，即調(diào)查人員編制調(diào)查項目表，分發(fā)或郵寄給相關(guān)人員，詢問答案，然后收集、整理、統(tǒng)計和研究。

（二）研究步驟

1.確定調(diào)查課題

確定題目時要注意選題是否具有研究的必要性和可能性，同時要注意選題切忌太大，也要避免無意義的重復勞動。

2.制定調(diào)查計劃

要明確調(diào)查課題、調(diào)查目的、調(diào)查對象、調(diào)查范圍、調(diào)查手段、調(diào)查步驟、時間安排。

3.收集材料

收集材料時要盡可能保持材料的客觀性，盡可能采取多種手段或途徑。

4.整理材料

將收集到的材料進行整理，以便后續(xù)總結(jié)歸納、形成結(jié)論。

5.總結(jié)研究

對整理完的材料進行分析、總結(jié)、歸納，得出一般性的結(jié)論。

（三）特點

調(diào)查法相對其他研究方法來說較為耗時耗力，但也有其優(yōu)勢，即獲得的一手資料信息真實具體，能夠?qū)ρ芯繉ο笥懈訙蚀_、清晰的認識。

（2）觀察法

觀察法是指人們有目的、有計劃地通過感官和輔助儀器，對處于自然狀態(tài)下的客觀事物進行系統(tǒng)考察，從而獲取經(jīng)驗事實的一種科學研究方法。

（一）典型例子

皮亞杰的兒童認知發(fā)展理論就是通過觀察法提煉總結(jié)出來的；兒童心理學創(chuàng)始人——普萊爾，也是在一次次地使用觀察法后，提出了兒童心理學領(lǐng)域中的諸多理論。

（二）研究步驟

1.明確觀察對象

在選擇和確定研究問題的基礎上確定觀察者與觀察對象。

2.制定觀察計劃

在觀察計劃中要規(guī)定明確的觀察目的、重點、范圍以及要搜集的材料。

3.做好觀察準備

觀察準備是否充分，往往影響觀察的成敗。

4.做好記錄

在觀察過程中要時時記錄，不放掉任何一個關(guān)鍵信息。

（三）特點

觀察法具有拓展人們的感性知識、啟發(fā)思想等優(yōu)點，但是由于其強調(diào)研究要在自然環(huán)境下進行，且不允許摻雜個人的偏見，確為實際操作帶來了一定困難。

（3）實驗法

實驗法是指經(jīng)過精心設計，在高度控制的條件下，通過操縱某些因素，從而發(fā)現(xiàn)變量間因果關(guān)系以驗證預定假設的研究方法。核心在于對所要研究的對象在條件方面加以適當?shù)目刂?，排除自然狀態(tài)下無關(guān)因素的干擾。

（一）典型例子

采取實驗法的一個典例是羅森塔爾效應的提出，美國心理學家羅森塔爾和L.雅各布森通過對小學生進行“未來發(fā)展趨勢測驗”，發(fā)現(xiàn)人們對他人行為的期望通?？梢詫е滤讼蚱谕较蚋淖儭?/p>

（二）研究步驟

1.發(fā)現(xiàn)并提出問題

2.收集與問題相關(guān)的信息