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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
Abstract
The research and design of the intelligent gear tooth distance 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 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 controlling 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, 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 research 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 instrument 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 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 instrument
目 录
摘 要 I
Abstract II
目 录 III
绪 论 1
1 齿距误差测量的理论基础 3
1.1 齿轮齿距偏差相关概念 3
1.1.1 齿轮单个齿距偏差(fpt) 3
1.1.2齿距累积偏差 3
1.1.3 齿距累积总偏差(Fp) 4
1.2测量原理 4
2智能齿距误差测量仪的机械系统的设计 7
2.1 步进电动机的选择 7
2.2 主轴传动系统的设计 8
2.2.1丝杠的设计 8
2.2.2 蜗轮蜗杆的设计 8
3智能齿距误差测量仪的单片机部分设计 11
3.1 单片机硬件系统的设计 11
3.1.1 单片机系统的整体设计 11
3.1.2 信号采集模块设备选择 11
3.1.3 信号调整模块的设计 12
3.1.4 步进电动机驱动电路设计 13
3.2 单片机软件系统的设计 14
3.2.1 主程序的程序 14
3.2.2读入 A/D 数据程序 14
3.2.3 数字滤波程序 15
3.2.4 键盘扫描输入程序 16
3.2.5 步进电机驱动控制程序 16
3.2.6 打印机输出程序 16
4 经济可行性及环境分析 18
5 结论 21
致 谢 22
参考文献 23
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：
⑴ 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。
① 完成了被测齿轮运动的传动的设计。
② 完成了传感器测头轴向及径向运动机构的传动设计。
③ 完成了箱体及床身的设计。
⑵ 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。
⑶ 研究了基于单片机的测量与控制系统。
② 设计了放大、滤波及 A/D 转换电路。
② 设计了 4×4 矩阵式键盘、6 位液晶显示器。
③ 设计了打印机接口电路。
④ 设计了调试、形位误差评定方法、测头微调等程序。
⑤ 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。
⑷ 设计了 步进电动机的驱动电路。
⑸ 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
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