基于真实齿轮测量中心在虚拟仪器中的仿真毕业设计论文

1、河南科技大学毕业设计（论文）摘要齿轮测量仪是对齿轮各项参数进行测量的仪器。随着科学技术的发展，齿轮测量 技术发展的也越来越快。现代齿轮测量技术正向自动化方向转变。计算机技术与测试 仪器技术相结合，出现了一种新的测试仪器虚拟仪器。虚拟仪器是一种充分利用计 算机资源，由用户设计的具有虚拟操作面板的计算机测试仪器系统。虚拟仪器技术和 网络通信技术相结合，使网络化虚拟仪器应运而生，集信号采集、传输和处理为一体， 不受地域、环境的限制。本文主要分为三大部分， 第一部分介绍了本次设计的目的及意义、 该课题国内外 的发展现状以及虚拟仪器的概念、特点、组成并详细地介绍了 LabVIEW 开发环境； 第二部分介

2、绍了齿轮各项测量参数的基本原理和方法，并在虚拟仪器的基础上设计出 齿轮测量仪；第三部分介绍了齿轮测量仪内部的程序及测量结果动态显示曲线。 矚慫润 厲钐瘗睞枥庑赖。本文所采用的虚拟仪器技术是以透明的方式把计算机的资源和仪器硬件的测控能 力结合起来，其产生是计算机辅助测试技术发展的必然趋势，近年来国内外对虚拟仪 器的研究开发以及虚拟仪器在各行各业的广泛应用表明了虚拟仪器的广阔前景。 聞創沟 燴鐺險爱氇谴净。本次设计采用的是 LabVIEW 版本，它以其分布式智能极大的简化了分布 式系统的开发，从而精简应用程序并提高系统管理效率。 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。关键词：齿轮测量仪， LabVIEW ，齿距偏

3、差，齿廓偏差，螺旋线偏差河南科技大学毕业设计（论文）AbstractThe gear measuring instrument is the instrument for measuring the parameters of thegears. With the development of science and technology, the development of gear measurement technology is becoming faster and faster. Modern gear measuring technology is changing in th

4、e direction of automation. The computer technology and the test instrument technology, there is a new test instrument - virtual instrument. The virtual instrument is a kind of computer test instrument system which can make full use of computer resources and have the virtual operation panel designed

5、by users. Virtual instrument technology and network communication technology, the network of virtual instruments came into being, set signal acquisition, transmission and processing as one, without geographical, environmental constraints.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。This paper is divided into three parts, the first p

6、art introduces the purpose and significance of this design, development status of this subject at home and abroad and the concept of virtual instrument, characteristics, composition and LabVIEW development environment are introduced in detail; the second part introducesthe basic principle and themet

7、hod of parameter for the measurement of gear, and on the basis of virtual instrument design of gear measuring machine; the third part introduced gear measuring instrument for internal procedures and the results of the measurement of dynamic curve display.彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。The virtual instrument technology

8、is in a transparent way to combine computer hardware resources and equipment monitoring and control capabilities, which is an inevitable trend of the development of the computer aided test technology, in recent years the domestic and foreign research development of the virtual instrument and virtual

9、 instrument is widely used in all walks of life shows the broad prospects of virtual instrument. 謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。This design uses the LabVIEW8.0 version, it simplifies the development of the distributed system greatly with its distributed intelligence, thus simplifying the application厦礴恳蹒骈時盡继價骚。and impro

10、ving the system management efficiency.河南科技大学毕业设计（论文）toothKEY WORDS ： Gear measuring instrument ， LabVIEW ， Tooth deviation, profiledeviation, helix deviation茕桢广鳓鯡选块网羈泪。河南科技大学毕业设计（论文）目录前言 0 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。第一章 绪论 1 籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。1.1 引言 1 預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。1.2 概述 1 渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。1.3 研究的意义和目的 1 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。1.4 齿轮测量仪国内外发展

11、状况 2 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。第二章 虚拟仪器技术及齿轮测量仪设计总体方案 3 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。2.1 虚拟仪器简介 3 坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。2.2 虚拟仪器的构成 4 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。2.2.1 虚拟仪器的硬件 5 買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。2.2.2 虚拟仪器的软件 5 綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。2.3 虚拟仪器的特点 5 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。2.4 齿轮测量仪的概述 6 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。2.4.1齿轮测量仪的基本原理和方法 6 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。2.4.2齿距偏差的测量方法 6 構氽頑黉碩饨荠龈话骛。2.4.3齿廓偏差的测量方法 7 輒峄陽檉簖疖網儂號泶。2.4.4螺

12、旋线偏差的测量方法 9 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。第三章 主程序设计及流程图 11识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。3.1 齿轮测量仪程序流程图 11凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。3.2 程序运行条件及分析 12恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。3.3 齿轮测量仪各参数测量流程图 12鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。3.3.1齿距偏差测量流程图 12硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。3.3.2齿廓偏差测量流程图 13阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。3.3.3螺旋线偏差测量流程图 14氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。第四章 齿轮测量仪使用说明书 16釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。4.1 齿轮测量仪主界面 16 怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。4.2 主界面简介 16 谚辞調担鈧谄动禪泻類。

13、第五章 齿轮测量仪测试分析报告 18 嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。河南科技大学毕业设计（论文）5.1 齿距偏差测试分析 18熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。5.2 齿廓偏差测试分析 18鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。5.3 测试的螺旋线偏差分析 18纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。5.3.1 测试的螺旋线偏差数据 18颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。5.3.2 测试的螺旋线偏差处理结果 19濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。5.4 测试的实验数据检验 19銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。5.4.1 齿距偏差检验 19挤貼綬电麥结鈺贖哓类。5.4.2 齿廓偏差检验 20赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。结论 22塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。致 谢 23裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。河南

14、科技大学毕业设计（论文）前言社会在不断地发展，科技在不断地进步，机械行业也在蓬勃发展。齿轮 又在机械行业中占据重要位置。 老式的齿轮测量仪已经不能满足现代社会的 需求，尤其是现代社会追求迅速，高效率，高精度的测量行业。而虚拟仪器 行业快速发展，虚拟仪器技术又可以与测量仪相结合，恰恰满足了现代社会 的需求，基于 Labview 的齿轮测量仪也就应运而生。 仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。本次设计研究的是基于真实齿轮测量中心在虚拟仪器中的仿真， 关键研 究的是对齿轮的齿距偏差、齿廓偏差和螺旋线偏差的测量和数据处理，并能 够动态显示测量结果及误差曲线。 绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。本文主要分为三大部分，第一部分介绍

15、了本次设计的目的及意义、该课 题国内外的发展现状以及虚拟仪器的概念、特点、组成并详细地介绍了 LabVIEW 开发环境；第二部分介绍了齿轮各项测量参数的基本原理和方法， 并在虚拟仪器的基础上设计出齿轮测量仪； 第三部分介绍了齿轮测量仪内部 的程序及测量结果动态显示曲线。 骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。河南科技大学毕业设计（论文）第一章 绪论1.1 引言基于虚拟仪器的齿轮测量仪集计算机技术等先进技术于一体， 实现了齿 轮误差检测的自动化、标准化、智能化，能够方便地集成各种现代信号处理 技术，提高检测的可靠性。齿轮测量仪可测量渐开线圆柱齿轮的齿廓偏差、 螺旋线偏差、齿距偏差。 瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。1.2

16、 概述齿 轮 测 量 仪 器 通 常 应 按 照 我 国 国 家 标 准 GB/T10095-2001（ 等 同 于 ISO1328 ：1996） 的渐开线圆柱齿轮精度标准所规定的精度项目、精度评定方 法以及规定的公差， 对产品齿轮进行迅速、 高效、准确的测量。 因为市场 （ 如 机械制造行业 ） 对齿轮测量不断提出新的更高要求，所以齿轮测量精度项目 也应不断有所发展，齿轮测量仪器也应有所创新，使测量功能不断增强，以 满足新的市场需求。 鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。1.3 研究的意义和目的本次设计研究的是基于真实齿轮测量中心在虚拟仪器中的仿真， 关键研 究的是对齿轮的齿距偏差、齿廓偏差和螺旋线偏差的

17、测量和数据处理，并能 够动态显示测量结果及误差曲线。随着我国测量仪器行业不断的发展，在许 多重大科技领域中取得了创造性进展，不断迅速的发展，使我国的测量仪器 仪器的可靠性和稳定性有了长足的进步。尤其最近几年，我国本土仪器取得 了很大的进步，特别是在齿轮测量仪器和轴承的研发方面，与国外先进产品 的差距正在快速缩小。数字化和虚拟技术的发展，为我国的测试测量仪器行 业带来了新的发展机会。 栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。河南科技大学毕业设计（论文）1.4 齿轮测量仪国内外发展状况为了正确测量和检测产品质量，齿轮测量仪器通常应按照我国国家标准 GB/T10095-2001 （等同于 ISO1328 ： 1997

18、 ）的渐开线圆柱齿轮精度标准所规定的精度 项目、精度评定方法以及规定的公差，对产品齿轮进行准确，迅速，可靠的测量。因 为市场（如制造行业）对齿轮测量精度要求更高，所以齿轮测量精度项目也应不断有 所发展，齿轮测量仪器也应 有所创新，不断发展以适应市场需求。 辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。齿轮测量仪器通常由计算机主机、三维坐标系或位移传感器、测动系统、测量系 统电气装置与接口，以及计算机等主要部分组成。随着齿轮零部件生产专业化、标准 化、模块化，尤其是近年来虚拟仪器技术、计算机网络技术、精密机械制造技术以及 精密测量技术的发展，推动了齿轮测量仪器的研制与开发。 峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。1.5 本次研究的主要

19、任务通过调查研究，查阅渐开线圆柱齿轮精度标准和相关资料，设计基于 LabVIEW的能够实现对渐开线圆柱齿轮齿距偏差、齿廓偏差和径向综合偏差 的测量和数据处理，并能够动态显示测量结果及误差曲线。输出报告单信息 全面，结果正确。完成仪器的界面设计，要求界面友好，操作方便。 詩叁撻訥 烬忧毀厉鋨骜。1.6 本章小结本章介绍了齿轮的作用及齿轮测量仪国内外的发展状况， 并介绍了本次 设计的齿轮测量仪能够实现的功能。河南科技大学毕业设计（论文）第二章虚拟仪器技术及齿轮测量仪设计总体方案2.1 虚拟仪器简介虚拟技术、计算机通信技术与网络技术被称为 21 世纪科学技术中的三 大核心技术。虚拟仪器（ Virtu

20、al Instrument ）在各项工程的不同领域和精 密仪器行业的测量及控制的用户中广受欢迎， 这都归功于其直观化的图形编 程语言。虚拟仪器图形化数据流语言和程序框图能自然地显示您的数据流， 同时地图化的用户界面直观地显示数据，使我们能够轻松地查看、修改数据 或控制输入。 则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。人们以前测量齿轮需要拿着测量仪器对其进行一项一项的测， 非常的不 方便。虚拟仪器技术的出现将改变人们以前的工作方式，我们可以通过计算 机软件来进行模拟仿真就可以测量出齿轮的各项参数，十分的快捷方便。虚 拟仪器技术是计算机技术和仪器技术深层次结合的产物， 是一种全新的仪器 形式。它的出现使仪器与计算机之

21、间的界限开始消失，是仪器发展史上的一 场革命。 胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。虚拟仪器是建立于计算机的仪器。现如今虚拟仪器组成方式分为两大 类，其中一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。 随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小， 这类仪器功能也越来越 强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。 另一种方式是将仪器装入计算机。 以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。 虚 拟仪器主要 是指这种方式虚拟仪器通过应用程序将计算机和功能模块硬件结合起来， 用 户通过友好的图形界面来操作这台计算机， 就像是在操作一台自己设计的测 试仪器一样，从而完成测试任务。 鳃躋峽祷紉诵帮

22、废掃減。虚拟仪器的实质是利用计算机显示模拟传统仪器的控制面板， 以多种形 式输出检测结果；利用计算机强大的软件功能实现数据运算、分析和处理； 利用 I/0 接口设备完成信号采集、测量与调理，从而完成各种测试功能的 一种计算机仪器系统。虚拟仪器的“虚拟”包括以下两个方面的含义：（1）虚拟仪器面板是虚拟的。虚拟仪器面板上的各种“控件”与传统面板上的各河南科技大学毕业设计（论文）种器件所完成的功能是相同的，并由各种开关、按钮、显示器等实现仪器的 功能操作。传统仪器面板上的器件都是“实物”，而且是由“手动”、“触 摸”来进行操作的。而虚拟仪器面板控件是外形与实物相像的“图标”，用 户只需选用代表某种软

23、件程序的图形 “控件” 即可， 由计算机的鼠标 “键击” 来对其进行操作。因此，设计虚拟面板的过程就是在“前面板”设计窗口中 从控制模板选取、摆放所需的图形“控件”。尤其是 LabVIEW 图形化编程 语言可在短时间内轻松完成一个美观而又实用的 “虚拟仪器前面板” 的设计， 整个设计过程轻松而有趣。（ 2） 虚拟仪器测量功能由软件编程实现。在以 计算机为核心的硬件平台支持下，通过软件编程设计来实现仪器的功能，可 以通过不同的测试功能软件模块的组合来实现多种测试功能。 稟虛嬪赈维哜妝扩 踴粜。虚拟仪器概念的出现，打破了传统仪器由厂家定义、用户无法改变的工 作模式，使得用户可以根据自己的需求，充分

24、利用计算机技术，用软件代替 硬件设计自己的仪器系统， “软件就是仪器”是虚拟仪器概念最简单最本质 的含义。LabVIEW是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。 目前，虚拟仪器在发达国家已十分普及。在国内也有部分院校的实验室引入 了虚拟仪器系统。 陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。2.2 虚拟仪器的构成虚拟仪器技术由结构化的数据流程图和交互式面板组成。 任何测量系统 都可分为数据采集、数据分析和处理、数据显示和输出三大模块，将这些模 块分别用不同的硬件和软件实现，就可以构成不同的虚拟仪器系统。虚拟仪 器系统包括硬件和软件两要素。 硬件部分的功能是获取真实世界中的被测信 号；软件部分的作用是实现

25、数据采集、分析、处理、显示等功能，软件通常 用专用的虚拟仪器开发语言编写。所以，虚拟仪器系统可以用一个简单的公 式来表达：虚拟仪器系统 =计算机及其附件 +开发虚拟仪器的软件 +必要的硬 件。 沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。河南科技大学毕业设计（论文）2.2.1 虚拟仪器的硬件通常虚拟仪器测试系统的硬件包括传感器、信号调理、信号采集等 I/O 接口设备和通用计算机。计算机一般是PC机或工作站，是硬件平台的核心，是虚拟仪器系统的心脏和动力；传感器是测试系统获取信息的基础； I/O 接 口设备完成被测信号的采集、放大、A/D、 D/A 转换等。虚拟仪器的形式取决于实际的物理系统和构成仪器的 I/O 接口的

26、硬件类型， 但都离不开计算机 控制。 钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。2.2.2 虚拟仪器的软件虚拟仪器系统的软件结构包含以下三部分：应用程序开发环境、仪器驱 动程序、输入输出（ I/O ）接口软件。（ 1） I/0 接口软件：存在于硬件和驱动程序之间，是最接近硬件的软 件层，完成对硬件内部寄存器单元进行直接存取数据操作，为硬件和驱动程 序提供信息传递的低层软件层，是实现开放统一的虚拟仪器系统的基础。 懨 俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。（ 2） 驱动程序层：是系统应用程序实现仪器控制的桥梁，一般以动态 链接库或静态库形式供应用程序调用。 驱动程序的实质是为用户提供一个用 于仪器操作的较为抽象的操作函数集。对于应用

27、程序来说，它对仪器的操作 是通过仪器驱动程序来实现的。 謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。（ 3） 应用程序开发环境：是完成测试系统数据的分析、计算、存储、 显示、输出等任务，是虚拟仪器的核心和完成任务的关键。应用程序开发环 境是用于编写应用程序的编程工具， 可由开发人员的喜好和测试需求进行选 择。 呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。2.3 虚拟仪器的特点虚拟仪器是计算机技术在仪器仪表领域的应用所形成的一种全新的仪 器设计概念， 它与传统仪器相比显示出了众多的优点： 虚拟仪器将信号分析， 处理，显示都通过计算机处理，充分发挥计算机的能力，使组建系统更加灵 活简洁，可以创造出功能更强的仪器；用户可以根据自己的需要定义和

28、制造 各种仪器。 虚拟仪器的主要特点有：尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主河南科技大学毕业设计（论文）要是软件。可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。2.4 齿轮测量仪的概述齿轮测量仪是对齿轮各项参数进行检测与测量的仪器， 由于齿轮在安装 和生产当中存在着误差， 需要仪器对其进行检测， 以保证误差在允许范围内。 麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。2.4.1 齿轮测量仪的基本原理和方法 齿轮测量归结为以下几个方法：几何长度测量法，轮廓测量法，粗糙度测量

29、法，传动噪音测量法及齿轮整体误差测量法。齿轮测量的基本原理是根据齿 轮的误差来源来利用仪器对其误差进行测量。 納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。2.4.2 齿距偏差的测量方法齿距是指在一个齿轮的圆柱面上， 一条给定的曲线被两个相邻的同侧齿 面所截取的长度。单个齿距偏差 fpt 是指在分度圆上，实际齿距与公称齿距 之差（用相对法测量时，公称齿距是指所有实际齿距的平均值）。齿距累积 总偏差 Fp 是指在分度圆上， 任意两个同侧齿面间的实际弧长与公称弧长之差 的最大绝对值，即最大齿距累积偏差（Fpmax ）与最小齿距累积偏差（ Fpmin ）之代数差。 風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。在实际测量中，通常采用某一齿距作为基

30、准齿距，测量其余的齿距对基 准齿距的偏差。然后，通过数据处理来求解单个齿距偏差fpt 和齿距累积总偏差 FP ，测量应在齿高中部同一圆周上进行，这就要求保证测量基准的精 度。而齿轮的测量基准可选用齿轮的内孔、齿顶圆和齿根圆。为了使测量基 准与装配基准一致，以内孔定位最好。用齿顶圆定位时，必须控制齿顶圆对 内孔的轴线的径向跳动。在生产中，根据所用量具的结构来确定测量基准。灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹。河南科技大学毕业设计（论文）用作图法处理测量数据：以横坐标代表齿序，纵坐标代表上例第三行内 的相对齿距累积误差，绘出如图 4 所示的折线 。连接折线首末两点的 直线作为相对齿距累积误差的坐标 线。然后，从折

31、线的最高点与最低 点分别作与上述坐标线平行的直 线。 铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。2.4.3 齿廓偏差的测量方法齿廓偏差是指实际齿廓偏离设计齿廓的量， 在端面内且垂直于渐开线方 向的计值。齿廓偏差又可以分为齿廓形状偏差和齿廓倾斜偏差。齿廓偏差的 测量方法有展成法，啮合法和坐标法。 攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。齿廓形状偏差指实际齿廓线的两条与平均齿廓迹线完全相同的曲线间 的距离，且两条曲线与平均齿廓迹线的距离是常数。 趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。齿廓倾斜偏差指在计值范围内的两端与平均齿廓迹线相交的两条设计 齿廓迹线的距离。本次齿廓偏差测量采用的是极坐标法，并用最小二乘圆法 拟合出平均齿廓迹线。 夹覡闾辁駁档驀迁锬

32、減。河南科技大学毕业设计（论文）最小二乘圆是一个理想的圆， 它使从实际轮廓上各点到该圆距离的平方最小二乘圆圆心坐标和半径为：为实际轮廓上第 i 点到最小二乘圆圆心距离 实际轮廓上各点至最小二乘圆的距离为Ri 按下式计算：Ri =求出各个测点据二乘圆的距离Ri（注意正负号） ，取最大的距离 Rmax与最小距离 Rmin 之差作为齿廓偏差，即：Ffa= Rmax - Rmin 最小二乘圆编程方法模拟数据经过初步处理调用快速 Vi ，通过快速 Vi 实现 LabVIEW编程， 由于程序框图过于复杂，这里仅对部分重要的框图加以说明。 视絀镘鸸鲚鐘脑钧 欖粝。所以我最小二乘拟合圆子函数的设计： 如果最小

33、二乘拟合圆按照最基本的算式进行编写的话过于繁琐， 引入了球面拟合快速 Vi 。通过下列函数得到 x0, y0, z0, 和 r河南科技大学毕业设计(论文)( x0,得到关于 x0, y0, z0 的简单线性方程， (x i, y i, z i )是给定的点， y0, z0 ) 是未知的中点， r 是未知的半径。 偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。此快速 Vi 是三维球面拟合最小二乘球，为了得到平面最小二乘圆让所 有的 Zi=0 ，这样就得到了平面最小二乘圆。緦徑铫膾龋轿级镗挢廟。2.4.4 螺旋线偏差的测量方法 螺旋线偏差的定义是指在端面基圆切线方向上测得的实际螺旋线偏离设计 螺旋线的值。螺旋线偏差也可以

34、分为螺旋线形状偏差和螺旋线倾斜偏差。螺 旋线形状偏差指实际螺旋线的两条与平均螺旋迹线完全相同的曲线间的距 离，且两条曲线与平均螺旋迹线的距离是常数。 騅憑钶銘侥张礫阵轸 蔼。河南科技大学毕业设计（论文） 螺旋线倾斜偏差指在计值范围内的两端与平均螺旋迹线相交的两条设 计螺旋迹线的距离。本次螺旋线偏差测量采用的是极坐标法。 疠骐錾农剎貯狱颢 幗騮。2.5 本章小结本章主要介绍了虚拟仪器软件的构成及特点， 并介绍了齿轮测量仪所测 参数的原理及方法，提出了基于虚拟仪器的齿轮测量仪设计方案。 镞锊过润启 婭澗骆讕瀘。河南科技大学毕业设计（论文）第 三 章 主 程 序 设 计 及 流 程 图3.1 齿 轮

35、 测 量 仪 程 序 流 程 图程序流 程如图 3-1河南科技大学毕业设计（论文）3.2 程序运行条件 及分析传统的齿轮测量仪需要操作员拿着仪器对齿轮进行逐个逐项的进行数据 采集，然后在通过计算进行数据分析与处理，十分费力耗时。而通过虚拟仪 器做的齿轮测量仪只需将采集来的数据通过输入端口输进去，然后点击测量 按钮，程序会自动运行出各项测量数据以及能动态显示误差曲线。榿贰轲誊壟 该槛鲻垲赛。由于本次设计无法对齿轮的各项数据进行实际测量，所以本次采用的数 据是根据以往的测量数据进行模拟改编得到的，可能会存在一些误差。邁茑 赚陉宾呗擷鹪讼凑。3.3 齿轮测量仪各 参数测量流程图3.3.1 齿距偏差测

36、量流程 图河南科技大学毕业设计（论文）开始3.3.2 齿廓偏差测量流程 图 齿廓偏差测量首先根据模拟出的一组数据画出实际齿廓迹线，然后用最 小二乘法 拟合 出平均 齿廓迹 线， 根据齿 廓偏差 的定义 ，通 过 labview 软 件直 接用高斯 曲线 拟合 Vi 的 方法拟合出 一条曲 线，然后 分别平 移实际 齿廓 迹线到河南科技大学毕业设计（论文）它的最大值和最小值得出两条曲线，这两条曲线与平均齿廓迹线的交点的差 值即为齿廓偏差。嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲。高斯 曲线拟 合 Vi 简 介高斯曲线 拟合 子 Vi高斯曲线拟合流程图3.3.3 螺旋线偏差测量流 程图螺旋线偏差测量首先根据模拟出的一

37、组数据画出实际螺旋线迹线，然后河南科技大学毕业设计（论文）用最小二乘法拟合出平均螺旋线迹线，根 据螺旋线偏差的定义，通过 labview 软件直接 用高 斯曲线 拟合 Vi 的 方法 拟合出 一条曲线，然后 分别平 移实 际螺旋 线迹线到它的最大值和最小值得出两条曲线，这两条曲线与平均螺旋线迹线 的交点即为螺旋线偏差。该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭。河南科技大学毕业设计（论文）第四章 齿轮测量仪使用说 明书4.1 齿轮测量仪主 界面运行前的主界面如图运行后的主界面如图4.2 主 界 面 简介主界面上共有四个可按按钮，分别是齿距偏差按钮，齿廓偏差按钮，螺 旋线偏差按钮和停止按钮。每个按钮按下后即可实现相应

38、的功能。劇妆诨貰攖 苹埘呂仑庙。在文件路径 1 输入齿距偏差测量所需数据，在程序启动的情况下，通过齿轮河南科技大学毕业设计（论文）测量仪的 数据 处理在 “所有 行” 上显示 处理结 果。 臠龍讹驄桠业變墊罗蘄。 在路径文 件 2 输入齿廓偏差 测量 所需数 据，在 程序 启动的 情况下 ，通 过齿轮 测量仪进 行数 据处理 在“XY 图”显示 界面显 示处理 的过 程，然 后在 输出控 件“ffa ”，“ fa”， “fha ”显 示处理 结果。 鰻順褛悦漚縫冁 屜鸭骞。输出控件 “ffa ”： 齿廓偏 差结果输出控件 “fa” ：齿廓 形状偏 差结 果输出控件 “fha ”：齿廓倾 斜偏

39、差结果4.3 程 序 结 构 的 选 择Labview 的 程 序 结 构 有 六 个 结 构 ：顺 序 结 构 ， For 循 环 ， While 循 环 ， Case 结 构，事件 结构 ，使能 结构。 适合 本次设 计的有 Case 结 构和事 件结 构。穑釓虚 绺滟鳗絲懷紓泺。Case 结 构 即 在 某 种 特 定 情 况 下 执 行 某 段 特 定 程 序 。 Labview 和 C 语 言 有 很 多 相似，其 中 Case 结构就类似于“ifelse ”语句 或“ switch ”语 句。隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽。事件结构就是当“事件”发生时，程序才会做出相应的响应，当多个事件发

40、生时会形成事件队列，直到每个事件对应的代码都被执行为止。因此不会存 在事件遗漏的情况。浹繢腻叢着駕骠構砀湊。由 于 Case 结 构 是 当 某 种 条 件 满 足 或 得 不 到 满 足 时 才 执 行 的 程 序 结 构 ，而 本 次 齿轮测量仪的输入端是实际测量数据，在数据未处理之前，并不清楚它是否 满足条件 ，而 且 Case 结构 的多事 件之 间必须实现互 锁，而 互锁的 实现 又比较 麻烦，所以本次设计选择事件结构。鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝。事件结构框图河南科技大学毕业设计（论文）第 五 章 齿 轮 测 量仪 测 试 分 析 报 告5.1 齿距偏差测试 分析5.1.1 测试的齿距偏差

41、数 据0-1-2-1-232324-1-15.1.2 测试的齿距偏差处 理结果Fp ： 齿 距 偏 差 ， fpt ： 齿 距 累 积 总 偏 差5.2 齿廓偏差测试 分析5.1.2 测试的齿廓偏差数 据0132345.5681012141516161819171515141314121110107665.1.2 测 试 的 齿 廓 偏 差 处 理 结 果ffa ： 齿 廓 形 状 偏 差 ， fa ： 齿 廓 总 偏 差 ， fha ： 齿廓倾斜偏差5.3 测试的螺旋线 偏差分析5.3.1 测试的螺旋线偏差 数据河南科技大学毕业设计（论文）-510-2-1051616182218161416

42、1722222324242620205.3.2 测试的螺旋线偏差 处理结果ffb ：螺 旋 线 形 状 偏 差 ， fb ：螺 旋 线 总 偏 差 ，fhb ： 螺 旋 线 倾 斜 偏 差5.4 测 试 的 实 验 数 据 检 验5.4.1 齿 距 偏 差 检 验单个齿距 偏差 fpt是 指在 分度圆 上，实 际齿距与公称 齿距 之差（ 用 相对 法测量 时，公 称 齿距是 指所有 实际 齿距的 平均值 ）。齿 距累积 总偏差 Fp是指 在分度 圆上，任意两个同侧齿面间的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值，即最 大 齿距 累 积偏 差（ Fpmax）与最 小齿 距累积 偏差（ Fpmin ）之

43、 代数差 。 惬執缉 蘿 绅颀阳灣熗鍵。计算基准齿距对公称齿距的偏差，因为第一个齿距是任意选定的，假设 它对公称 齿距 的偏差 为 K， 以后 每测一 齿都引 入了 该偏差 K，K 的值 为各个 齿距相对 偏差 的平均 值，按 下式 计算： 贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦 龐。nK f pt 相对 Z1式中 Z齿 轮的齿 数。nFP绝对 f pt相对 nK1Fp=F pmax-Fpmin河南科技大学毕业设计(论文)一二三四五齿序单个齿距相对偏差相对齿距累积偏差齿序与平均值的乘积绝对齿距累积偏差nf pt 相对nf pt 相对1nknf pt 相对 nK110010.5 0.5 0.521120.5 123

44、2330.5 1.5 4.541440.5 2.652650.5 2.5 8.56336 0.5 3672170.5 3.5 4.583280.5 4292490.5 4.5 0.5104810 0.5 53111711 0.5 5.5 1.5121612 0.5 60n6Kf pt相对 / Z 6 0.51 相对 12Fp 3 ( 8.5) 11.5( m)经手工计算得出的齿距偏差与齿距累积总偏差结果与经过齿轮测量仪运行结 果一致，检验结果正确。5.4.2 齿廓 偏差 检验实际齿廓迹线是从设计齿廓迹线纵坐标减去一条直线斜率纵坐标后确定的一 条迹线，使得在计值范围内，实际齿廓迹线偏离平均齿廓迹线的偏差的平方 和最小。嚌鲭级厨胀鑲铟礦毁蕲。n2yMi yni yHi 使 (yAi yMi) min ， 因为i122(yAi yMi) yAi (yni yHi ) yHi (yni yAi)河南科技大学毕业设计（论文）n得 ： yHi (yni yAi )2 min ，i