電腦漸開線齒輪齒形誤差檢測儀設(shè)計

I 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計首先是對檢測儀市場使用情況的數(shù)據(jù)進行采集工作，以確定設(shè)計的方案。 其次，分析所具備的條件因素，考慮廠方的成組技術(shù)要求，進行方案的制定。 最后，開始零件設(shè)計和重要零件三維繪圖設(shè)計。 本儀器用于測量直齒或斜齒的圓柱齒輪的漸開線齒輪誤差。這種儀器不需要不同尺寸的基圓盤。通過在儀器上的數(shù)控裝置可以將被測工件的基圓半徑調(diào)準(zhǔn)到0.002MM.儀器表有電感比較儀 ,其傳感器將被測工件齒形的漸開線誤差傳到指示電表上。本課題主要是著重與儀器機械結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計，并制作相關(guān)的三維軟件，以滿足設(shè)計改進，質(zhì)量控制 ，售后服務(wù)，商務(wù)洽談方面的要求。 目前在國內(nèi)產(chǎn)品中銷量很多。國產(chǎn)齒輪測量中心的質(zhì)量和性能不斷提高，已經(jīng)具有和國外產(chǎn)品競爭的能力。不過在儀器精度、穩(wěn)定性，尤其在測量軟件、儀器故障診斷功能等方面，和國外還有一定差距。 關(guān)鍵詞： 漸開線；儀器精度；數(shù)控裝置；傳感器 II Abstract This graduation design is first acquisition work on the use of market detector data, to determine the design scheme. Secondly, with analysis of factors, considering the requirements of group technology, make plan. Finally, start part design and important parts of 3D graphics design. This instrument is used for measuring the error of cylindrical gear involute spur or helical gear. This instrument does not need discs of different sizes. Through the numerical control device on the instrument can be measured workpiece radius of base circle aligned with the 0.002MM. instrument with inductance comparator, involute error of the sensor was measured the tooth profile of the workpiece to the indicating meter. This topic is mainly focuses on the design and equipment of mechanical structure, and fabrication of three-dimensional software related, in order to satisfy the design improvement, quality control, after sale service, business requirements. At present in the domestic sales of many products. The quality and performance of domestic gear measuring center continuously improve, ability has competition and foreign products. But in the instrument accuracy, stability, especially in the aspect of software, measuring instrument fault diagnosis function, there is still a certain gap with foreign. Key words: involute ； precision ； CNC device ； sensor III 目錄 摘 要 . I Abstract . II 目錄 . III 1 緒論 . 1 1.1 本課題的研究內(nèi)容 和意義 . 1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 . 1 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 . 2 2 設(shè)計的要求及基本技術(shù)規(guī)格 . 4 2.1 設(shè)計參數(shù)及要 求 . 4 2.2 設(shè)計任務(wù)及工作量 . 4 2.3 設(shè)計內(nèi)容 . 4 2.3.2 設(shè)計說明書，翻譯英文資料 . 4 3 總體方案的設(shè)計原理 . 5 3.1 總體方案的確定 . 5 3.1.2 齒輪實際齒輪誤差的測量 . 5 3.2 原有儀器示意圖 . 6 3.3 總體方案的確定 . 6 4 機械部分的設(shè)計與說明 . 8 4.1 轉(zhuǎn)動機構(gòu)的設(shè)計 . 8 4.2 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 . 9 4.3 伺服驅(qū)動元件的設(shè)計 . 10 5 機械傳動部分的設(shè)計 . 12 5.1 縱向?qū)к壍倪x擇 . 12 5.1.1 承受載荷的估算： . 12 5.2 橫向?qū)к壍倪x擇 . 13 5.3 滾珠絲杠副的計算 . 13 5.3.2 額定動載荷 Ca 的計算 . 13 5.4 穩(wěn)定 性驗算 . 14 5.5 軸承的選擇 . 17 5.5.1 壽命計算 . 17 5.5.2 計算附加軸向力 . 18 5.5.3 計算單個軸承 的軸向載荷 . 18 5.5.4 計算當(dāng)量動載荷 . 18 5.5.5 壽命hL10 . 18 IV 5.5.6 額定靜載荷驗算 . 19 5.5.7 極限轉(zhuǎn)速驗算 . 19 5.6 聯(lián)軸器的選擇 . 19 5.7 鍵的選擇與聯(lián)接強度的計算 . 22 5.8 步進電機的選擇 . 23 6 維護與保養(yǎng) . 25 7 結(jié)論和展望 . 26 致謝 . 27 參考文獻(xiàn) . 29 電腦漸開線齒輪齒形誤差檢測儀 1 1緒論 此次設(shè)計是我到單位設(shè)計的 ，在設(shè)計之前，我曾到公司參觀了一臺手動檢測儀（如圖1所示）對漸開線齒輪工作原理有了一些了解，并提出了這種數(shù)控改造方案。為了增加論文的可持續(xù)性和易懂性，在論文中配一些相關(guān)圖解。 圖 1.1 普通漸開線齒輪誤差檢測儀 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 本次畢業(yè)設(shè)計為了完全實現(xiàn)數(shù)控化，針對原有老式手動儀器的數(shù)控化改造，因此系統(tǒng)采新的機電一體化技術(shù)和元件器，現(xiàn)代的機械系統(tǒng)必然是由電腦控制的伺服系統(tǒng)，其中包含機電一體化機械系統(tǒng)，機電一體化集成電路 的應(yīng)用，微電子和接口技術(shù) ,傳感技術(shù)等。為了適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需要，精密測量技術(shù)也需要得到長遠(yuǎn)發(fā)展。因此，再此次對漸開線齒輪檢測儀進行數(shù)控化改造，使其在應(yīng)用中獲得更佳性能參數(shù)。 1.2國內(nèi)外的發(fā)展概況 從上世紀(jì) 80 年代開始，齒輪測量中心的開發(fā)受到眾多齒輪測量儀器制造商的重視；90 年代逐步形成了系列化產(chǎn)品推向市場。 CNC 齒輪測量中心是信息技術(shù)、計算機技術(shù)和數(shù)控技術(shù)在齒輪測量儀器上集成應(yīng)用的結(jié)晶，主要用于齒輪單項幾何精度的檢測，也可用于（靜態(tài)）齒輪整體誤差的測量。 德國 KLINGELNBERG 的 P 系列齒輪測量中心，其 特點是采用了專利的三維數(shù)字式高精度光柵測量頭（使用了 HEINDENHAIN 的超高精度光柵）；性能穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)鑄鐵床身，高性能直線電機驅(qū)動系統(tǒng)；高精度滾珠軸系和密珠滾動導(dǎo)軌。儀器精度達(dá)到德國標(biāo)準(zhǔn) 1 級。據(jù)報道該廠生產(chǎn)并經(jīng)精化的一臺 P65 齒輪測量中心，被英國國家齒輪計量實驗室選定，作為英國齒輪精度傳遞及標(biāo)定的基準(zhǔn)儀器。美國 M&M 的齒輪測量中心，其三維高精度電感測量頭；花崗石基座；精密氣浮軸系以及精密直線滾動體結(jié)構(gòu)導(dǎo)軌，成為該儀器的特色（近年也采用了直線電機驅(qū)動），儀器測量不確定度為 2m。德國 MAHR 的 GMX275 采用的模擬量測量頭，可選擇掃描或單點采樣方式，可以按 0.1間距轉(zhuǎn)動，使測頭的測尖能處于被測齒面的法面上，儀器測量不確定度在測量空間內(nèi)為（ 2.3m+L/200）。國外齒輪測量太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 中心廠商，大多還開發(fā)了測量軟件和加工機床的參數(shù)修正軟件，選用相關(guān)軟件，還能用于反求工程對工件參數(shù)進行測定。高精度和一機多能的特點，使齒輪測量中心更適合于工廠計量站使用。日本的齒輪測量儀器制造商，在我國市場經(jīng)過近十年的沉寂后近年來亮相頻繁。大阪精機在 GC-HP 系列齒輪測量儀器的基礎(chǔ)上，開發(fā)出 CNC 電子創(chuàng)成式的 CLP 系列齒輪測量儀器。特別 值得一提的是最近在國內(nèi)參展亮相的東京技術(shù)儀器公司（ Tokyo Technical Instruments Inc.）。在 2003 年底上海中國國際齒輪傳動、制造技術(shù)及裝備展覽會上該廠首次展出 TTI-300E 型 CNC 齒輪檢測儀，據(jù)稱其質(zhì)量較小的測頭部件能單獨在徑向運動，便于快速測量齒輪齒距偏差。密珠軸系的主軸回轉(zhuǎn)精度可達(dá) 0.03m，儀器測量重復(fù)性達(dá)到 0.5m。 國內(nèi)近年來， CNC 齒輪測量中心有了長足的發(fā)展，哈爾濱量具刃具廠、哈爾濱精達(dá)公司都先后成功開發(fā)出了系列產(chǎn)品。哈量的 3903A 齒輪測量中心，經(jīng)過幾年努力 ，儀器精度和測量速度已達(dá)到或接近 KLINGELNBERG 公司產(chǎn)品的先進水平。精達(dá)公司作為后起之秀，發(fā)展引人矚目，其 JD、 JDS 系列齒輪測量中心。 目前在國內(nèi)產(chǎn)品中銷量很多。國產(chǎn)齒輪測量中心的質(zhì)量和性能不斷提高，已經(jīng)具有和國外產(chǎn)品競爭的能力。不過在儀器精度、穩(wěn)定性，尤其在測量軟件、儀器故障診斷功能等方面，和國外還有一定差距。令人欣慰的是國內(nèi)齒輪量儀制造商已有共識，已聯(lián)合高校院所協(xié)同攻關(guān)努力縮小差距；隨著性價比的迅速提高，參與市場競爭能力的增強，國產(chǎn)齒輪測量中心的發(fā)展前景看好。 當(dāng)前齒輪制造業(yè)的一個發(fā)展趨勢，是 將齒輪測量技術(shù)和齒輪設(shè)計、加工制造進行集成，實現(xiàn)齒輪制造信息的融合及 CAD/CAM/CAT 的集成，從而構(gòu)建一個先進的齒輪閉環(huán)制造系統(tǒng)（由于通常由數(shù)字化信息來實現(xiàn)，可稱為數(shù)字化閉環(huán)制造系統(tǒng)）。隨著齒輪制造業(yè)的快速發(fā)展，因此齒輪測量技術(shù)和齒輪測量儀器的發(fā)展方向更加明確。 1.3本課題應(yīng)達(dá)到的要求 本儀器用于測量直齒或斜齒的圓柱齒輪的漸開線齒輪誤差。這種儀器不需要不同尺寸的基圓盤。通過在儀器上的數(shù)控裝置可以將被測工件的基圓半徑調(diào)準(zhǔn)到 0.002MM。儀器表有電感比較儀，其傳感器將被測工件齒形的漸開線誤差傳到 指示電表上，用電表可以直接讀數(shù)。本儀器也可以測量直尺圓柱齒輪的齒向誤差（大致的設(shè)備的樣子如圖，但我設(shè)計的儀器與此有些出入）。 電腦漸開線齒輪齒形誤差檢測儀 3 圖 1.2 電腦漸開線齒輪齒形誤差檢測儀 由于時間倉促和作者缺乏實踐經(jīng)驗，在設(shè)計中出現(xiàn)的錯誤和不足之處懇請各位老師給予批評指正。 太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 2 設(shè)計的要求及基本技術(shù)規(guī)格 2.1 設(shè)計參數(shù)及要求 測量范圍： m=2 5； 分辨率： 0.002； 測量齒輪精 度等級： 7-10 級； 使用范圍：基圓直徑 d250m 的直齒，斜齒和圓柱齒輪。 2.2 設(shè)計任務(wù)及工作量 1.完成開題報告。 2.對指定零件進行有限元分析 3.查閱文獻(xiàn) 15 篇以上，并有不少于 8000 字符的外文資料譯文 4.中文摘要在 400 字以內(nèi)，有 34 個關(guān)鍵詞，外文摘要在 2000 字符以上 5.至少完成 A0 圖紙 4 張和一份 1 萬字以上的設(shè)計計算說明書 2.3 設(shè)計內(nèi)容 2.3.1 儀器運動方案的確定 （ 1） 儀器伺服系統(tǒng)的選擇，設(shè)計計算； （ 2） 機械結(jié)構(gòu)總裝圖 ，部分零件圖設(shè)計。 2.3.2 設(shè)計說明書，翻譯英文資料 電腦漸開線齒輪齒形誤差檢測儀 5 3 總體方案的設(shè)計原理 3.1 總體方案的確定 3.1.1 漸開線的形成 本次畢業(yè)設(shè)計漸開線齒輪誤差檢測儀的原理 ,是基于在圓上產(chǎn)生漸開線的方法 .即一條直線沿著一個直徑為 d 的圓 ,做無滑動滾動時 ,該直線上任意一點的軌跡為該圓的漸開線 ,如圖3.1。 （ 圖 1 ） 圖 3.1 圓漸開線 3.1.2 齒輪實際齒輪誤差的測量 我們現(xiàn)在在假設(shè)用被檢測齒輪的基圓盤代替這個圓 ,用滑齒板代替這條直線 ,把檢測儀的測頭放在上圖 1 的 A 點時 ,那么這個測頭就會沿著尺面進行滑行 . 如果被檢齒形符合理論的漸開線 ,則與測頭相連的指示表指針就不動 ,反之 ,則指示表就示出偏差數(shù)值 .使用這種儀器 ,每一個不同基圓直徑的齒輪 ,需要有一相應(yīng)尺寸的基圓盤 ,這是一個很大的缺點。 為了避免產(chǎn)生上述的缺點 ,本儀器采用無滑動的滾動機構(gòu)和可以調(diào)各種基圓半徑的杠桿機構(gòu) .在儀器的內(nèi)部裝有一個固定的基圓盤 a 及連接在它上面的兩條鋼帶 b,鋼帶 的另外兩端分別固結(jié)在滑板 c上 .使滑板的運動傳給杠桿直尺 d.杠桿直尺 d控制著測量滑架 .對滑板做平移運動 .即對基圓盤作切向運動 .測量時 ,將被測滑架上的測頭調(diào)到被測齒輪的基圓上 .則當(dāng)滑架移動時 ,測頭即在被冊齒面上滑行。 圖 3.2 儀器原理圖 太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 其比例適合于 : 0RSRS （ 3.1） 式中 S固定基圓盤滾程 S受檢齒輪基圓的滾程 R固定基圓半徑 0R受檢齒輪基圓半徑 上式表明 ,僅有一個基圓盤，就可以檢查任意基圓盤大小的漸開線齒廓 .由于滑板 c 的移動，通過杠桿，就可以帶動測量滑架沿著與滑板平行的方向，產(chǎn)生一個適應(yīng)于上述比例關(guān)系的移動量。這時測頭的測來量，即按照理論漸開線在受檢齒輪的齒面上滑行。 3.2 原有儀器示意圖 圖 3.3 儀器示意圖 該測量儀器基座的兩側(cè)有兩個電源插座，左側(cè)的云斗插座插座可獲得儀器總電源 ,右側(cè)的插座可供測威儀 220V 電源。全套測威儀由傳感器，測威儀電箱，功率放大電箱及自動記錄器四個部分組成。 3.3 總體方案的確定 經(jīng)過考慮 ,我確定了本次畢業(yè)設(shè)計的總體設(shè)計方案：我分別在老式手動檢測儀的 Y 向和 Z向作了改動，改造后，被測齒輪通過安裝心桿來固定在兩頂尖之間 ,用兩個步進電機分別代替以前的純手動部件，控制帶測頭的工作臺和被測齒輪的相互匹配運動，他們分別是用 Y向步進電機控制測頭的工作臺運動，用 Z 向步進電機來控 制被測齒輪的旋轉(zhuǎn)運動，用軟件(也就是用單片機語言編程 )來完成這些運動。 電腦漸開線齒輪齒形誤差檢測儀 7 在 X 向我用的是粗調(diào)和微調(diào)機構(gòu)來調(diào)整被測齒輪的位置，粗條只能是調(diào)整被測齒輪的大致位置 ,而微調(diào)則是調(diào)整被測齒輪的精確位置，此次用來進一步確保該檢測儀的精度。 因為滾珠絲杠轉(zhuǎn)動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、精度高，為了確保測量精度，所以我本次畢業(yè)設(shè)計選用滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動通過滾動導(dǎo)軌帶動測頭。 太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 4 機械部分的設(shè)計與說明 4.1 轉(zhuǎn)動機構(gòu)的設(shè)計 本次設(shè)計的系統(tǒng)要 求精度很高 ,運動平穩(wěn) ,工作可靠 ,這個不僅僅是機械運動和機構(gòu)所能解決的問題 ,而是要通過控制裝置 ,使機械轉(zhuǎn)動部分與伺服電動機的動態(tài)性相匹配 ,所以本次設(shè)計要求轉(zhuǎn)動機構(gòu)滿足以下幾個部分。 4.1.1 轉(zhuǎn)動慣量小 也就是在不影響機械系統(tǒng)剛度的前提下，轉(zhuǎn)動機構(gòu)的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)盡量減小。否則，轉(zhuǎn)動慣量大會造成不良影響，機械負(fù)載增大；系統(tǒng)響應(yīng)速度降低，靈敏度下降。所以在設(shè)計轉(zhuǎn)動機構(gòu)時應(yīng)盡量減小轉(zhuǎn)動慣量。 4.1.2 剛度大 剛度是使彈性體單位量所需的作用力。大剛度對機械系統(tǒng)而言是有利的： （ 1） 伺服系統(tǒng)動力損失 隨之減小。 （ 2） 機構(gòu)固有頻率高 ,超出機構(gòu)的頻帶寬度，使之不容易產(chǎn)生共振。 （ 3） 增加閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所以再設(shè)計時應(yīng)該選用大剛度的機構(gòu) 。 4.1.3 阻尼合適 機械系統(tǒng)產(chǎn)生震動時，系統(tǒng)的阻尼越大，其最大振幅就越小而且衰減也越快，但大阻尼也會使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差增大，精度降低。所以設(shè)計時，轉(zhuǎn)動機構(gòu)的阻尼要選擇適當(dāng)。此外要球摩擦?。ㄌ貏e是提高機構(gòu)的靈敏度），抗振性好（提高機構(gòu)的穩(wěn)定性），間隙小（保證機構(gòu)轉(zhuǎn)動精度），特別是其動態(tài)特性應(yīng)與伺服電動機等其他環(huán)節(jié)的動態(tài)特性相匹配。 基于以上對轉(zhuǎn)動機構(gòu)的要求， 所以本次畢業(yè)設(shè)計選用滾珠式杠轉(zhuǎn)動機構(gòu)，它有許多優(yōu)點，比如： （ 1） 轉(zhuǎn)動效率高 ,它的效率高達(dá) 90%-95%,耗費的能量僅為滑動絲杠的 1/3。 （ 2） 運動具有可逆性 ,即可以將回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動 ,又可以將直線運動變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運動 ,而且逆?zhèn)鲃有蕩缀跖c正傳動效率相同。 （ 3） 系統(tǒng)剛度好 ,通過給螺旋母組件內(nèi)施加預(yù)壓來獲得較高的系統(tǒng)剛度 ,可以滿足各種機械傳動要求 ,無爬行現(xiàn)象 ,始終保持運動的平穩(wěn)性和靈敏性。 （ 4） 傳動精度高 ,經(jīng)過淬硬并精磨螺紋滾道后的滾珠絲杠副本身就具很高的制造精度 ,又由于摩擦小 ,絲剛副工作時溫升和熱變形小 ,容易獲得較高的傳動精度。 （ 5） 使用壽命長 ,滾珠是在淬硬道上做滾動運動 ,磨損極小 ,長期使用后仍能保持其精度 ,因而壽命長 ,且具有很高的可靠性 .其壽命一般比滑動絲杠要高 5-6 倍。 但是 ,滾動絲杠也有缺點 ,如 : （ 1） 不能自鎖 ,特別是垂直安裝的絲杠 ,當(dāng)運動停止后 ,螺母將在重力重用下下滑 ,故長需設(shè)置制動裝置。 （ 2） 造工藝復(fù)雜 ,滾珠絲杠和螺母等件加工精度 ,表面粗糙度要求很高 ,制造成本高。 雖然滾珠絲杠有兩個缺點 ,但是基于它有這 么多優(yōu)點 ,能保證本次設(shè)計測頭的測量精度 ,電腦漸開線齒輪齒形誤差檢測儀 9 從而保證漸開線齒輪誤差檢測儀的精度 ,很能符合本次設(shè)計的要求。 由于滾動絲杠副獨特的性能而受到極大的評價 ,因而已出成為數(shù)控機床 ,精密機械 ,各種省力機械設(shè)備急各種機電一體化產(chǎn)品中不可缺少的傳動機構(gòu)。 滾珠絲杠軸向間隙的調(diào)整和施加預(yù)緊力的方法 :滾珠絲杠除了對本身單一方向的傳動精度有要求外 ,對其軸向間隙也有要求 ,以保證其反向傳動的精度 .滾珠絲杠的軸向間隙是承載時在滾珠與滾道型面接觸點的彈性變形所引起的螺母位移量和螺母原由間隙的總和 .通常采用雙螺母預(yù)緊的方法 把彈性變形 控制在最小限度內(nèi) ,以減小和消除軸向間隙 ,并可以提高滾珠絲杠副的剛度。 目前制造的單螺母式滾珠絲杠副的軸向間隙達(dá) 0.05mm,而雙螺母式的經(jīng)過預(yù)緊力調(diào)整后基本上能消除軸向間隙 .應(yīng)用該方法消除軸向間隙時應(yīng)注意以下兩點 : （ 1） 預(yù)緊力大小必須合適 ,過小不能保證無隙傳動 ,過大將使驅(qū)動力矩增大 ,效率降低 ,壽命縮短 ,預(yù)緊力應(yīng)不超過最大軸向負(fù)載的 1/3。 （ 2） 要特別注意減小絲杠安裝部分驅(qū)動部分的間隙 ,這些間隙用預(yù)緊的方法是消除的 ,而它對傳動精度有直接影響。 常用的雙螺母消除軸向間隙的結(jié)構(gòu) 有三種 : （ 1） 墊片調(diào)隙法； （ 2） 螺母調(diào)隙法； （ 3） 齒差調(diào)隙法。 滾珠絲杠副的支承方式的選擇： （ 1） 一端固定 ,一端自由 (F-O)； （ 2） 一端固定 ,一端游動 (F-S)； （ 3） 兩端固定 (F-F)。 本次畢業(yè)設(shè)計采用的是兩端固定的方式 .因為兩端固定方式的支承為減少絲杠因自重的下垂和補償熱膨脹，應(yīng)進行的拉伸。只要實際問升不超過預(yù)見的溫升，這種預(yù)見的溫升就不會產(chǎn)生周詳?shù)拈g隙。 4.2 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 本次設(shè)計要求機械系統(tǒng)的各個運動機構(gòu)必須得 到安全支承，并能精確的完成其特定方向的運動，這個任務(wù)由導(dǎo)向機構(gòu)來完成。機電一體化產(chǎn)品的導(dǎo)向機構(gòu)是導(dǎo)軌，可以分為滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌。 其中滑動導(dǎo)軌有兩個導(dǎo)軌工作面的摩擦性質(zhì)為滑動摩擦?；瑒訉?dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，剛性好，抗振性高，是機械產(chǎn)品中最廣泛使用的導(dǎo)軌形式。為了減小磨損，提高定位精度，改善摩擦特性，通常選用合適的導(dǎo)軌材料，采用適當(dāng)?shù)臒崽幚砗图庸し椒?，如采用?yōu)質(zhì)鑄鐵，合金耐磨鑄鐵或鑲淬火鋼導(dǎo)軌，采用導(dǎo)軌表面滾扎強化，表面淬硬、涂鉻、涂鉬等方法提高導(dǎo)軌的耐磨性。另外采用新型工程塑料可滿足導(dǎo)軌低摩擦、 耐磨、無爬行的要求。 滾動導(dǎo)軌的承載能力很大，它的軌道采用圓弧形式，增加了滾動體與圓弧軌道接觸面積，從而大大的提高了軌道的承載能力，可以達(dá)到平面軌道的 3 倍。滾動導(dǎo)軌的剛性很強，太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 在該導(dǎo)軌制作時常常需要預(yù)加載荷，這種導(dǎo)軌系統(tǒng)剛度得以提高，所以滾動直線導(dǎo)軌在工作時能承載較大的沖擊和振動。滾動導(dǎo)軌的壽命長，由于是純滾動，摩擦系數(shù)為滑動導(dǎo)敦的 1/50 左右，磨損小，因而壽命長，功耗小，便于機械小型化。滾動導(dǎo)軌傳動平穩(wěn)可靠，由于摩擦小，動作輕便，因而定位精度高，微量移動靈活準(zhǔn)確。還有，滾動導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)自調(diào)整能力 ，裝配調(diào)整容易，因此降低了對配件加工精度要求。 基于以上滾動導(dǎo)軌的優(yōu)點，所以本次設(shè)計選用滾動導(dǎo)軌作為導(dǎo)向機構(gòu)，來作為導(dǎo)向和支承用。 4.3 伺服驅(qū)動元件的設(shè)計 伺服系統(tǒng)也叫做隨動系統(tǒng)，是一種能夠跟蹤輸入的指令信號進行運作，從而獲得精確的位置、速度或力輸出的自動控制系統(tǒng)。 大多數(shù)伺服控制系統(tǒng)具有檢測反饋控制理論，伺服系統(tǒng)不斷的檢測在各種擾動作用下被控對象輸出量變化，與指令值進行比較，并用兩者的偏差，使被控對象輸出量始終跟蹤輸入的指令值。 伺服系統(tǒng)中所用到的執(zhí)行元件很多，主要有：電氣式、 液壓式、氣壓式，其中電氣式主要有步進電動機、支流伺服電動機、交流伺服電動機。本次畢業(yè)設(shè)計選用的是步進電動機。 伺服系統(tǒng)要求執(zhí)行元件慣性小、動力大，著為了使伺服系統(tǒng)具有良好的快速響應(yīng)性和足夠的負(fù)載能力，希望執(zhí)行元件具有較小的慣量，并輸出較大的功率；要求執(zhí)行元件體積小、質(zhì)量輕，這是為了執(zhí)行元件易于安裝及與機械系統(tǒng)連接，使伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，常常希望執(zhí)行元件具有較小的體積和較輕的質(zhì)量；要求便于進行微機控制，因為機電一體化產(chǎn)品多采用微機控制，因而要求伺服系統(tǒng)及執(zhí)行元件也能采用微機來統(tǒng)一控制；另外，伺服系統(tǒng)還要 求執(zhí)行元件成本低、可靠性好、便于安裝和維修。 步進電機又被叫做馬達(dá)，是伺負(fù)電動機的一種。步進電動機可以按照輸入的麥冬指令一步步地旋轉(zhuǎn)，即可以將輸入的數(shù)字指令信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移，。因此，它實質(zhì)上也是一種數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置。由于步進電動機成本較低，易于采用計算機控制，因而被廣泛用于開環(huán)控制的伺服系統(tǒng)中。 4.4 其他元件設(shè)計 本次設(shè)計的粗調(diào)與微調(diào)機構(gòu)選的是絲杠螺母機構(gòu)，采用手動調(diào)整絲杠螺母機構(gòu)來做 X向的運動，以此來調(diào)整被測齒輪和測頭的位置，進一步地保證測頭的測量精度，保證整個測量儀的精度。 本次設(shè) 計中測頭在測齒行誤差時會有跳動量，我們通過傳感器、放大器、顯示器把這個跳動量顯示出來。 其中測量記錄的設(shè)計原理如圖 4.1。 電腦漸開線齒輪齒形誤差檢測儀 11 振蕩器放大器相敏整流器功率放大器記錄器測量電橋傳感器指示器 圖 4.1 測量記錄的設(shè)計原理 其中傳感器內(nèi)兩個電感線圈按差動方式接在測量電橋上，傳感器測端的位移就直接帶動兩個電感線圈內(nèi)銜接的鐵位移。當(dāng)銜鐵處于兩線圈中間位置時，兩線圈電感相等，測量電橋平衡，沒有輸