直齒圓柱齒輪誤差測量裝置設計

《直齒圓柱齒輪誤差測量裝置設計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《直齒圓柱齒輪誤差測量裝置設計（29頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

直齒圓柱齒輪誤差測量裝置設計說明書 摘要 1 Abstract 2 第一章 緒論 3 1.1 課題的來源與研究的目的和意義.........................................................................4 1.2 直齒圓柱齒輪誤差測量裝置的測量原理..........................................................5 1.3齒輪測量裝置的簡要介紹..........................................................................................6 1.3.1 齒輪測量技術的起源與發(fā)展概況............................................................6 1.3.2 齒輪測量技術的演變..................................................................................7 1.4齒輪測量裝置的精度公差..............................................................................8 第二章 齒輪測量裝置結構的設計..............................................................................10 2.1 測量裝置的總體方案圖 11 2.1.2測量裝置中步進電機的選擇...............................................................13 2.1.2測量裝置中聯(lián)軸器的選擇....................................................................14 2.1.3測量裝置中的編碼器的選擇...............................................................17 2.1.4測量裝置中的彈簧的設計計算...........................................................19 第三章 直齒圓柱齒輪誤差測量裝置各部分強度的校核 21 3.1軸承強度的校核與計算 23 3.2聯(lián)軸器的強度的校核與計算 24 3.3彈簧的強度校核與計算 26 3.4傳動軸強度的校核計算....................................................................................27 結論 32 致謝 33 參考文獻 34 摘 要 齒輪是各種機械設備中經(jīng)常用到的一種重要的傳動零件。由于科學技術和生產(chǎn)的發(fā)展，對其工作精度的要求也愈來愈高，為此，對齒輪這一傳動件的設計、制造和測試等提出了更高的要求。由于漸開線圓柱齒輪具有許多優(yōu)點，所以，在齒輪傳動中用的十分廣泛，因此對其漸開線是否合格的檢測就顯得很重要，漸開線齒輪齒形誤差的測量對象是齒輪的齒廓，研究齒輪漸開線檢查儀的檢查結果，對提高工廠齒輪生產(chǎn)有很大的影響。 漸開線圓柱齒輪作為目前用途最廣、種類最多的齒輪，檢測該種齒輪誤差的機械展成式儀器較多，這類儀器通常采用電動記錄器在記錄紙上輸出齒輪誤差曲線圖，再由人工實現(xiàn)誤差判斷，給齒輪檢測帶來不便。為了實現(xiàn)齒輪誤差測量數(shù)據(jù)的計算和計算機自動處理，提高檢測效率，擬開發(fā)一套漸開線圓柱齒輪齒形誤差檢測裝置。齒輪的應用有著悠久的歷史,而齒輪的科學研究卻始于17世紀MCamus發(fā)現(xiàn)齒輪傳動的節(jié)點原理;1765年,LEuler將漸開線齒形引入齒輪,100多年后,Fellows等人應用范成法高效地生產(chǎn)出漸開線齒輪,從此漸開線齒輪得到了廣泛應用。由于制造與安裝等方面的原因,實際齒輪總是存在著誤差。這種誤差對傳動系統(tǒng)的精與動態(tài)特性(特別是振動與噪聲)有直接的影響。因此,如何表征、測量、分析、利用和控制齒輪誤差一直是不斷探索的課題。齒輪測量的基礎是齒輪精度理論。輪測量技術的發(fā)展歷程是以齒輪精度理論的發(fā)展為前提的。齒輪精度理論的發(fā)展實質上反映了人們對齒輪誤差認識的深化。迄今,齒輪精度理論經(jīng)歷了齒輪誤差幾何學理論、齒輪誤差運動學理論和齒輪誤差動力學理論的發(fā)展過程。其中,齒輪誤差動力學理論還處在探索中。第一種理論將齒輪看作純幾何體,認為齒輪是一些空間曲面的組合,任一曲面都可由三維空間中點的坐標來描述,實際曲面上點的位置和理論位置的偏差即為齒輪誤差。第二種理論將齒輪看作剛體,認為齒輪不僅僅是幾何體,也是個傳動件,并認為齒輪誤差在嚙合運動中是通過嚙合線方向影響傳動特性,因此嚙合運動誤差反映了齒面誤差信息。第三種理論將齒輪看作彈性體,對齒廓進行修形,“有意地”引入誤差,用于補償輪齒承載后的彈性變形,從而獲取最佳動態(tài)性能,由此形成了齒輪動態(tài)精度的新概念。齒輪精度理論的發(fā)展,導致了齒輪精度標準的不斷豐富和更新,如傳動誤差、設計齒廓的引入等。反過來,齒輪測量技術的發(fā)展也為齒輪精度理論的應用和齒輪標準貫徹提供了技術支撐。齒輪測量技術及其儀器的研發(fā)已有近百年的歷史。 我們的指導思想就是經(jīng)過此設計，培養(yǎng)自己理論聯(lián)系實際的作風，嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和獨立分析解決問題的能力，并對所學理論知識進行一次系統(tǒng)的回顧，通過調研、查資料，提出解決一個工程問題的方案，受到從理論到實踐應用的基本訓練，為畢業(yè)后干好工作打下良好的基礎。目前，漸開線圓柱齒輪齒形誤差的測量方法主要有標準設計齒形比較法、標準漸開線軌跡法和坐標測量法三類。標準設計齒形比較法是將被測實際齒形與標準設計齒形曲線進行比較而得到的齒形誤差的方法。該方法的主要問題在于：儀器的基準誤差、被測齒輪的安裝誤差以及圓盤的直徑尺寸等對測量結果影響較大。坐標測量法是將被測齒形上若干點的實際與理論坐標進行比較的一種方法。該方法的主要問題是計算繁瑣，特別是測點要求多，測點布置有特殊要求時數(shù)據(jù)處理工作量大。目前，漸開線圓柱齒輪齒形誤差的測量方法主要有標準設計齒形比較 法、標準漸開線軌跡法和坐標測量法三類。標準設計齒形比較法是將被測實際齒形與標準設計齒形曲線進行比較而得到的齒形誤差的方法。該方法的主要問題在于：儀器的基準誤差、被測齒輪的安裝誤差以及圓盤的直徑尺寸等對測量果影響較大。坐標測量法是將被測齒形上若干點的實際與理論坐標進行比較的一種方法。該方法的主要問題是計算繁瑣，特別是測點要求多，測點布置有特殊要求時數(shù)據(jù)處理工作量大。針對這些缺點，為實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)的自動化處理，提高檢測效率，節(jié)省人力資源和工作時間，齒輪測量技術的發(fā)展已有近百年的歷史。對應于齒輪測量技術，可將現(xiàn)代齒輪測量技術歸納為三種類型齒輪單項幾何形狀誤差測量技術；第二，齒輪綜合誤差測量技術和齒輪整體誤差測量技術。齒輪傳動是機械傳動中應用最廣泛的一種傳動形式,齒輪的精度是影響齒輪傳動使用性能的重要因素。漸開線圓柱齒輪是目前用途最廣的齒輪，也是種類最多得齒輪，很多中小型齒輪制造企業(yè)使用漸開線齒輪檢查儀檢測該種齒輪的齒形誤差。這類儀器通常采用電動記錄器在記錄紙上打印齒輪誤差曲線，再由人工進行誤差分析，判斷其誤差是符合要求，使得齒輪檢測十分不方便。實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)的自動化處理，提高檢測效率，節(jié)省人力資源和工作時間，本設計開發(fā)了一套漸開線圓柱齒輪齒形誤差檢測裝置。該裝置采用讀數(shù)百分表讀取數(shù)值，利用雙嚙原理進行齒形誤差合格行判斷，漸開線圓柱齒輪作為目前用途最廣、種類最多的齒輪，檢測該種齒輪的機械展成裝置較多，這類裝置通常采用電動記錄器在記錄紙上輸出齒輪誤差曲線圖，再由人工實現(xiàn)誤差判斷，給齒輪檢測帶來不便。為了實現(xiàn)齒輪誤差測量數(shù)據(jù)和計算機自動處理，提高檢測效率，為實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)的自動化處理，提高檢測效率，節(jié)省人力資源和工作時間，本設計開發(fā)了一套漸開線圓柱齒輪齒形誤差的新型測量裝置，即采用雙嚙原理：即一被測齒輪與一標準齒輪在無間隙嚙合的情況下做嚙合運動，測量其中心距的變動量。中心距的變動量即雙嚙綜合誤差，其雙嚙綜合誤差又是徑向跳動誤差、齒輪誤差、齒形誤差、齒后誤差的綜合結果，因此，本裝置的設計避免了單項誤差不合格而綜合誤差符合要求造成合格齒輪誤費的情況，還有用于生產(chǎn)一線的設備不能對環(huán)境有非常苛刻的要求，能應用于車間，實驗室等場合齒形誤差主要來源于齒輪加工機床的周節(jié)誤差。 absraote Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors. This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic design. This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading. The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work. s. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic .The principle, technical pare-maters, transmiting system and main parts structure of mincing ma-chine were introduced. The productingcapacity was analysed.Keywords Mincing machine Holds plate Cutting blade Transfer auger This paper discusses the meat processing machinery - crusher working principle, main technical parameters, transmission system, the typical parts of the structure design and production capacity analysis. Small twisted paper broken machine for ordinary home, not only can be used for minced meat, can also be used with crushed peanuts, crushed ice, spices and other food, small power requirements, powered by the motor drive, reasonable structure design, can meet the family kitchen generally meat food consisting mainly of minced required. Key word: pneumatic manipulator；cylinder；pneumatic loop；Four degrees of freedom. 第1章 緒論 1.1課題的來源與研究的目的和意義 機械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經(jīng)濟提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機械裝備，機械工業(yè)所提供裝備的性能、質量和成本，對國民經(jīng)濟各部門技術進步和經(jīng)濟效益有很大的和直接的影響。機械工業(yè)的規(guī)模和技術水平是衡量國家經(jīng)濟實力和科學技術水平的重要標志。因此，世界各國都把發(fā)展機械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟的戰(zhàn)略重點之一。 機械工程的服務領域廣闊而多面，凡是使用機械、工具，以至能源和材料生產(chǎn)的部門，都需要機械工程的服務。概括說來，現(xiàn)代機械工程有五大服務領域：研制和提供能量轉換機械、研制和提供用以生產(chǎn)各種產(chǎn)品的機械、研制和提供從事各種服務的機械、研制和提供家庭和個人生活中應用的機械、研制和提供各種機械武器。 不論服務于哪一領域，機械工程的工作內容基本相同，主要有： 建立和發(fā)展機械工程的工程理論基礎。例如，研究力和運動的工程力學和流體力學；研究金屬和非金屬材料的性能，及其應用的工程材料學；研究熱能的產(chǎn)生、傳導和轉換的熱力學；研究各類有獨立功能的機械元件的工作原理、結構、設計和計算的機械原理和機械零件學；研究金屬和非金屬的成形和切削加工的金屬工藝學和非金屬工藝學等等。 研究、設計和發(fā)展新的機械產(chǎn)品，不斷改進現(xiàn)有機械產(chǎn)品和生產(chǎn)新一代機械產(chǎn)品，以適應當前和將來的需要。機械產(chǎn)品的生產(chǎn)，包括：生產(chǎn)設施的規(guī)劃和實現(xiàn)；生產(chǎn)計劃的制訂和生產(chǎn)調度；編制和貫徹制造工藝；設計和制造工具、模具；確定勞動定額和材料定額；組織加工、裝配、試車和包裝發(fā)運；對產(chǎn)品質量進行有效的控制。機械制造企業(yè)的經(jīng)營和管理。機械一般是由許多各有獨特的成形、加工過程的精密零件組裝而成的復雜的制品。生產(chǎn)批量有單件和小批，也有中批、大批，直至大量生產(chǎn)。銷售對象遍及全部產(chǎn)業(yè)和個人、家庭。而且銷售量在社會經(jīng)濟狀況的影響下，可能出現(xiàn)很大的波動。因此，機械制造企業(yè)的管理和經(jīng)營特別復雜，企業(yè)的生產(chǎn)管理、規(guī)劃和經(jīng)營等的研究也多是肇始于機械工業(yè)。 機械產(chǎn)品的應用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調整、操作、維護、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟性。 機械產(chǎn)品的應用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調整、操作、維護、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟性。 研究機械產(chǎn)品在制造過程中，尤其是在使用中所產(chǎn)生的環(huán)境污染，和自然資源過度耗費方面的問題，及其處理措施。這是現(xiàn)代機械工程的一項特別重要的任務，而且其重要性與日俱增。機械的種類繁多，可以按幾個不同方面分為各種類別，如：按功能可分為動力機械、物料搬運機械、粉碎機械等；按服務的產(chǎn)業(yè)可分為農(nóng)業(yè)機械、礦山機械、紡織機械等；按工作原理可分為熱力機械、流體機械、仿生機械等。另外，機械在其研究、開發(fā)、設計、制造、運用等過程中都要經(jīng)過幾個工作性質不同的階段。按這些不同階段，機械工程又可劃分為互相銜接、互相配合的幾個分支系統(tǒng)，如機械科研、機械設計、機械制造、機械運用和維修等。 這些按不同方面分成的多種分支學科系統(tǒng)互相交叉，互相重疊，從而使機械工程可能分化成上百個分支學科。例如，按功能分的動力機械，它與按工作原理分的熱力機械、流體機械、透平機械、往復機械、蒸汽動力機械、核動力裝置、內燃機、燃氣輪機，以及與按行業(yè)分的中心電站設備、工業(yè)動力裝置、鐵路機車、船舶輪機工程、汽車工程等都有復雜的交叉和重疊關系。船用汽輪機是動力機械，也是熱力機械、流體機械和透平機械，它屬于船舶動力裝置、蒸汽動力裝置，可能也屬于核動力裝置等等。 19世紀時，機械工程的知識總量還很有限，在歐洲的大學院校中它一般還與土木工程綜合為一個學科，被稱為民用工程，19世紀下半葉才逐漸成為一個獨立學科。進入20世紀，隨著機械工程技術的發(fā)展和知識總量的增長，機械工程開始分解，陸續(xù)出現(xiàn)了專業(yè)化的分支學科。這種分解的趨勢在20世紀中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結束的前后期間達到了最高峰。 由于機械工程的知識總量已擴大到遠非個人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但是過度的專業(yè)化造成知識過分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模的工程的全貌和全局，并且縮小技術交流的范圍，阻礙新技術的出現(xiàn)和技術整體的進步，對外界條件變化的適應能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識過狹，考慮問題過專，在協(xié)同工作時配合協(xié)調困難，也不利于繼續(xù)自學提高。因此自20世紀中、后期開始，又出現(xiàn)了綜合的趨勢。人們更多地注意了基礎理論，拓寬專業(yè)領域，合并分化過細的專業(yè)。械工程以增加生產(chǎn)、提高勞動生產(chǎn)率、提高生產(chǎn)的經(jīng)濟性為目標來研制和發(fā)展新的機械產(chǎn)品。在未來的時代，新產(chǎn)品的研制將以降低資源消耗，發(fā)展?jié)崈舻脑偕茉?，治理、減輕以至消除環(huán)境污染作為超經(jīng)濟的目標任務。 機械可以完成人用雙手和雙目，以及雙足、雙耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好?，F(xiàn)代機械工程創(chuàng)造出越來越精巧和越來越復雜的機械和機械裝置，使過去的許多幻想成為現(xiàn)實。 人類現(xiàn)在已能上游天空和宇宙，下潛大洋深層，遠窺百億光年，近察細胞和分子。新興的電子計算機硬、軟件科學使人類開始有了加強，并部分代替人腦的科技手段，這就是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的影響，而在未來年代它還將不斷地創(chuàng)造出人們無法想象的奇跡。 人類智慧的增長并不減少雙手的作用，相反地卻要求手作更多、更精巧、更復雜的工作，從而更促進手的功能。手的實踐反過來又促進人腦的智慧。在人類的整個進化過程中，以及在每個人的成長過程中，腦與手是互相促進和平行進化的。 人工智能與機械工程之間的關系近似于腦與手之間的關系，其區(qū)別僅在于人工智能的硬件還需要利用機械制造出來。過去，各種機械離不開人的操作和控制，其反應速度和操作精度受到進化很慢的人腦和神經(jīng)系統(tǒng)的限制，人工智能將會消除了這個限制。計算機科學與機械工程之間的互相促進，平行前進，將使機械工程在更高的層次上開始新的一輪大發(fā)展。 19世紀時，機械工程的知識總量還很有限，在歐洲的大學院校中它一般還與土木工程綜合為一個學科，被稱為民用工程，19世紀下半葉才逐漸成為一個獨立學科。進入20世紀，隨著機械工程技術的發(fā)展和知識總量的增長，機械工程開始分解，陸續(xù)出現(xiàn)了專業(yè)化的分支學科。這種分解的趨勢在20世紀中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結束的前后期間達到了最高峰。 由于機械工程的知識總量已擴大到遠非個人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但是過度的專業(yè)化造成知識過分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模的工程的全貌和全局，并且縮小技術交流的范圍，阻礙新技術的出現(xiàn)和技術整體的進步，對外界條件變化的適應能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識過狹，考慮問題過專，在協(xié)同工作時配合協(xié)調困難，也不利于繼續(xù)自學提高。因此自20世紀中、后期開始，又出現(xiàn)了綜合的趨勢。人們更多地注意了基礎理論，拓寬專業(yè)領域，合并分化過細的專業(yè)。 綜合-專業(yè)分化-再綜合的反復循環(huán)，是知識發(fā)展的合理的和必經(jīng)的過程。不同專業(yè)的專家們各具有精湛的專業(yè)知識，又具有足夠的綜合知識來認識、理解其他學科的問題和工程整體的面貌，才能形成互相協(xié)同工作的有力集體。 綜合與專業(yè)是多層次的。在機械工程內部有綜合與專業(yè)的矛盾；在全面的工程技術中也同樣有綜合和專業(yè)問題。在人類的全部知識中，包括社會科學、自然科學和工程技術，也有處于更高一層、更宏觀的綜合與專業(yè)問題。 直齒圓柱齒輪誤差測量裝置是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技半自動化生產(chǎn)設備。直齒圓柱齒輪誤差測量裝置的是工業(yè)機器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預期的作業(yè)任務，在構造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應性。直齒圓柱齒輪誤差測量裝置作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟各領域有著廣闊的發(fā)展前景。 直齒圓柱齒輪誤差測量裝置是在機械化，自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，直齒圓柱齒輪誤差測量裝置被廣泛的運用于自動生產(chǎn)線中，機械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術鄰域內，迅速發(fā)展起來的一門新興的技術，它更加促進了直齒圓柱齒輪誤差測量裝置的發(fā)展，使得直齒圓柱齒輪誤差測量裝置能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結合。直齒圓柱齒輪誤差測量裝置雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，鉆孔的范圍比傳統(tǒng)的臺式鉆床大的特點，因此，直齒圓柱齒輪誤差測量裝置已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應用。 直齒圓柱齒輪誤差測量裝置技術涉及到力學、機械學、電氣氣技術、自動控制技術、傳感器技術和計算機技術等科學領域，是一門跨學科綜合技術。直齒圓柱齒輪誤差測量裝置是一種能自動化定位控制并可重新編程序以變動的多功能機器，它有多自由度，可用來鉆孔、攻牙以完成在各個不同環(huán)境中工作。 齒輪的應用有著悠久的歷史,而齒輪的科學研究卻始于17世紀MCamus發(fā)現(xiàn)齒輪傳動的節(jié)點原理;1765年,LEuler將漸開線齒形引入齒輪,100多年后Fellows等人應用范成法高效地生產(chǎn)出漸開線齒輪從此漸開線齒輪得到了廣泛應用。由于制造與安裝等方面的原因,實際齒輪總是存在著誤差。這種誤差對傳動系統(tǒng)的精度與動態(tài)特性(特別是振動與噪聲)有直接的影響。因此如何表征、測量、分析、利用和控制齒輪誤差一直是不斷探索的課題。齒輪測量的基礎是齒輪精度理論。齒輪測量技術的發(fā)展歷程是以齒輪精度理論的發(fā)展為前提的。齒輪精度理論的發(fā)展實質上反映了人們對齒輪誤差認識的深化。迄今,齒輪精度理論經(jīng)歷了齒輪誤差幾何學理論、齒輪誤差運動學理論和齒輪誤差動力學理論的發(fā)展過程。其中,齒輪誤差動力學理論還處在探索中。第一種理論將齒輪看作純幾何體,認為齒輪是一些空間曲面的組合,任一曲面都可由三維空間中點的坐標來描述,實際曲面上點的位置和理論位置的偏差即為齒輪誤差。第二種理論將齒輪看作剛體認為齒輪不僅僅是幾何體,也是個傳動件 并認為齒輪誤差在嚙合運動中是通過嚙合線方向影響傳動特性的,因此嚙合運動誤差反映了齒面誤差信息。第三種理論將齒輪看作彈性體,對齒廓進行修形,“有意地”引入誤差,用于補償輪齒承載后的彈性變形,從而獲取最佳動態(tài)性能,由此形成了齒輪動態(tài)精度的新概念。齒輪精度理論的發(fā)展,導致了齒輪精度標準的不斷豐富和更新,如傳動誤差、設計齒廓的引入等。反過來,齒輪測量技術的發(fā)展也為齒輪精度理論的應用和齒輪標準的貫徹提供了技術支撐。 綜上所述，有效的應用直齒圓柱齒輪誤差測量裝置，是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢。 1.2 直齒圓柱齒輪誤差測量裝置的測量原理 齒輪徑向綜合誤差檢驗時，所用的裝置按放了一對齒輪，其中一個齒輪裝在固定的軸上，另一個齒輪則裝在帶有滑道的軸上，該滑道帶一彈簧裝置， 從而使兩個齒輪在徑向能緊密地嚙合見下圖。旋轉中測量出中心距的變動量。 測量齒輪要做得很精確，以達到其對徑向綜合偏差的影響可忽略不計的目的，在此情況下，當被測齒輪旋轉一整周后，就能得到一個可接受的測量記錄。設計測量系統(tǒng)時，必須十分重視測量齒輪的精度，特別是它與被測齒輪嚙合的壓力角，否則會嚴重影響測量的結果。測量齒輪應該有足夠的嚙合深度，使其能與被測齒輪的整個有效齒廓相接觸，但不應與非有效部分或根部相接觸，避免產(chǎn)生這種接觸的辦法是將測量齒輪的齒厚增厚到足以補償被測齒輪的側隙。齒輪旋轉一整周記錄下的曲線接近于正弦形狀幅值為，表示齒輪偏心距。被檢驗齒輪徑向綜合誤差F"等于齒輪旋轉一整周中最大的中心距變動量，它可以從記錄下來的線圖上確定。單齒徑向綜合誤差f"等于齒輪轉過一個齒距角時其中心距變動量的最大值。 1.3齒輪測量裝置的簡要介紹 1.3.1齒輪測量技術的起源與發(fā)展概況 齒輪的應用有著悠久的歷史,而齒輪的科學研究卻始于17世紀MCamus發(fā)現(xiàn)齒輪動 的節(jié)點原理;1765年,LEuler將漸開線齒形引入齒輪,100多年后,Fellows等人應用范成法高效地生產(chǎn)出漸開線齒輪,從此漸開線齒輪得到了廣泛應用。由于制造與安裝等方面的原因,實際齒輪總是存在著誤差。這種誤差對傳動系統(tǒng)的精度與動態(tài)特性( 特別是振動與噪聲)有直接的影響。因此,如何表征、測量、分析、利用和控制齒輪誤差一直是不斷探索的課題。齒輪測量的基礎是齒輪精度理論。齒輪測量技術的發(fā)展歷程是以齒輪精度理論的發(fā)展為前提的。齒輪精度理論的發(fā)展實質上反映了人們對齒輪誤差認識的深化。迄今,齒輪精度理論經(jīng)歷了齒輪誤差幾何學理論、齒輪誤差運動學理論和齒輪誤差動力學理論的發(fā)展過程。其中,齒輪誤差動力學理論還處在探索中。第一種理論將齒輪看作純幾何體,認為齒輪是一些空間曲面的組合,任一曲面都可由三維空間中點的坐標來描述,實際曲面上點的位置和理論位置的偏差即為齒輪誤差。第二種理論將齒輪看作剛體,認為齒輪不僅僅是幾何體,也是個傳動件,并認為齒輪誤差在嚙合運動中是通過嚙合線方向影響傳動特性的,因此嚙合運動誤差反映了 齒面誤差信息。第三種理論將齒輪看作彈性體,對齒廓進行修形,“有意地”引入誤差, 用于補償輪齒承載后的彈性變形,從而獲取最佳動態(tài)性能,由此形成了齒輪動態(tài)精度的新概念。齒輪精度理論的發(fā)展,導致了齒輪精度標準的不斷豐富和更新, 如傳動誤差、設計齒廓的引入等。反過來,齒輪測量技術的發(fā)展也為齒輪精度理論的應用和齒輪標準的貫徹提供了技術支撐，齒輪測量技術及其儀器的研發(fā)已有近百年的歷史。 1.3.2齒輪測量技術的演變 整體上考察過去一個世紀里齒輪測量技術的發(fā)展主要表現(xiàn)在三個方面： 1)在測量原理方面,實現(xiàn)了由“比較測量”到“嚙合運動測量”直至“模型化測量”的 發(fā)展。 2 )在實現(xiàn)測量原理的技術手段上歷經(jīng)了“以機械為主”到“機電結合”直至當今的 “光機電”與“信息技術”綜合集成的演變。 3)在測量結果的表述與利用方面歷經(jīng)了從“指示表加肉眼讀取”到“記錄器記錄加人工研判”,直至“計算機自動分析并將測量結果反饋到制造系統(tǒng)”的飛躍。與此同時齒輪量儀經(jīng)歷了從單品種單參數(shù)儀器典型儀器有單盤漸開線檢查儀單品種多參數(shù)儀器典型儀器有齒形齒向檢查儀到多品種多參數(shù)儀器典型儀器有齒輪測量中心)的演變。 第二章 齒輪測量裝置結構的設計 2.1 測量裝置的總體結構圖 齒輪徑向綜合誤差檢驗時，所用的裝置按放了一對齒輪，其中一個齒輪裝在固定的軸上，另一個齒輪則裝在帶有滑道的軸上，該滑道帶一彈簧裝置， 從而使兩個齒輪在徑向能緊密地嚙合見下圖。旋轉中測量出中心距的變動量。具體的總體結構圖如下： 2.1.2測量裝置中步進電機的選擇 已知整個裝置上工件與零件的重量，我們取總重量為15Kg，范圍為50mm~300mm，移動速度為1~2r/min。即： 具體的步進電機設計計算如下: 1、確定運行時間 本次設計加速時間 負載速度（m/min） 有速度可知每秒上升50mm， 2. 電機轉速 3.負載慣量 左右水平運動 步進電機慣量 總慣量 4.電機轉矩 啟動轉矩 必須轉矩 S為安全系數(shù)，這里取1.0。 根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)，我們選用直流無刷電機型號為92BL-A，此無刷直流步進電機廠家為南京森宇機電的產(chǎn)品。根據(jù)電機的特性曲線以及參數(shù)表如下： 根據(jù)計算和特性曲線以及電機基本參數(shù)表，我們選用直流無刷電機型號為 92BL-4030H1-LK-B， 電機額定功率為0.4KW，額定轉矩為1.3N.m，最大轉矩為2.6N.m， 額定轉速為 3000r/min。電機大致圖如下： 外形尺寸92x92x86，電機輸出軸徑為14mm。 2.1.2測量裝置中聯(lián)軸器的選擇 由于整個裝置載荷平穩(wěn)，速度不高，無特殊要求，考慮裝拆方便及經(jīng)濟問題，我們選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，取工作情況系數(shù) 。由于電機輸出軸徑為12mm，選擇聯(lián)軸器類型為HLA12-14， 聯(lián)軸器承受轉矩 2.1.3測量裝置中的編碼器的選擇 光電編碼器，是一種通過光電轉換將輸出軸上的機械幾何位移量轉換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應用最多的傳感器，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。 由于光電碼盤與電動機同軸，電動機旋轉時，光柵盤與電動機同速旋轉，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，其原理示意圖如圖1所示；通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖的個數(shù)就能反映當前電動機的轉速。此外，為判斷旋轉方向，碼盤還可提供相位相差90。的兩路脈沖信號。 1、 角度測量汽車駕駛模擬器，對方向盤旋轉角度的測量選用光電編碼器作為傳感器。重力測量儀，采用光電編碼器，把他的轉軸與重力測量儀中補償旋鈕軸相連，扭轉角度儀，利用編碼器測量扭轉角度變化，如扭轉實驗機、漁竿扭轉釣性測試等。擺錘沖擊實驗機，利用編碼器計算沖擊擺角變化。 本裝置屬于測量精度要求很高的測量裝置，所以對步進電機的轉角要求非常高，因為這直接關乎到齒輪測量裝置的測量精度，所以在本裝置中，必須采用編碼器，在這里我們選擇測量角度的編碼器。 2.1.4測量裝置中彈簧的設計計算 因本裝置中彈簧在一般載荷條件下工作，可以按第Ⅲ類彈簧考慮。現(xiàn)選用Ⅲ組碳素彈簧鋼絲。并根據(jù)D-D2≤22-18mm=4mm，估取彈簧鋼絲直徑為 3.0mm。由表<彈簧鋼絲的拉伸強度極限>暫選 σB=1275MPa，則根據(jù)表 16-2可知[τ]＝0.5σB＝0.51275MPa＝637.5MPa。 2．根據(jù)強度條件計算彈簧鋼絲直徑 現(xiàn)選取旋繞比C=6，則得： K=4C-1/4C-4+0.615/C=4X6-1/4X6-4+0.615/6=1.25; 經(jīng)過驗算，彈簧的線徑，以及強度都能夠滿足本裝置的要求。 第3章 直齒圓柱齒輪誤差測量裝置各部分強度的校核 3.1軸承強度的校核 滾動軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應用的零件之一，它是依靠主要元件間的滾動接觸來支承轉動零件的。常用的滾動軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標準化，并由專業(yè)工廠大量制造即供應各種規(guī)格常用的軸承。 滾動軸承的構成：包括：內圈、外圈、滾動體、保持架，內圈用來和軸頸裝配，外圈用來和軸承座孔裝配。通常是內圈隨軸頸回轉，外圈固定，但也可以用于外圈回轉而內圈不動，或是內、外圈同時回轉的場合。當內、外圈相對轉動時，滾動體即在內、外圈的滾道內滾動。保持架的作用主要是均勻地隔開。 與滑動軸承相比，滾動軸承具有旋轉精度高、啟動力矩小、是標準件、選用方便等特點。 與滑動軸承相比，滾動軸承的優(yōu)點： 1、一般條件下，滾動軸承的效率和液體動力潤滑軸承相當，但較混合潤滑軸承要高一些； 2、徑向游隙比較小，向心角接觸軸承可用預緊可用預緊力消除游 隙， 運轉精度高； 3、對于同尺寸的軸徑，滾動軸承的寬度比滑動軸承小，可使機器的 軸向結構緊湊； 4、大多數(shù)滾動軸承能同時受徑向和軸向載荷，故軸承組合結構簡單； 5、消耗潤滑劑少，便于密封，易于維護； 6、不需要有用有色金屬； 7、標準化程度高，成批生產(chǎn)，成本低； 與滑動軸承相比，滾動軸承的缺點： 1、承受沖擊載荷能力較差； 2、高速重載載荷下軸承壽命較低； 3、振動及噪聲較大； 4、徑向尺寸比滑動軸承； 能否正確選用滾動軸承，對主機能否獲得良好的工作性能，延長使用壽命；對企業(yè)能否縮短維修時間，減少維修費用，提高機器的運轉率，都有著十分重要的作用。因此，不論是設計制造單位，還是維修使用單位，在選擇滾動軸承時都必須高度重視。一般來說，選擇軸承的步驟可能概括為： 1. 根據(jù)軸承工作條件（包括載荷方向及載荷類型、轉速、潤滑方式、同軸度要求、定位或非定位、安裝和維修環(huán)境、環(huán)境溫度等），選擇軸承基本類型、公差等級和游隙； 2.根據(jù)軸承的工作條件和受力情況和壽命要求，通過計算確定軸承型號，或根據(jù)使用要求，選定軸承型號，再驗算壽命；3.驗算所選軸承的額定載荷和極限轉速。 選擇軸承的主要考慮因素是極限轉速、要求的確良壽命和載荷能力，其它 的因素則有助于確定軸承類型、結構、尺寸及公差等級和游隙工求的最終方案。類型選擇，各類滾動軸承具有不同的特性，適用于各種機械的不同使用情況。選擇軸承類型時，通常應考慮下列因素。一般情況下：對承受推力載荷時選用推力軸承、角接觸軸承，對高速應用場合通常使用球軸承，承受重的徑向載荷時，則選用滾子軸承?？傊?，選用人員應從不同生產(chǎn)廠家、眾多的軸承產(chǎn)品中，選用合適的類型。軸承所占機械的空間和位置在機械設計中，一般先確定軸的尺寸，然后，根據(jù)軸的尺寸選擇滾動軸承。通常是小軸選用球軸承，大軸選用滾子軸承。但是，當軸承在機器的直徑方向受到限制時，則選用滾針軸承、特輕和超輕系列的球或滾子軸承；當軸承在機器的軸向位置受到限制時，可選用窄的或特窄系列的球或滾子軸承。軸承所受載荷的大小、方向和性質載荷是選用軸承的最主要因素。滾子軸承用于承受較重的載荷，球軸承用于承受較輕的或中等載荷，滲碳鋼制造或貝氏體淬火的軸承，可承受沖擊與振動載荷。在載荷的作用方向方面，承受純徑向載荷時，可選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承。承受較小的純軸向載荷時，可選用推力球軸承；承受較大的純軸向載荷時，可選用推力滾子軸承。當軸承承受徑向和軸向聯(lián)合載荷時，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。對于懸臂支撐結構，常采用圓錐滾子軸承或角接觸球軸承，且成對使用。 滾動軸承類型選擇應注意的問題: 1、考慮軸承的承受載荷情況 方向：受徑向力時，用向心軸承；受軸向力時，用推力軸承；徑向力和周向力聯(lián)合作用時，用向心推力軸承； 大?。菏艿捷^大載荷時，可用滾子軸承，或尺寸系列較大的軸承；受到較小載荷時，可用球軸承，或尺寸系列較小的軸承 2、考慮對軸承尺寸的限制 當對軸承的徑向尺寸嚴格限制時，可選用滾針軸承； 3、考慮對軸承的調心性要求 調心球軸承和調心滾子軸承均能滿足一定的調心要求（即：軸心線與軸承座孔心線可適當偏轉），而圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承、滾針軸承滿足調心要求的能力幾乎為零 根據(jù)各個軸承的特點以及選用原則，可以肯定我們初步選定的型號6004深溝球軸承滿足要求。 由于軸3所承載的載荷最大，且軸3的轉速最大，故軸3上的軸承最危險。若此軸承壽命滿足要求，則其它軸承亦可滿足要求。所選6004深溝球軸承的基本額定動載荷C為9.38kN假設鏈傳動的效率為0.9。 顯然，軸承壽命滿足要求。 3.2聯(lián)軸器的強度的校核與計算 現(xiàn)在裝置使用的聯(lián)軸器為GB5014-1985HL5彈性柱銷聯(lián)軸器， 其主要參數(shù)參見機械工業(yè)出版社出版的《機械設計手冊》第4卷第41 篇第5章第41-116頁，主要性能參數(shù)如下： 許用轉矩2000N.m許用轉速3500r/min 而我們聯(lián)軸器與電機主軸相聯(lián)，電機為B225S-8，轉速只有710r/min。單級補償器的工作扭矩為 1000N.m 對于聯(lián)軸器的強度可以計算尼龍柱銷的抗剪強度， 尼龍材料的許用切應力：τ=110Kgf/cm2。那么根據(jù)φ30柱銷的許用剪切強度可計算出其許用剪切力為 F=S柱XτXn =1.52X3.14X110X8=6217.2Kgf其中：S柱為柱銷截面積 τ為許用切應力 n為柱銷個數(shù) 單極補償裝置需要傳遞的力為4000Kgf.根據(jù)本裝置工況，所選擇的聯(lián)軸器符合要求，合適; 3.3彈簧的強度校核與計算 為了便于制造和避免失穩(wěn)現(xiàn)象出現(xiàn)，通常建議彈簧的長徑比b=H0/D2按下列情況取為： 彈簧兩端均為回轉端時，b≤2.； 彈簧兩端均為固定端時，b≤5.3； 彈簧兩端一端固定而另一端回轉時，b≤3.7。 如果b大于上述數(shù)值時，則必須進行穩(wěn)定性計算，并限制彈簧載荷； F小于失穩(wěn)時的臨界載荷Fcr。一般取F=Fcr/(2～2.5)，其中臨界載荷可按下式計算： Fcr=CB*kH 式中，CB為不穩(wěn)定系數(shù)，查表可得。 如果F>Fcr，應重新選擇有關參數(shù)，改變b值，提高； Fcr的大小，使其大于F m； 一般受變應力作用的彈簧，其應力變化規(guī)律有τmax =常數(shù)和τmin =常數(shù)兩種。因此，可根據(jù)力學疲勞強度理論與相應計算公式，進行應力幅安全系數(shù)、最大應力安全系數(shù)的計算。對于彈簧鋼絲也可按簡化公式進行驗算； Fcr=0.3x1000xK=300X0.65=1950N,符合設計要求。 3.4傳動軸強度的校核計算 軸的強度計算一般可分為三種：1）按扭轉強度或剛度計算；2）按彎扭合成強度計算；3）精確強度校核計算。 當軸的支撐位置和軸所受的載荷大小、方向、作用點及載荷種類均已確定，支撐反力及彎矩可求得時，可按照彎曲或者彎扭合成強度進行軸的強度計算。作用在軸上的載荷一般按集中載荷考慮，如本設計中的帶傳動對軸的力，其作用點取在輪緣寬度的中點。計算時，通常把軸當作置于鉸鏈支座上的雙支點梁，一般軸的支點近似取為軸承寬度中點。 由于本設計所用軸主要是受彎曲強度，很少的扭轉強度，是根據(jù)扭轉強度設計，應校核軸的彎曲強度，首先分析軸的受力，左端受的是圓錐篩的重力，右端是帶輪對軸的力，中間是軸承座的兩個支撐力。 左端的作用力包括篩自身的重力、物料的重力、物料旋轉產(chǎn)生的離心力。所以考慮圓錐篩對軸產(chǎn)生作用力時，僅是一個經(jīng)驗數(shù)據(jù)。 軸徑是按扭轉強度初步設計的，所以要校核軸的彎曲強度，軸的強度校核也就是找出危險截面，看危險截面是否滿足軸徑條件，如果危險截面滿 足，那么別的軸徑肯定滿足；根據(jù)軸的實際尺寸，承受的彎矩、扭矩圖考慮應力集中，表面狀態(tài)，尺寸影響等因素，及軸材料的疲勞極限，計算危險截面的情況是否滿足條件。我所校核的軸是根據(jù)許用彎曲應力校核的，即由彎矩產(chǎn)生的彎曲應力不超過許用彎曲應力，一般計算順序是先畫出軸的空間受力圖，將軸上作用力分解為水平面受力圖和垂直面受力圖，并求出水平面上和垂直面上的支承點反作用力。然后作出水平面上的彎矩和垂直面上的彎矩圖，作出合成彎矩圖和轉矩圖應用公式繪出當量彎矩圖，式中是根據(jù)轉矩性質而定的應力校正系數(shù)。對于不變的轉矩，??；對于脈動的轉矩，??；對于對稱循環(huán)的轉矩取。 是材料在對稱循環(huán)應力狀態(tài)下的許用彎曲應力； 是材料在靜應力狀態(tài)下的許用彎曲應力； 是材料在脈動循環(huán)應力狀態(tài)下的許用彎曲應力； 在錐篩的設計過程中，軸的材料為45#鋼，其基本參數(shù)為，，，；應滿足 下列條件： 或 W為軸的抗彎截面系數(shù)； 軸的受力，軸左端是錐篩對軸的力也就是錐篩的重力，右端是帶輪對軸的壓力。 具體受力情況如下圖： 由材料力學的相關知識可得： 解得： 由 得： 可得軸的彎矩圖則如下： 軸所受的轉矩如下： 轉矩圖如下： =； 所以，= 所以當量彎矩圖為： 可知軸承的危險截面在左邊軸承支撐處，根據(jù)軸的校核條件可以算出： ； 即： 所以：根據(jù)校核，截面強度足夠，其它截面也是足夠安全的。 結 論 本文所設計的直齒圓柱齒輪誤差測量裝置結構比較簡單，功能比較簡單，設計比較合理，能夠滿足部分不同大小的齒輪的測量功能，方便快捷。其設計主要考慮到直齒圓柱齒輪誤差測量裝置的結構設計，以及如何選用合適的編碼器元件，通過控制和調節(jié)步進電機的部轉角、速度和電流來使步進電機控制齒輪做精確度很高的圓周運動，從而使裝置的測量精度得到進一步提高。 致 謝 在論文完成之際，我首先向我的導師致以衷心的感謝和崇高的敬意！在這期間，導師在學業(yè)上嚴格要求，精心指導，在生活上給了我無微不至的關懷，給了我人生的啟迪，使我在順利的完成學業(yè)階段的學業(yè)的同時，也學到了很多做人的道理，明確了人生目標。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，淵博的學識，實事求是的作風，平易近人、寬以待人和豁達的胸懷，深深感染著我，使我深受啟發(fā)，必將終生受益。 經(jīng)過近半年努力的設計與計算，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因為它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學四年來對所學知識的應用和體現(xiàn)。 四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的能力，更重要的是從周圍的老師和同學們身上潛移默化的學到了許多。在此，向他們表示深深的謝意與美好的祝愿。 參考文獻 [1]張福學編著.直齒圓柱齒輪誤差測量裝置技術及其應用.北京：電子工業(yè)出版社，2000。 [2]何發(fā)昌著，邵遠編著.直齒圓柱齒輪誤差測量裝置的原理及應用.北京：高等教育出版社，1996。 [3]張利平著. 氣動技術速查手冊. 北京：化學工業(yè)出版社，2006.12。 [4]李寶仁著. 氣動技術—低成本綜合自動化. 北京：機械工業(yè)出版社，1999.9。 [5]宋學義著. 直齒圓柱齒輪誤差測量裝置速查手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，1995.3。 [6]陳奎生著. 氣與氣壓傳動. 武漢：武漢理工大學出版社，2008.5。 [7]SMC（中國）有限公司. 直齒圓柱齒輪誤差測量裝置實用氣動技術. 北京：機械工業(yè)出版社，2003.10 [8]徐文燦著. 直齒圓柱齒輪誤差測量裝置系統(tǒng)設計. 北京：機械工業(yè)出版社，1995。 [9]曾孔庚.直齒圓柱齒輪誤差測量裝置的發(fā)展趨勢. 機器人技術與應用論壇。 [10]壽慶豐 機械設計1999年第3期，第3卷。 [11]高微,楊中平,趙榮飛等.直齒圓柱齒輪誤差測量裝置臂結構優(yōu)化設計. 機械設計與制造2006.1。 [12]孫兵,趙斌,施永輝.直齒圓柱齒輪誤差測量裝置的研制. 中國期刊全文數(shù)據(jù)庫。 [13]馬光,申桂英.工業(yè)機器人的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢. 中國期刊全文數(shù)據(jù)庫2002年。 [14]李如松.直齒圓柱齒輪誤差測量裝置的應用現(xiàn)狀與展望. 中國期刊全文數(shù)據(jù)庫1994年第4期。 [15]李明.單臂回轉式直齒圓柱齒輪誤差測量裝置設計.制造技術與機床2005年第7期。 [16]李杜莉，武洪恩，劉志海.直齒圓柱齒輪誤差測量裝置的運動學分析. 煤礦機械2007年2月[17]成大先主編.機械設計手冊（第三版）.北京：化學工業(yè)出版社，1994。 [18]Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space. IEEE Transactions on Robotics and Automation.Vo1.9.No.1.1993。 本文提出一種無需在每個關節(jié)上設置驅動器就能控制直齒圓柱齒輪誤差測量裝置進行作業(yè)的方法。 [19]Abhinandan Jain and Guillermo Roderguez. An Analysis of the Kinematicsnd Dynamics of Underactuated Manipulators.IEEE Transactions on Robotics and Automation. Vo1.9.No.4.1993。