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大型齿轮渐开线齿形误差在位测量仪(软件组)
成
绩
专业综合课程设计
设计说明书
设计题目：大型齿轮渐开线齿形误差在位测量仪
姓 名专 业： 测控技术与仪器
年 级： 2010 级 指导教师：
起止时间：201年12月日– 201年1月日
重庆大学光电工程学院
201年1月
设计说明书 1
目录 2
摘要 5
1 专业综合课设计设计任务书 6
2.1 引言 7
2.2 设计任务分析与创新性设计 7
2.2.1 设计任务的分析包括以下内容 7
（1）了解测控参数载体（测控对象）的特点 7
（2）了解仪器的功能要求 7
（3）了解仪器的使用条件 8
2.2.2 创新性设计 8
2.2.3 本仪器设计中应注意的问题 8
(1) 被测参数的精度要求 8
(2) 仪器类型 8
(3) 仪器中的感受转换部件类型 8
(4) 仪器中的定位元件 8
(5) 仪器的通用性 8
(6) 仪器的使用场合 8
2.2.4 本设计中创新点的构思 9
（1）原理创新 9
（2）技术创新 9
2.3 测控仪器设计原则考虑 9
2.3.1 阿贝原则 9
2.3.2 变形最小原则 10
2.3.3 测量链最短原则 10
2.3.4 坐标基准统一原则 10
2.3.5 精度匹配原则 10
2.3.6 经济原则 10
2.4 测控仪器若干设计原理讨论 11
2.4.1平均读数原理 11
2.4.3补偿原理 11
2.5 工作原理的选择 11
2.5.1 直角坐标法 11
2.5.2 圆弧基准法 12
2.5.3 标准渐开线法 13
2.5.4 直线基准法 14
2.5.5 测量原理的选择 14
2.6 测量系统设计 15
2.6.1 三坐标系建立 15
2.6.2 理论渐开线数学模型确定 16
2.6.3 定位球球心位置 18
2.6.4 测量头坐标计算的数学模型 19
2.6.5 渐开线齿形误差的转换 20
2.7 测量系统设计 20
2.7.1 总体功能结构规划 20
2.7.2 机械子系统功能实现 21
（1）测量系统的定位 21
（2）位移的测量（X和Y方向） 21
（3）箱体的设计 22
2.7.3 光电子系统功能实现 23
2.7.4 测量系统软件结构 24
2.8 测控系统主要结构参数与技术指标的确定 25
2.7.1 被测齿轮参数 25
2.7.2 测头在x方向的行程 25
2.7.3 测头在Y方向的行程 25
2.8 造型设计 26
2.8.1 造型要求 26
2.9 总结 26
3 精度设计与误差分配 27
3.1 精度设计 27
3.2 误差分析 27
3.2.1 机械子系统误差 27
3.2.2 电气子系统误差 27
3.2.3 软件子系统误差 27
3.2.4 其余误差 27
3.3 误差分配 28
4 软件子系统 29
4.1 概述 29
4.2 软件系统原理设计 30
4.2.1 数据处理（LABVIEW主程序部分） 30
（1）参数输入及检验 30
（2）被测齿轮基本尺寸的计算 31
（3）定位球直径计算及选择 31
（4）测量范围计算 32
（5）采样点数计算 32
（6）理论渐开线各采样点X、Y坐标的计算 33
（7）定位球球心位置及测量头坐标计算 34
（8）齿形误差计算 37
4.2.2 硬件接口程序 39
4.2.3 电机控制部分程序设计 39
4.2.4 人机界面 40
4.3 具体软件系统设计 40
4.4 具体软件系统的执行 42
4.5 软件系统精度设计 43
4.5.1 数据处理误差 43
4.5.2 迭代误差 43
4.5.3 数据精度误差 44
5.1 机械系统 45
5.1.1 定位误差 45
5.1.2 机构误差 45
（1）导轨精度分析 45
（2）测头精度分析 46
5.1.3 传感器安装误差 46
5.1.4 光栅位移传感器的装配误差 47
5.1.5 综合误差 47
5.2 电气系统 47
5.2.2 传感器存在的误差 47
5.2.3 放大电路 47
5.2.4 A/D转换电路 47
5.2.5 采用正负计数 48
5.3 软件系统 48
5.4 系统的误差综合 48
附录 49
1．定位球直径范围计算VI中程序代码： 49
2．采样次数VI中程序代码 49
3．理论渐开线坐标点计算VI中程序代码 50
4．OA、AF计算VI中程序代码 51
5．起测点终测点计算VI中程序代码 51
6．与Y坐标对应X坐标计算VI中程序代码 52
参考文献......................................................................................
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