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2010年第1期
仅表技术与传赢器 InstrumentTechniqueandSensor
渐开线圆柱齿轮齿形和齿向误差评判系统设计
李军，李国星”，陈琪3
（1.吉林大学机械科学与工程学院，吉林长春130025；2.中国飞行试验研究院，陕西西安
710089：
3.江苏省计量科学研究院，江苏南京210007）
2010 No.1
摘要：渐开线固柱齿轮是目前用途最广、种类最多的齿轮，很多中小齿轮制造企业使用机械展成式齿轮检查仪检测该仪为实验平台，使用单片机和CPLD实现传感器信号的处理，运用LabWindows/CVI软件设计评判软件，实现了齿形和齿
向误差的自动检测和评判。实验结果表明所设计的系统检测结果正确，满足中小齿轮制造企业的高效率检测需求。关键词：渐开线固柱齿轮：齿形误差；齿向误差；误差评判；单片机；复杂可编程逻辑器件；虚拟仪器
中图分类号：TC86
文献标识码：A
文章编号：10021841(2010)01008303
MeasuringandEvaluationSystemforToothProfileandToothTraceError
LI Jun',LI Guo-xing’,CHEN Qi
(1. Institute of Mechanical Science and Engineering,Jilin University,Changchun 130012,China;
2. Chinese Flight Test Establishment,Xi' an 710089, China; 3. Jiangsu institute of Metrology,Nanjing 210007,China)
oa aoe pe rgad o s peaean o pe epee aso ai s eaea anoa aauasad aei are usually measured by the mechanical generation-type gear measuring instrument in most domestic small and medium gear manu facturing enterprises, A kind of automatic measuring and evaluation system for tooth profile and tooth trace error of the involute cy-lindrical gear was developed. The system was built on the mechanical platform of MAAG SP-60. In the system,two kinds of MCU and CPLD chip were utilized to process the senor signal, and the evaluation software was completed based on the Lab Windows/CVI software. As a result,the function of automatic measuring and evaluation of the tooth profile and trace error were realized. The ex-periment result shows that the designed system has the correct measuring and evaluation result, and meets the demand of high effi-ciency measuring.
Key words: involute cylindrical gear; tooth profile error; tooth trace error; error evaluation; MCU ( microcontroller unit ) ; CPLD( complex programmable logie device) ; virtual instrument
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系统总体设计
齿轮测量技术及其仪器的研发已有百年历史，随着齿轮测
量技术由最早的量具测量发展到机械展成式测量、电子展成测量、CNC坐标测量以及非接触激光测量等，各种齿轮检查仪也不断问世，但是基于机展成式测量技术的齿轮检查仪在生产实践中经受住了长期考验，仍然是中小齿轮制造企业齿轮检测的主要工具1-2）。渐开线圆柱齿轮作为目前用途最广、种类最多的齿轮，检测该种齿轮误差的机械展成式仪器较多，这类仪器通常是采用电动记录器在记录纸上输出齿轮误差曲线图，再由人工实现误差评判），给齿轮检测带来不便。为实现测量数据的计算机处理、提高检测效率，设计了1种渐开线圆柱齿轮齿形和齿向误差自动评判系统，该系统以瑞士生产的机械展成式齿轮检查仪MAAGSP-60为实验平台，使用单片机和CPLD 实现传感器信号的处理，运用LabWindows/CVI虚拟仪器开发工具开发齿形和齿向误差自动检测评判软件，实现误差曲线绘制、测量数据处理及检测报告绘制等功能。
收稿日期：2009=04=23
收修改稿日期：200905-10
系统的工作流程 1.1
MAAGSP-60齿轮检查仪采用2个角度传感器分别采集齿形误差所对应的齿形展开量和齿向误差所对应的齿向展开量；采用自感型电感传感器采集齿形和齿向误差量"]。信号处理电路将齿形、齿向误差量与齿形、齿向展开量所对应的信号进行处理后一并送人电动记录器，电动记录器输出齿形、齿向误差曲线，专业检测人员则根据误差曲线确定齿形、齿向误差，以人工的形式给出检测和评判结果。
文中利用现有的MAAGSP-60的机械结构，重新设计了信号处理电路，采用2个光电编码器分别取代了原有的2个角度传感器，并用计算机取代电动记录器，运用LabWindows/CVI开发一套误差检测与评判软件，实现由计算机完成齿形和齿向误差的评判与检测。齿形和齿向误差评判系统的工作流程如图1
所示。 1.2
传感器信号处理电路的设计 1.2.1齿形和齿向误差测量电路
齿形和齿向误差测量电路主要由信号转换电路和单片机