摆线齿轮基础上差值模拟检测器的研讨

　　本文以LabVIEW为软件开发工具和设计平台进行摆线齿轮误差测量仪的虚拟仪器的开发，研制出一种用于测量摆线齿轮的虚拟测量仪。利用计算机软件实现模拟仪器的部分硬件功能，并结合通用的数据采集设备实现真实仪器功能，它能连续自动地对全齿轮的齿廓进行测量，实现多项误差的评定与显示。

　　1误差评定指标的确定摆线齿轮误差的评定指标，既要考虑使用要求，确定使用者验收的项目和公差，又要考虑制造的可能性，为制造者提供进行工艺误差分析的检验项目和公差，将制造和使用两者有机地结合起来。由于摆线齿轮误差和渐开线圆柱齿轮误差产生的工艺因素及其对传动的影响有许多相同之处，因此，评定渐开线圆柱齿轮的误差项目大部分可以用来评定摆线齿轮误差。

　　摆线齿轮和渐开线齿轮的主要差别在于生成齿形的参数不同，加上修形、机床、刀具等工艺因素的影响，使得齿形误差成为摆线齿轮的一项基本误差。此外摆线齿轮的齿顶、齿根在传动过程中参与啮合，且设计齿高是传动副两节圆偏心量的2倍，故齿高偏差表征了摆线齿轮的重要设计参数之一偏心量的误差。同时考虑到摆线齿轮加工过程产生的切向、径向误差的综合面以及修补产生的面一起构成一个完整的分模曲面，并且TotalFaces=CavityFacesCoreFaces，(3)检查无误后，单击OK，进入CreateCavityCore处理。

　　(4)首先创建型腔部分，要检查分模面的修剪方向是否正确，如果不正确，可通过进行反向修剪，完成后的型腔和型芯。

　　3结语注塑模具三维设计和数控加工中，分模是一个既复杂又关键的问题，除了要熟悉UGMoldWizard模块的相应功能外，还要有设计经验并遵守设计规范。本文以UGMoldWizard模块为平台，并以手机壳体为例，阐述和总结了注塑模具分模过程和原理，为注塑模具三维设计和后续数控加工提供了技术基础。

　　影响及检测的可能性，因此选择截面综合误差、齿距累积误差、齿距偏差和齿高偏差作为摆线齿轮误差检测的评定指标。在此，对各项误差及偏差做一定义。1)截面综合误差：在摆线轮的轴剖面上，全齿廓范围内，包容实际齿廓的两条近的设计齿廓间的法向距离。

　　2)齿距累积误差：在摆线轮齿高平均圆上，任意两同侧齿面间实际弧长与公称弧长之差的值。3)齿距偏差：在摆线轮齿高平均圆上，实际齿距与公称齿距之差。4)齿形误差：在摆线轮的轴剖面上，任一齿距角范围内，包容实际齿形的两条近的设计齿形间的法向距离。5)齿高偏差：摆线轮实际齿高与公称齿高之差。

　　2数学模型的建立摆线轮齿廓曲线，rc为摆线轮节圆半径，rb为针齿轮节圆半径，Rz为针齿中心圆半径，rz为针齿套半径。摆线轮理论齿廓曲线上任一点M的方程为：xo=Rz[sin-(K1/zb)sin(zb)]yo=Rz(cos-(K1/zb)cos(zb)]式中，K1为短幅系数;zb为针齿数;为摆线轮理论齿廓上的讨论点相对于针齿轮节圆中心所转过的角度。

　　设摆线轮齿数为zc，摆线轮理论齿廓上讨论点的公法线MP与X轴的夹角为v，则其标准齿廓上对应点K的坐标为：x=xorzcosvy=yo-rzsinv(1)上式即为摆线轮的标准齿廓直角坐标方程式。式中：cosv=[K1sin(zb)-sin]/1K21-2K1cos(zc)sinv=[-K1cos(zb)cos]/1K21-2K1cos(zc)为方便实测数据与理论设计数值间的比较及摆线轮检测误差的数据处理，将式(1)的直角坐标转换成极坐标，遵从下列转换关系：=x2y2=aos(x/)3虚拟仪器的构建本检测系统采用以微型计算机为核心的虚拟测量系统，用电动机驱动被测齿轮作旋转运动，由一直流差动变压器位移传感器和一增量式光电轴角编码器分别拾取径向位移和转角信号，角编码器与被测摆线齿轮同轴安装，球形测头和高精度位移传感器安装在可升降调整的支架上，在径向测量力的作用下与齿廓保持球面接触，两路信号经A/D数模转换卡送进微型计算机中，再由软件程序处理计算得到各项误差。

　　机械系统主要包括有底座(带导轨)，摆线轮定位夹紧装置，摆线轮旋转驱动装置，水平、竖直拖板调整装置，传感器定位夹紧装置等。

　　4程序设计及数据处理LabVIEW是图形化编程平台，具有高度模块化、层次化的特点，用分级模块来实现算法相对容易，且结构清晰，因此将数据采集程序、摆线齿轮理论曲线程序以及齿形误差、齿高偏差、齿距偏差等误差的数据处理程序分别做成子程序(SubVI)。主程序的功能是协调管理其他子程序，并将各子程序有机地组合起来。程序结构框图。

　　检测系统拾取的信号通过传感器、信号解调器、A/D插卡进入计算机系统，除被测齿轮本身的有用信息外，还包含各种噪声的干扰和由于测量力、机械传动等的影响所产生的信息，为了剔除各种噪声的干扰，削弱信息中的多余成分，提高信噪比，有必要对所采集的信号进行预处理。预处理分为数据等相位采样和数据平滑处理两个阶段。数据采集子程序由主程序调用，利用LabVIEW可以很方便地定义A/D卡的数据采样频率从而进行等时采样，通过角编码器的脉冲信号对液，有利于减小切削力和孔的表面粗糙度。

　　3)接杆的设计。接长杆采用壁厚3mm的无缝钢管，直径18mm，长度根据钻孔的深度而定。钻头与接杆采用矩形螺纹联接。矩形螺纹联接强度较高，制造简单，刃磨钻头方便。不宜采用焊接连接(焊接以后不便于刃磨和保证钻杆的精度)。

　　3加工工艺先将零件外圆粗车，然后安装在车床主轴上(一端三爪装夹，一端用中心架支承)，钻削深孔时，首先用中心钻和麻花钻头在工件上预钻引导孔，然后使用上述工艺装备。接长钻头夹持部分逐渐加长，钻孔深度略大于工件长度的二分之一为止。掉头用同样的装夹和加工方法把孔钻通。使用时要注意如下问题：

　　1)切削速度宜在3263r/min之间，进给量应根据切削状况(以切削所产生的声音判断)、切屑形状、机床负荷等因素确定，每次进给深度确定的距离，以切屑填满钻头容屑槽为准。

　　2)钻头的切削部分长度修整为6080mm为宜，太长易引起钻偏和振动。

　　3)安装钻头要和工件中心同轴，不然会使孔钻偏，严重时会使钻头折断。

　　4)钻杆的装夹长度根据钻孔的深度分段进行，这样有利于提高加工速度。

　　5)冷却液选用乳化液加极压添加剂，冷却要充分，听到异常声音要退出钻头，否则，容易折断钻头。

　　被测齿轮的实测数据流进行等相位采样，形成新的实测数据流，以此消除由于测杆对被测齿轮侧向阻力的存在，而造成被测齿轮旋转不均匀并以齿距角为周期的系统误差，再用数字滤波程序进行平滑处理。

　　经过预处理后的实测数据流经子程序设置的输入输出端子口进入主程序，再流入各误差处理子程序进行数据处理。例如在齿距偏差及齿距累积误差子程序中，使用Threshold1DArray找出实际齿廓与齿高平均圆相交所对应的齿距角，与公称齿距角(360/zc)比较，得出每一齿在齿高平均圆上的齿距角偏差，再将转角偏差换算成齿距偏差，取诸偏差中值较大者作为单个齿距偏差，注意齿距偏差有正负之分。将诸齿距偏差依次累加，其大小累加值之差，即为齿距累积总误差。将各子程序的处理结果返回主程序，以图像和数值的形式显示在前面板上。

　　LabVIEW提供了非常丰富的界面控件对象，可以方便地设计出生动、直观、操作方便的用户界面。将主程序的前面板作为仪器的操作面板。摆线齿轮误差检测仪的操作面板。

　　5结语在摆线齿轮误差检测仪系统中，由于充分应用虚拟仪器的软件就是仪器这一核心技术及LabVIEW丰富的资源库，减少测试的隐性时间成本，使设计开发的效率大为改善。通过生产应用实践证明，该系统具有较好的可靠性、可操作性，较高的检测精度，同时具有良好的可维护性，便于修改与扩展。