[发明专利]基于单片机的单盘渐开线齿轮检查仪

说明书

技术领域

本发明涉及的是测量仪器，具体涉及的是通过单片机对线位移与角位移传感器输送来的检测信号进行数据处理，检测精度高，操作便捷的基于单片机的单盘渐开线齿轮检查仪。

背景技术

老式渐开线齿轮检查仪是一种机械量仪，只有千分表指示装置，只能在表上用眼睛观察，记录指针摆动的最大和最小值算出齿廓总偏差Fa(旧标准中的齿形偏差)，测量误差大、重复性差。而且，无法给出齿廓形状偏差F_fa与齿廓倾斜偏差F_Ha。同时齿轮新国家标准已颁布贯彻实施，对于我国使用中数量众多的机械式齿轮检查仪，存在一个适应性的问题。应用各种传感器与电测技术对老测量设备进行改造，可以提高测量精度、增加测量项目、适应新标准的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量精度高、测量项目全面的基于单片机的单盘渐开线齿轮检查仪。

采用的技术方案是：

基于单片机的单盘渐开线齿轮检查仪，由硬件部分和软件部分所组成，硬件部分包括底座、纵向移动机构、横向移动机构和检测机构；所述的纵向移动机构包括纵向丝杠、纵向托板和基圆盘，纵向丝杠装设在底座中，纵向托板的下面固定设置有纵向丝母，纵向丝母与纵向丝杠转动连接，在纵向托板上装设有回转心轴，回转心轴的底部套设有基圆盘，基圆盘的上面设置有被测齿轮，被测齿轮套设在回转心轴上，基圆盘与被测齿轮同一轴心。

上述横向移动机构包括横向丝杠，横向托板和支撑架；横向丝杠装设在底座的一端，横向托板的下面固定设置有横向丝母，横向丝母与横向丝杠转动连接，在横向托板上装设有支撑架，支撑架的上端装设一连杆，连杆的下端设置有测头，横向托板的上面设置有直尺，直尺的尺身与基圆盘的圆柱边缘相切，直尺的后端固定连接横向托板上。

上述的检测机构包括角度传感器、位移传感器和连接电路；所述的角度传感器装设在纵向托板的中部，角度传感器的中心轴与回转心轴的中心轴的连线与纵向丝杠相平行，通过传动带使基圆盘、被测齿轮转动的角度与角度传感器转动的角度相同；所述的位移传感器装设在连杆下端与测头相对的一侧，与连杆固定连接；

上述连接电路包括模数转换器、单片机、角度传感器和位移传感器，角度传感器和位移传感器分别与多路开关连接，多路开关与采样保持器相连接；采样保持器与模数转换器相连接，模数转换器的输出分别与单片机和锁存器的对应端连接，单片机的相关端脚与锁存器连接，单片机的相关端脚与RAM6264连接；显示器、打印机分别与单片机的输出端脚连接。

上述的角度传感器和位移传感器为市售成品件。

工作原理：

将被测齿轮装到回转心轴后，分别摇动纵、横向丝杠的手柄，使测头对准被测齿轮的齿根部位即零点。随后接通电源，整机便进入软件的初始化阶段，随着对键盘扫描，紧接着进入测量子程序，本发明是以被测齿轮回转轴线为基准，通过和被测齿轮同轴的基圆盘在直尺上滚动，形成理论的渐开线轨迹，测头的摆动形成实际的渐开线轨迹，实际渐开线与理论渐开线比较，通过与测头连接的位移传感器感受差值(齿廓偏差)。齿轮回转轴上通过带传动连接一个角位移传感器，角位移传感器感受展角。再把传感器的输出信号放大，经数模转换送入单片机。通过软件程序计算处理，求得齿廓偏差、齿廓形状偏差、齿廓倾斜偏差，可用显示器直接显示出来。根据需要，外接一台打印机，可将齿形轮廓线打印出来，作进一步的分析。

本发明能测量的齿轮直径为60～240mm，模数为1～10mm。根据GB/T10095.1-2001标准规定相应的齿廓公差为0.1～0.143mm。所以测头的摆动范围至少为±0.143mm。考虑到不合格齿轮的偏差会超出这个范围，所以取±0.167mm为测头的实际摆动范围。根据这两个值即可选择量程合适的线位移与角位移传感器。

通过查找分析确定了直流差动变压器式位移传感器LVDT-1和差动电感式角位移传感器R60D RVIT，使用时把直流差动变压器式位移传感器LVDT-1的壳体固定装设在横向托板的后端，本发明可以直接将位移变化量±0.167mm转变为电压的变化量±0.099V；根据本发明的最大展开量，使用时保证角位移传感器R60D RVIT与被测齿轮同步转动，就可以将转角变化量±60°转变为电压的变化量±0.625V。

本发明的特点：

基于单片机的单盘渐开线齿轮检查仪的测量误差小，重复性高，增加了齿廓形状偏差F_fa与齿廓倾斜偏差F_Ha测量项目。同时也可以实验分析测量误差，进行测量数据的修正与补偿。