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1、西安工业大学学士学位论文目录摘要1Abstract2主要符号表11 绪论11.1引言11.2研究意义11.3国内外发展状况11.4本文的主要任务32 齿轮测量原理与总体方案设计42.1齿轮齿形测量的方法与误差分析42.1.1齿形误差的定义42.1.2齿形误差测量方法42.1.3齿形测量范围的确定42.1.4齿形误差评定与分析62.2齿轮齿向测量的方法与误差分析82.2.1齿向误差的定义82.2.2齿向误差测量方法82.2.3齿向误差评定与分析82.3 总体方案设计103 板卡操作113.1接口方案113.2 HY6040板卡介绍及操作113.3 HY6110板卡介绍及操作113.4 CA220
2、-PCI123.4.1 CA220-PCI简介123.4.2 CA220-PCI操作过程124 EFRS-401MZ齿轮测量机软件设计144.1开发软件简介144.2用户需求144.3软件的界面设计154.3.1界面应具备的功能元素154.3.2具体界面设计164.4总体程序流程图204.5分功能模块的实现224.5.1齿形测量程序流程设计224.5.2数据处理程序流程设计234.5.3数据采样流程及部分程序代码254.5.4按键扫描流程图设计265 伺服机械子系统设计及校核295.1原理方案设计295.2结构方案设计295.2.1结构布局295.2.2驱动装置295.2.3传动系统305.2
3、.4滚动导轨305.3伺服机械子系统设计计算305.3.1伺服电机的选择305.3.2设计并校核齿轮315.3.3同步带传动设计335.3.4导轨设计355.3.5各支承件的设计355.4强度校核365.4.1伺服电机校核365.4.2轴承校核376 结论387 致谢39参考文献403主要符号表n 转速 F 集中载荷，力V 线速度 M 弯矩，力矩 传动效率 计算拉压应力P 功率 E 材料的弹性模量i 传动比 L、l 长度T 转矩 齿形系数Z 齿轮齿数 J 转动惯量m 模数 应力校正系数d 直径 K 载荷系数KV 动载荷系数 B 宽度a 中心距 ZE 弹性影响系数KA 使用系数 ZP 接触系数V
4、s 相对滑动速度 N 应力循环次数 载荷分布不均系数 KHN 寿命系数 11 绪论1 绪论1.1引言 齿轮传动是广泛应用于机器和仪表中的一种重要形式。它用来传递位移、速度和动力。随着我国汽车摩托车制造业的迅速发展，汽摩齿轮制造业也得到了空前快速的发展。尽快成为汽摩齿轮的全球制造与供应基地，是我国齿轮制造业的总体发展战略，并已经成为我国众多齿轮制造商的共识。航空航天工业的崛起、造船业的兴盛、机械装备制造业的复苏以及IT行业的快速发展，都对齿轮制造业提出了更高的要求，也提供了前所未有的机遇。无论是国有企业、股份公司还是民营企业，齿轮制造商在扩大齿轮产量、品种的同时，更加注重提高齿轮制造质量。为此，
5、最近几年来在引进技术、购置设备、更新工艺、加强信息化管理等技术改造和技术升级方面进行了大量的投入；强化并提高齿轮制造全过程的测量与监控技术水平获得了空前的重视，并成为确保齿轮质量的一个关键。开发具有自主知识产权的齿轮测量技术和仪器，满足我国齿轮制造质量检测的迫切需要，提高国产齿轮仪器在国内市场的占有率，是我国齿轮测量仪器制造业当前所面临的一项重要而紧迫的任务。1.2研究意义目前，我国齿轮行业测试仪器和设备十分缺少，有不少齿轮生产企业竟然没有一台齿轮量仪；有些国有大中型企业所使用的齿轮量仪，还是国外六七十年代的产品，已远远满足不了技术发展的要求。造成这种现象的主要原因是：a. 前几年齿轮制造业的
6、发展以量为主，对质的要求尚不迫切，但今后，能否保证齿轮产品的质量，是否拥有与产品等级相适应的齿轮量仪，将成为企业能否生存的关键；b.信息沟通不够，技术交流偏少是造成我国齿轮生产企业仪器装备落后的另外一个原因。许多齿轮生产企业对国内齿轮量仪的发展了解不够，对齿轮量仪的性能了解不够，制约着齿轮量仪进入齿轮生产企业。事实上，这几年在齿轮制造业迅猛发展的同时，我国齿轮量仪制造水平也经历了跨越式发展，特别是2000年以来，以3903系列为代表的CNC齿轮测量中心投放市场，标志着我国齿轮量仪的制造水平达到了当今国际先进水平，基本上可以满足齿轮行业对测量仪器的需求。1.3国内外发展状况1 1923年，德国Z
7、eiss公司在世界上首次研究成功一种被称为“Tooth surface Tester”的仪器，实际上是机械展成式万能渐开线检查仪。1965年，英国的34西安工业大学学士学位论文R.Munro博士研制成功光栅式单啮仪，标志着高精度测量齿轮动态性能成为可能。1970年，美国Fellow公司在芝加哥博览会展出Microlog50，标志着数控齿轮测量中心开始投入使用，这是齿轮测量技术发展的转折点。70年代以前，机械展成式测量技术已经发展成熟，并在生产实践中经受了考验。经过30多年的完善和推广，齿轮整体误差测量方法在我国已发展成为传统元件的运动几何测量法，其基本思想是将被测对象作为一个刚性的功能元件或传
8、动元件与另一标准元件作啮合运动，通过测量啮合运动误差来反求被测量的误差。最近几年一些新的齿轮测量仪器也在不断的涌现，在新的齿轮精度国家标准中，齿轮精度的检测项目有齿距偏差、齿廓偏差、螺旋线偏差、切向综合偏差、径向综合偏差、径向跳动等项目。这里主要介绍以下几种最为先进的齿轮测量仪：a. CNC齿轮测量中心3903/3906 3903/3906型CNC齿轮测量中心是哈量集团精密量仪公司开发出的新产品，具有测量功能强、精度高、速度快等特点，达到了当代国际先进水平该中心可满足用户对齿轮精度的全面检测，工艺间检测、刀具检测等需求。可完成齿轮的齿距、齿廓 、螺旋线、径跳、切向综合（单截面整体误差）等项目的
9、检测，可测量的工件有齿轮、齿轮刀具（滚刀、插齿刀、剃齿刀等）、蜗轮、蜗杆、弧齿锥齿轮等。由于其工作原理上不需要标准齿轮、标准蜗杆等标准件和机械展成机构，测量运动由计算机数控系统来完成，因此可以根据用户的要求，开发出各种特殊软件。整个操作界面汉字提示，操作简单，对操作人员的要求不高b. PFSU系列齿轮测量机640/1200/16002 该系列测量机是引进德国克林贝格公司技术生产的，主要用于对大齿轮的测量。目前哈量集团精密量仪公司已经完成了该测量机控制系统国产化改造将过时的控制电路、记录器等全部淘汰，采用新的工业控制计算机和可编程控制器，改造后的PFSU系列齿轮测量机不仅保留了仪器原有的全部功能
10、，而且使仪器的功能和性能都有很大提升。齿轮的测量项目有齿廓、螺旋线、齿距、径跳等，还可以测量齿轮刀具（滚刀、插齿刀、剃齿刀等）、蜗杆及工件表面粗糙度、工件锥度、圆度等形位误差。针对国内已有PFSU系列测量机的用户，公司可提供升级改造服务。 c. 3004B、3006B、3008B系列万能齿轮测量机 该系列齿轮测量机是哈量集团具有自主知识产权的智能化齿轮量仪，在工作原理和仪器功能上接近CNC齿轮测量中心测量中不需要标准齿轮、标准蜗杆，即可测量齿轮、齿轮刀具等工件的多项误差，在测量效率要求不很高的情况下，可广泛用于工厂计量室和车间检测站，进行精密测量。 d. 3100系列双面啮合检查仪 主要检测齿
11、轮的径向综合误差，可广泛用于除汽车、摩托车行业4级以下精度齿轮的分选检测，工作效率高，精度稳定。 e. 3200、3300系列齿形、齿向检查仪 该系列测量仪是机械展成式测量机根据测量要求的不同，有多种不同的机械结构，主要完成对齿轮齿形、齿向等单项误差测量，仪器结构简单、效率高、精度稳定，可广泛用于生产车间使用。1.4本文的主要任务本文分析了齿轮误差测量的发展状况和特点，针对国内外出现的各种测量仪器的局限和不足，提出改进齿轮测量软件测量齿轮的方法，并设计完成一种新型的、人机界面友好的，自动化程度较高的齿轮测量软件。 a. 首先通过对齿轮齿形和齿向测量原理以及齿轮测量机机械部分运动机理的理解，完成
12、总体方案设计；b. 依据齿形、齿向测量原理建立齿形、齿向误差测量算法，并完成齿形误差软件的程序流程；c. 针对测量中出现特性和整个界面的易于操作性和美观性，利用VisualC+6.0编程语言来实现齿形测量系统软件的设计；d. 最后对所编写的测量软件进行模拟调试，并进一步肯定了整个测量系统的合理性和实用性。2 齿轮测量原理与总体方案设计2 齿轮测量原理与总体方案设计2.1齿轮齿形测量的方法与误差分析2.1.1齿形误差的定义3 根据标准J B179-83规定，齿形误差的定义是：在端截面上，齿形工作部分内（齿顶倒棱部分除外）包容实际齿形的两条最近的设计齿形间的法向距离。由定义可知，在齿形误差测量中应
13、测出实际齿形相对于设计齿形之误差,设计齿形是指以渐开线理论齿形为基础，考虑弹性变形和误差对噪声的影响而加以修正的齿形,在成对齿轮副中，可以设计为两个齿轮都作齿顶修缘，也可以设计为一个齿轮（常是小齿轮）作齿顶修缘，齿根过切或设计为凸齿形，另一个相配的齿轮不作修正,修正量是很小的，仅有（0.01-0.05）m,或从2-3m到30-50m。因此，齿形误差测量还是以实际齿形与理论渐开线进行比较作为基础。2.1.2 齿形误差测量方法a. 坐标法 将被测齿形上若干点的实际坐标与相应的计算坐标进行比较从而计算出齿形误差的方法称为齿形误差坐标测量法。以坐标法测量齿形误差，既可以在以坐标为测量原理所构成的专用齿
14、形误差测量仪上进行，也可以在坐标测量机或测量显微镜上测量。b. 标准轨迹法 将被测齿形与仪器复现的理论渐开线轨迹进行比较从而求出齿形误差的方法称为齿形误差的标准轨迹测量法。由于电子和计算机技术的发展，出现了用电子和机械共同组成的系统来复线理论渐开线轨迹，这种系统可以进行数控（NC），也可以由计算机进行数控（CNC），称这种方法为电子展成法。电子展成法正在发展中。c. 标准曲线法 这种方法是使被测齿形与标准渐开线齿形曲线直接进行比较，从而测出齿形误差，（标准渐开线齿形曲线应具有一定的准确度）。这种方法可用于车间条件下的生产测量，也可用于高准确度的实验室测量。本文采用标准轨迹法进行齿形与齿向的测量
15、。2.1.3齿形测量范围的确定4 a. 确定起测圆的方法(1).按与配对齿轮对啮合的工作确定：当被测齿轮Z1配对齿轮Z2相啮合时，被测齿轮Z1的实际部分是齿顶圆与工作圆之间的一段渐开线齿形。所谓工作圆是指通过相啮合的齿轮Z2的齿顶圆与啮合线的交点a1。,其半径为RA1的圆 如西安工业大学学士学位论文图2.1a , 图2.1 齿轮渐开线 Ra1的计算如下:Ra1= （2.1） （2.2）其中 （2.3） （2.4） （2.5）式中Xt,Xn-端面和法向变位系数; -法向齿顶高降低系数,高度变位时=0,角度变位时0。 （2.6） （2.7） （2.8）式中-端面齿顶高将位系数; -端面中心距变动系
16、数.(2).按与标准齿条的工作圆确定：由于在测量单位个齿轮时，常常不知与其啮合的齿轮的参数，为使测量的齿形工作部分稍大于齿形有效部分，可以按照被测齿轮与标准齿条啮合时的有效工作部分来计算其工作圆。此时工作圆是指通过齿条的齿顶线与啮合线的交点a2,其半径为RA2的圆，如图2.1b所示。RA2的计算如下： （2.9） （2.10）(3).按进入圆确定：为了简化计算，可以按进入圆来确定起测点。进入圆是指其半径RA3与分度圆半径相差C=(ha*-xs)ms的圆 如图2.1c所示.RA3由下式计算: RA3=(mn*z/2cos)-C （2.11） C=hn*mn-Xnmn （2.12）当齿数少时按基圆
17、确定：当齿数Z33时；rbRA3；当Z16时，rbRA2。因为只在基圆外才有渐开线，当齿数少时，应该以基圆作为起测圆。以上三种计算结果相比较,RA1RA2RA3,当起测圆按进入圆计算时,齿形上被测范围为最大,这将对切齿条件要求严格.如果测量高精度齿轮时,应当选RA1来确定起测圆,以免对加工条件要求过严.对非特殊要求的齿轮可按RA2确定起测圆.b. 起测和终测展开角和展开长度的计算5由于齿形测量是按照展成角度或展开长度进行的，实际的测量范围是以展成角或展成长度来表示的。如图2.2所示 起测点A所对应的展开角与展开长度称为起测展开角A与起测展开长度LA.终测点B所对应的为终测展开角B,终测展开长度
18、LB. A与LA根据起测圆半径RA计算: A= （2.13）LA= （2.14） （2.15）RA根据选用的RA1,RA2或RA3代入上式B与LB一般按齿顶圆作为终测圆计算:B= （2.16）LB= （2.17）2.1.4 齿形误差评定与分析 a. 齿形误差的评定用齿形误差曲线图表示齿形误差。曲线图的横坐标表示展开角度或展开长度L，纵坐标表示个测量点的齿形误差ffi（即展开长度的误差Li），见图2.1。如果被测齿形与理论渐开线没有差别，在记录图上记录为平行于横坐标的直线。在确定了齿形测量范围（A、B）之后，在此范围内作两条平行线分别与齿形误差曲线的上下两个最高点相切，平行线间的纵坐标格数乘以误
19、差放大比即可得到齿形误差ff。为了反映齿轮偏心等因素的影响，测量均布的四个齿面的齿形误差，以期最大值作为该齿轮的齿形误差，用来评定该齿轮的齿形质量是否合于要求。b. 齿形误差的分析对方程式L=b=(mzcos/2)全微分并取增量形式，可得 L=b+b （2.18） 或 L=-b。 （2.19） 展开长度的变化就是齿形误差，有上式可以看出，基圆半径的变化b或压力角的变化都是影响齿形误差的因素，其主要的工艺原因是刀具的齿形角有误差。由于齿形角误差在一般情况下可以认为是定值，所以，L与的关系是线性关系。如果没有其他的误差因素，仅有由于齿形角误差所造成的压力角误差，齿形误差的记录曲线是一条与横坐标有一
20、定夹角的倾斜直线。由以上分析可知，齿形误差由两部分组成：由压力角误差（或基圆半径误差b）引起的渐开线齿形的倾斜误差ff,以齿形误差曲线的中线Cc在测量范围内相对于横坐标的最大偏移量来度量；由机床传动链误差引起的渐开线齿形的形状误差ffx，沿中线Cc的方向左两条能包容齿形误差曲线的平行线，它们之间沿着横坐标的距离即为ffx。图2.2 齿形误差分析 c. 确定中线cc的方法 为了求出f和fx的数值，首先要确定中线cc的位置。(1).计算法：根据最小二乘法原理求出齿形误差曲线的拟合直线即为中线。表征直线方程的参数为直线的斜率,计算拟合直线的斜率K的方法为:在测得的曲线上取一系列点的坐标值(1, L1
21、 ),(2, L2 )(i,Li), 斜率计算式为: （2.20） 式中 Li： i点的展开长度增量； 、分别为及的平均值； n: 测量点的总数。这种方法的精度高，但计算较为复杂，一般为手工计算所不用，当测量系统由计算机控制和进行数据处理时常常用这种方法，这时可由测出的各个坐标值直接进行计算。(2).作图法：对于一般精度的测量，常常用目估作图法确定中线。即在所得的齿形误差曲线图上画一条直线，使在测量范围内，直线两边的齿形误差曲线与直线间所包容的面积相等，这条直线就是中线cc。 这种方法精度不高，但简单易性。而且目估的方向，对于一个熟练的测量者来说也不会偏离最小二乘法所确定中线的2度的范围，这是
22、测量精度所允许的。d. 基圆半径误差rb由式(2.18)的前一项可以知道,当仅有基圆半径误差rb时,齿形误差曲线是一条与横坐标有夹角的直线,由计算法求出中线的斜率即为基圆半径误差: rb=K （2.21）由作圆法确定中线后可以在曲线上直接量出倾斜误差fa,这时由下式计算基圆半径误差: rb=fa/ab （2.22）式中 fa-曲线图中倾斜误差的坐标值,单位为m; ab-曲线图中测量范围内展开角,单位为rab; Rb-基圆半径,单位m.2.2齿轮齿向测量的方法与误差分析2.2.1齿向误差的定义在分度圆柱面（允许在齿高中部测量）上，齿宽工作部分范围内（端部倒角部分除外）包容实际齿向线的两条最近的设
23、计齿向线之间的端面距离。2.2.2齿向误差测量方法(1). 标准轨迹法 测量仪器形成标准的螺旋运动与被测齿轮的螺旋线进行比较测量，齿向误差直接由测量装置指示出来。形成标准的螺旋线轨迹的装置可以是机械式的、光学机械式的，也可以是电子展成式的。(2). 坐标测量法螺旋线是一条空间曲线，可按照螺旋线形成原理分别测量齿轮转角和测头齿轮方向的位置，然后与相应的理论值进行比较，计算出齿轮向的误差；或者按照空间直角坐标沿螺旋线逐点测量其三个坐标值，然后计算出齿向误差。2.2.3齿向误差评定与分析齿向误差在一般情况下是由两部分组成的，即齿向线的位置误差和形状,如下图2.3所示。齿向线的位置误差也就是螺旋线角误
24、差的线值，用fh来表示。确定fh数值时要用最小二乘法回归出一条中线，在要求不十分精确的情况下也可以用作图法使中线两边曲线多包围的面积相等来确定中线的位置。包容实际齿向误差曲线且与中线平行的两条直线之间的距离（仍为齿轮端面距离，在F方向计算）即为形状误差，用fh来表示。将齿向误差分为位置误差和形状误差将有助于分析齿向的加工误差。由fh即可以求的螺旋角的误差，因为 tg=r/b (2.23)将此式微分并取增量形式，且（r）=fh，则 =(fh/b) cos*cos (2.24)式中b-齿宽工作部分。图2.4给出了两种典型的齿向误差曲线。图a是左、右齿面的齿向线位置误差fh数值相近而符号相同（偏向齿
25、体内的误差为负值），其螺旋角误差方向相反，主要是由于加工时刀具沿着工件轴线方向进给时，刀具的运动方向与工件轴线方向不平行所引起的，其不平行度由左、右齿面的齿向线位置误差的平均值来确定的，即： =（fhL+fhR）/2tga (2.25)图2.4是左、右齿面的齿向线位置误差fh的数值相近而符号相反，即左、右齿面螺旋角误差方向相同的情况。这主要是由于刀具轴向进给方向相对于工件轴线倾斜所造成的，其倾斜度按左、右齿面齿向线位置误差的绝对值之平均值来确定，即：=fhL+fhR/2 （2.26）工件的安装误差也会造成工件轴线相对于刀具轴向进给方向倾斜，而且二者相对的倾斜度是工件转角的函数，这就导致一个齿轮
26、上各个齿的齿向误差数值不同。图2.3齿向误差评定法图2.4齿向误差曲线由于机床传动链的传动比不准确也会造成fh的值相近而异号的误差，因此在分析工艺误差的时候要结合具体加工条件进行分析。当左、右齿面的齿向误差曲线较大，fhL的值也相差较大，则是兼有几种工艺误差因数的综合作用，可先找出主要工艺误差因数，再按照任一齿面的fh值对两齿面fh的平均值之间来估算其它工艺误差的因数。齿向误差的形状误差 ff 是由于切齿加工中刀具相对于工件轴线移动的导轨的直线度误差及轴向进给丝杠的轴向窜动等因数所引起。2.3 总体方案设计 本设计采用标准轨迹法进行齿轮齿形齿向的误差测量，将被测齿轮的实际齿形与仪器复现的理论渐
27、开线进行比较从而得出误差的测量方法，运动的合成经参数设置完成后计算机自动进行计算，控制控制系统发出指令脉冲，驱动执行机构完成相应的运动，硬件数据采集系统从安装在滑架上的测头采集数据，送入计算机进行计算，得出误差结果，转化为图形和数字量形式的结果输出。根据系统的特点，对软件的编写拟采用可视化编程语言Visual C+6.0进行开发，因为该语言执行速度快，人机界面友好，具有较高的操作系统访问权。齿形测量程序设计时主要完成齿形测量中的数据采样和结果的处理，并根据测量算法得到齿廓总偏差、齿廓斜率偏差、齿廓形状偏差和齿廓误差曲线，通过对齿形误差测量方法的分析并结合机械部分运动机理，齿形误差测量的理论方方
28、法采样坐标法；齿向测量程序设计时主要完成齿向测量中的数据采样和结果的处理，并根据测量算法得到齿向总偏差F、齿向斜率偏差fh、齿向形状偏差ff和齿向误差曲线，通过对齿形误差测量方法的分析并结合机械部分运动机理，齿向误差测量的理论方方法采样标准轨迹法。最后所有的误差结果以文字和图形的方式显示在屏幕上，而且用户的所由参数以对话框的形式由用户通过键盘输入。4 EFRS-401MZ齿轮测量机软件设计3 板卡操作4 EFRS-401MZ齿轮测量机软件设计4.1开发软件简介9 EFRS-401MZ齿轮测量机的软件设计拟采用VisualC+6.0语言进行编制。 Visual C+6.0是Microsoft公司
29、开发的基于C/C+的集成开发工具，它是Visual Studio中功能最为强大、代码效率最高的开发工具。另外，Visual C+6.0还提供了很多的向导。MFC提供了一些新的类，提供了更强大的数据访问功能，微软基础类库MFC（Microsoft Foundation Classes）有三个基本的架构：a.单文档b.多文档c.对话框本设计采用基于单文档视图的框架结构来实现软件编程。4.2 用户需求整个软件设计的基本要素包括：软件设计的目的、设计实现的方法、软件设计的内容。软件设计就是要利用各种设计方法把要设计的内容有机的结合起来以实现软件设计的目的。在本课题中，系统软件设计的目的是实现测量齿轮齿
30、形和齿向的误差，并且要有良好的人机界面，使用软件操作简单明了，系统运行安全稳定。软件设计的内容包括：齿形采样程序设计、齿向采样程序设计、齿形误差的分析与计算、齿向误差的分析与计算、齿形和齿向误差结果数据的显示等。软件设计的方法有很多种，不同的设计方法就有不同的效果，这是软件设计的关键。 根据齿轮测量机这一要求，程序必须具有实时性并且能够对计算机的接口进行编程并加以控制；在软件设计中，用户的界面是否良好，直接关系到人们的使用效果和整个仪器的的实用性，根据本测量系统自身的特点，为了设计开发一个方便美观利于操作者使用的用户界面，具有人机交换的功能，整个系统界面使用VisualC+6.0编程语言来实现
31、，因为VisualC+6.0语言具有强大的接口访问能力，并且能够进行计算机的中断控制，同时VisualC+6.0语言运行速度快，占用的计算机的资源相对较小，所以对于计算机控制来说，使用VisualC+6.0语言进行编程是最佳的选择，同时VisualC+6.0是一种可视化的、面向对象的、采用事件驱动结构的高级程序设计语言，可视化可以使开发人员不必为界面设计 西安工业大学学士学位论文而编写大量的程序代码，只需要按设计要求屏幕布局，用系统提供的工具在屏幕上画出各个部件，并设置这些对象的属性即可生成相应的程序。从而大大的提高了程序设计的效率，并为每个对象赋予应有的属性，是对象成为实在的东西，在设计对象
32、时，不必编写建立和描述每个对象的程序代码，这样可以使程序设计结构更加严谨，设计效率大大提高。传统的编程是面向过程，按规定的顺序进行的，程序设计人员总是在关心什么时候会发生什么事情，而用事件驱动方式设计程序时，程序员不必给出按精确次序执行的每个步骤，只是编写相应的用户动作的程序，这些程序都是由用户启动的事件来激发，从而大大降低了编程的难度和工作量，提高了编程效率。 通过以上的分析，本次软件采用VisualC+6.0语言来实现。这样既可以实现在机测量的硬件控制，又具有优美大方的操作界面10。4.3软件的界面设计测量系统软件要求具有友好的人机对话界面，齿轮的相关参数、最终结果的显示等都需要界面来实现
33、。由于测量软件的编写采用VisualC+6.0，而VisualC+6.0是一种可视化编程语言，它具有设计方便、界面美观大方、易于控制的特点，完全可以满足设计需要。 在本设计中，采用单文档滚动视图的方法来实现。4.3.1界面应具备的功能元素 由于要进行齿形与齿向的测量，主界面应包括以下单元:a.被测工件的基本参数，即工件序号、齿数、模数等等，这些信息在参数设置完成后被保存，在结果输出中显示。因此在进行对话框的设置时主要添加静态文本控件（static text）以及编辑框(Edit box)两大类，单击完成后软件自动从编辑框中读取数据保存在地址变量中，还应添加按钮（pushbotton）来实现。b
34、.主界面显示的测量结果。结果的输出形式有两种：一是表现形式为数字量的一个误差值。二是误差曲线图，本设计中采用如下绘图指令：选择CDC派生类中的CpaintDC指令，绘图在WM_PAINT消息的响应函数OnPaint()中进行。绘图使用的设备对象就是CpaintDC类对象。一条曲线可以看作是由许多条短直线组成的，在此测量中，横坐标表示采样点，纵坐标表示每一个采样点的误差值，由于采样点足够多，故只需在每两个采样点间绘出直线，其最终的连接图形即为误差曲线。其绘图指令为：dc.MoveTo(x,y); 将画笔的起始点移至(x,y)坐标。dc为指向指定的装置. dc.LineTo(x,y); 从(x,y
35、)画直线至(x,y) dc.TextOut(x,y,“xxxx”); 在（x,y）坐标中输出文字“xxxx”。 c.进行零位调整时采用了进度条显示选项，设计时在界面中添加进度条控件，它是用来显示操作过程进度的窗口，对应的常用函数如下：void SetRange(short nLower,short n Upper); 设置进度条范围函数。void GetRange(int&nlower,int&nUpper); 得到进度条范围函数。int SetPos(nit nPos); 设置当前进度条函数。 nLower 为进度条下限，nUpper 为进度条上限。 d.测量选项中有左右齿面的测量选择，故还
36、应添加单选按钮，对应CBOTTON类。 void SetCheck（int nCheck）; 设置按钮选中。 void GetCheck(); 获取按钮选中状态。4.3.2具体界面设计 4.4总体程序流程图 开 始系统初始化上电 参数设置 保存参数调整齿轮与测头位置采集光栅值 读数据 数据运算N初值为零？ Y 读6110数据齿向测量齿形测量 进入测量子程序 数据运算 仪器调整生成运动控制指令 读测量键N 开始测量？ Y 运动合成 采集数据 启动A/D转换N 转换结束？ Y读数据 得单次采样值 读光栅示值NX2-X1齿面宽度？ Y数据采集结束 数据处理 显示误差结果测量结束图4.6 总体流程图
37、这是总体程序流程图11，可以反映出整个测量过程的基本流程和操作步骤，首先进入测量界面，初始化完毕后开始参数设置并保存，接着进入测量主程序，在接收用户选择测量选项后开始测量，系统自动实现数据的采集并送入计算机进行数据运算，最后将计算的结果以数字和图形化的方式输出。4.5分功能模块的实现4.5.1 齿形测量程序流程设计 开 始系统初始化上电 仪器调整 选择操作界面 参数设置 测量齿面选择采样并完成数据处理 结果的显示和评定 结束图4.7 齿形测量程序流程图 齿形测量程序完成齿形测量中的数据采集并根据相应的算法对数据进行处理，采样时主要读取数据采集卡的转换数据和计数卡的计数脉冲个数，实现采样。利用V
38、isualC+6.0语言来编程实现，整个测量程序框架图如4.7所示。4.5.2 数据处理程序流程设计数据处理程序主要是根据计算机采样得来的数据使用求平均值法求齿廓总偏差，根据最小二乘法求齿廓形状偏差、齿廓斜率偏差。数据处理程序流程图如图4.8： 齿廓总偏差的计算方法：先对所有项的测量结果求平均值，再用每一点的实测值与平均值相减求得每一项的误差值，最终把每一项的误差值再求一次平均即得到齿廓总偏差。齿廓形状偏差与齿廓斜率偏差在第二章中已作介绍。 a. (4.1) b. (4.2) c. (4.3) 式中：为第一次求得的平均值； 为每一项求得误差值； 为齿廓总偏差。 初始化参数取采样数据长度根据T轴移动长度及评定终点和起点确定评定终点n1和起点n2n1n2?N=（n1n2）/2nm=n1-n2+1取n点对应的误差计算每个采样点误差和n点对应的误差的偏差求所有偏差的和除以nm得到总偏差对nm个点根据最小二乘法确定中线c的斜率k和在y轴的截距由ykxb及实际采样点处的偏差求形状偏差和斜率偏差返回计算结果及测量值返 回图4.8 数据处理程序流程图4.5.3 数据采样流程及部分程序代码 初始化给6040基地址+2写控制程序读基地址控制变量Y&0X40=1?读基地址+3的数据送给Ldata送给Ldata 读基地址+4的数据送给HdataLdata+