曲軸軸線同軸度自動(dòng)測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)[帶圖紙].doc

1曲軸軸線同軸度自動(dòng)測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)學(xué)生：宋力指導(dǎo)老師：周光永(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，長(zhǎng)沙410128)摘要：本文介紹了曲軸軸線同軸度誤差自動(dòng)檢測(cè)儀設(shè)計(jì)的詳細(xì)過(guò)程，其中運(yùn)用最小二乘法原理建立了曲軸軸線同軸度誤差檢測(cè)原理的數(shù)學(xué)模型，對(duì)檢測(cè)裝置的組成部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析及運(yùn)算，提出了多套設(shè)計(jì)方案，并選擇其中一種進(jìn)行了詳細(xì)地說(shuō)明和計(jì)算，包括對(duì)床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)的選擇、測(cè)量裝置的選擇、對(duì)主要的傳動(dòng)部件進(jìn)行計(jì)算和校核，并列出了多個(gè)圖表進(jìn)行補(bǔ)充說(shuō)明，還繪制了檢測(cè)系統(tǒng)原理圖、組成聯(lián)系圖、檢測(cè)裝置的裝配圖和部分零件圖。根據(jù)原理編寫了對(duì)已采集數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理的程序。關(guān)鍵詞：同軸度誤差；數(shù)學(xué)模型；自動(dòng)檢測(cè)及數(shù)據(jù)分析THEDESIGNOFAUTOMATICDETECTORFORCOAXIALITYOFCRANKSHAFTStudent:SONGLiTutor:ZHOUGuang-yong(OrientalScienceTechnologyCollegeofHunanAgriculturalUniversity,Changsha410128)Abstract:Thispaperintroducedtheaxisofthecrankshaftcoaxialityautomaticallydetecterrorsindetailtheprocessofhomedesign,accordingtotheprincipleofleastsquarestoestablishtheaxisofthecrankshaftcoaxialityerrordetectionprincipleofmathematicalmodelofdetectiondeviceshavebeenanintegralpartofdetailandputforwardanumberofsetsofdesignoptions,andselectoneofadetailedexplanationandcalculation,includingthebedofthestructuraldesign,thechoiceofdrivingmotor,thechoiceofmeasuringdevices,themaincomponentsofthecalculationoftransmissionandchecking,andsetoutanumberaddedtothechart.Drawingaschematicdiagramdetectionsystem,composedoflinkedmaps,detectiondevicesandpartsassemblydiagram.Preparedinaccordancewiththeprincipleofthecalculationhastodealwithdatacollectionprocedures.Keywords:coaxialityerror；mathematicalmodel；automaticdetectionandthedataanalysis；2目錄摘要1關(guān)鍵詞11前言21.1選題研究意義21.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.3課程研究?jī)?nèi)容32形位誤差檢測(cè)原理32.1形位誤差檢測(cè)的特點(diǎn)32.2形位誤差檢測(cè)的基本原則42.3同軸度測(cè)量的數(shù)學(xué)模型52.4最小二乘法測(cè)量72.4.1測(cè)量原理72.4.2計(jì)算機(jī)處理程序83方案論證103.1方案一103.2方案二113.3方案三113.4小結(jié)114檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)114.1測(cè)量部分114.2計(jì)算機(jī)控制處理及測(cè)量過(guò)程124.3機(jī)械部分134.3.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇134.3.2工件的定位194.3.3機(jī)身設(shè)計(jì)194.3.4導(dǎo)軌截面設(shè)計(jì)214.3.5滾珠絲杠螺母副設(shè)計(jì)234.3.6滾動(dòng)軸承的選擇2634.3.7傳感器支架彎度校核285結(jié)論28參考文獻(xiàn)29致謝301前言1.1選題研究意義自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)是自動(dòng)化科學(xué)技術(shù)的一個(gè)重要分支科學(xué),它在儀器表的使用、研制、生產(chǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門綜合性技術(shù)。自動(dòng)檢測(cè)就是在檢測(cè)和檢驗(yàn)過(guò)程中完全不需要或僅需要很少的人工干預(yù)而自動(dòng)進(jìn)行并完成的?，F(xiàn)實(shí)自動(dòng)檢測(cè)可以提高自動(dòng)化水平和程度，減少人為干擾因素和人為差錯(cuò)，可以提高生產(chǎn)過(guò)程或設(shè)備的可靠性及運(yùn)行效率。形位誤差對(duì)零件的使用功能有很大的影響，為了保證零件的互換性和精度等要求，不僅要控制尺寸誤差和表面粗糙度，還必須控制零件的形位誤差。在加工過(guò)程中，由于機(jī)床、夾具、刀具、工件所構(gòu)成的工藝系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)受力變形、熱變形、振動(dòng)及磨損等情況，在其影響之下被加工零件的幾何要素不可避免地將會(huì)產(chǎn)生誤差、波度和表面粗糙度。零件的形位誤差會(huì)影響零件的功能要求、配合性質(zhì)和裝備性質(zhì)，所以，零件的形位誤差對(duì)其工作性能的影響一定不能忽視，它是衡量機(jī)器、儀器產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。我國(guó)汽車工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的需要量越來(lái)越大。曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的幾大基本組件之一，其加工質(zhì)量關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)整體的質(zhì)量，可以說(shuō)曲軸尺寸及形位參數(shù)直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。因此，在控制曲軸的加工質(zhì)量上，這些參數(shù)是主要的檢測(cè)對(duì)象。在加工曲軸時(shí)對(duì)其曲軸軸線的同軸度要求較高。同軸度誤差會(huì)使曲軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)造成發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的振動(dòng)，而振動(dòng)對(duì)機(jī)器的正常工作有很大影響，由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大、轉(zhuǎn)速高，造成機(jī)器軸不對(duì)中，會(huì)帶來(lái)一系列的嚴(yán)重問(wèn)題：一是增加了軸承所受的力，軸承會(huì)過(guò)早地發(fā)生損壞，縮短了軸承的使用壽命；二是增大了聯(lián)軸器的磨擦，使聯(lián)軸器處磨擦增大，會(huì)使機(jī)器的能源使用效率顯著下降，提高了運(yùn)營(yíng)成本；三是縮短了機(jī)器壽命，4由不對(duì)中所產(chǎn)生的額外的力，會(huì)使轉(zhuǎn)軸發(fā)生往復(fù)移動(dòng)，這樣活動(dòng)性的動(dòng)作會(huì)顯著地縮短機(jī)器的壽命；四是不對(duì)中會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)軸密封產(chǎn)生特別嚴(yán)重的影響。為適應(yīng)我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展的需要，改變汽車工業(yè)生產(chǎn)中檢測(cè)手段落后的局面，研制具有高新技術(shù)含量的在線檢測(cè)儀器，顯然有著重要意義。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來(lái)，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，工業(yè)生產(chǎn)趨向于集成化，專業(yè)化，標(biāo)準(zhǔn)化。機(jī)械工業(yè)中的在線檢測(cè)，從狹義上講，是指在機(jī)械加工生產(chǎn)線上，加入某一環(huán)節(jié)，以便對(duì)加工生產(chǎn)中的某些參數(shù)或工況進(jìn)行檢測(cè)。國(guó)內(nèi)外曲軸主軸軸線的生產(chǎn)加工自動(dòng)化程度明顯提高，多有主動(dòng)測(cè)量裝置，加工精度高，其尺寸及形位參數(shù)在加工時(shí)就予以保證了。同軸度誤差常見(jiàn)的測(cè)量方法有坐標(biāo)法、對(duì)徑雙測(cè)頭測(cè)量法、反向法和壁厚差法。這些測(cè)量方法都是在通用測(cè)量器具上如圓度儀、坐標(biāo)測(cè)量?jī)x、分度頭或以平板為基準(zhǔn),利用V型塊和指示器進(jìn)行測(cè)量。較先進(jìn)的還有激光的非接觸測(cè)量，用CCD獲取衍射條紋圖象從而獲得同軸度誤差值。1.3課程研究?jī)?nèi)容這次設(shè)計(jì)的課題是曲軸軸線同軸度誤差自動(dòng)測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)。同軸度誤差是用于限制被測(cè)要素對(duì)基準(zhǔn)要素的軸線同軸的位置誤差。就實(shí)際價(jià)值而言，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)零件，曲軸軸線同軸度誤差會(huì)使曲軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)造成發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的振動(dòng)，而振動(dòng)對(duì)機(jī)器的正常工作有很大影響，由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大、轉(zhuǎn)速高，造成機(jī)器軸不對(duì)中，會(huì)帶來(lái)一系列的嚴(yán)重問(wèn)題，這對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)性能及其壽命都有重要影響，因此利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制其誤差具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本次設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型是用最小二乘法建立的，最小二乘法常被應(yīng)用在誤差檢測(cè)的建模方面，因此本次設(shè)計(jì)具有一定的理論基礎(chǔ)和實(shí)際意義。就目前國(guó)內(nèi)同軸度誤差測(cè)量的狀況來(lái)看，開(kāi)發(fā)出的設(shè)備主要都是運(yùn)用在外圓，即軸類零件的圓度和同軸度誤差的檢測(cè)。同軸度誤差常見(jiàn)的測(cè)量方法有坐標(biāo)法、對(duì)徑雙測(cè)頭測(cè)量法、反向法和壁厚差法。這些測(cè)量方法都是在通用測(cè)量器具上如圓度儀、坐標(biāo)測(cè)量?jī)x、分度頭或以平板為基準(zhǔn),利用V型塊和指示器進(jìn)行測(cè)量。較先進(jìn)的還有激光的非接觸測(cè)量，用CCD獲取衍射條紋圖象從而獲得同軸度誤差值。但這些方法都不適應(yīng)在線測(cè)量的要求。本次設(shè)計(jì)要求解決的問(wèn)題是完成發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸線同軸度誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)。說(shuō)明書(shū)中的主要內(nèi)容是檢測(cè)裝置機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而計(jì)算機(jī)的控制和電氣部分只5是稍微做介紹。2形位誤差檢測(cè)原理2.1形位誤差檢測(cè)的特點(diǎn)第一個(gè)特點(diǎn)就是加工后測(cè)量。形位誤差涉及到某方面的全部尺寸，所以只能在加工完成后進(jìn)行測(cè)量。例如，在機(jī)床上加工圓柱體，其圓度誤差與每個(gè)截面上的直徑尺寸有關(guān)，所以，其圓度誤差只有在加工完成后才能被測(cè)量出來(lái)。第二個(gè)特點(diǎn)就是多尺寸測(cè)量。由于形位誤差涉及到某方面的全部尺寸，為了獲得全部或較多的的尺寸信息，可用下面良種方法實(shí)現(xiàn)：（1）少傳感器測(cè)量。例如用一個(gè)測(cè)量直徑的傳感器并用旋轉(zhuǎn)法去掃描測(cè)出某個(gè)圓周上各點(diǎn)的直徑，從而得出該圓周上各點(diǎn)的直徑信息，然后可找出該截面上的圓度誤差。（2）多傳感器測(cè)量。如前例中，可用多個(gè)測(cè)量直徑的傳感器同時(shí)測(cè)量。采用的傳感器越多，獲得的信息越多，測(cè)量精度越高，否則相反。對(duì)于某個(gè)具體問(wèn)題，要經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后方可確定。第三個(gè)特點(diǎn)是數(shù)據(jù)處理。由于形位誤差涉及到某個(gè)方面的全部尺寸，當(dāng)獲得信息后，還要經(jīng)過(guò)運(yùn)算后才能求出形位誤差，也就是說(shuō)，形位誤差不能直接測(cè)量出來(lái)。例如，確定某圓柱體的圓度誤差。首先測(cè)出某個(gè)截面上的諸多半徑R，然后找出最大半徑Rmax和最小半徑Rmin，而該圓截面上的圓度誤差就是兩者之差=Rmax-Rmin。對(duì)于一個(gè)圓柱體的圓柱面來(lái)說(shuō)，還要測(cè)出眾多的截面上的圓度誤差，從中找出最大誤差max，就是被測(cè)圓柱體的圓度誤差。2.2形位誤差檢測(cè)的基本原則檢測(cè)形位誤差的具體方法，隨檢測(cè)對(duì)象的特點(diǎn)、精度要求以及設(shè)備條件不同，可