【數(shù)控技術(shù)應(yīng)用開題報告：臥式齒圈徑向跳動檢查儀設(shè)計4700字（論文）】

PAGEPAGE6數(shù)控技術(shù)應(yīng)用開題報告：臥式齒圈徑向跳動檢查儀設(shè)計一、立論依據(jù)本課題的目的和意義齒圈徑向跳動誤差的測量可以使用齒輪徑向檢查儀、萬能測齒儀、普通的偏擺檢查儀等進行測量。本次設(shè)計采用齒輪徑向跳動檢查儀作為機械部分基礎(chǔ)，引入單片機、步進電機、傳感器等進行創(chuàng)新性改造和設(shè)計。信息技術(shù)與機械加工技術(shù)的緊密結(jié)合是提升裝備制造業(yè)競爭力的重要途徑，裝備制造業(yè)與軟件、汽車電子、機床電子、智能儀表、計算機等眾多電子領(lǐng)域的發(fā)展緊密相連，信息產(chǎn)業(yè)與裝備制造業(yè)的融合是實現(xiàn)信息化與工業(yè)化融合的重要途徑之一?！笆晃濉毙畔⒓夹g(shù)改造裝備制造業(yè)的重點在兩個方面,一方面加快產(chǎn)品的數(shù)控化、智能化和人性化的水平;另一方面，充分利用CAD、CAM、CAPP、PLM、PDM等技術(shù)手段，提高裝備制造過程的智能化水平。我國是一個制造業(yè)大國，尚處于工業(yè)化進程之中，在未來相當(dāng)長的時期里，制造業(yè)仍將在國民經(jīng)濟中占主導(dǎo)地位。在新一輪國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，我國正逐步成為世界最重要的制造業(yè)基地之一。然而目前我國裝備制造業(yè)的整體水平與發(fā)達國家相比尚有較大的差距，尤其是在戰(zhàn)略必爭裝備技術(shù)與競爭前核心技術(shù)、基礎(chǔ)制造裝備與成套關(guān)鍵裝備制造技術(shù)等方面差距更大，這種差距又主要體現(xiàn)在先進裝備的自主設(shè)計與獨立制造能力差，成套與系統(tǒng)集成、優(yōu)化能力差，技術(shù)創(chuàng)新和集成創(chuàng)新能力差。這些差距已經(jīng)成為制約我國制造業(yè)乃至其他行業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸問題之一。應(yīng)用信息技術(shù)改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)互動發(fā)展的過程，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造提升以信息產(chǎn)業(yè)作為支撐技術(shù)基礎(chǔ)，同時也為信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了巨大的市場空間。普通機械式齒圈徑向跳動檢查儀不僅存在測量步驟繁瑣的問題,而且存在著使用壽命短、故障率較高、精度無法保證等缺陷,只有通過對普通機械式齒圈徑向跳動檢查儀智能化改造才能更好的解決此類問題。這不僅能夠提升產(chǎn)品信息化水品，提高效率，還可以增強此類產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的競爭優(yōu)勢，提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平。隨著企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量、工藝控制要求的提高，對生產(chǎn)過程測控的齒圈徑向跳動檢查儀的要求也更高，但齒圈徑向跳動檢查儀的基本功能無法滿足實際生產(chǎn)現(xiàn)場的要求，如對不同型號的齒輪、齒輪的不同部位、不同的組合比例等，就要求提供不同的測量精度，對不同材料進行判斷，從而提供不同的測量信息，并生成一個實際生產(chǎn)過程中檢測質(zhì)量的綜合校驗參數(shù)。為保證使用準確度，操作人員隨時檢測齒輪精度，我們可以采用智能化改造的齒圈徑向跳動檢查儀，作為齒輪精度的數(shù)據(jù)采集和允差判定控制。采用傳感器方式對誤差輸出的模擬量進行A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，精確度可達到國家標(biāo)準。同時該儀表集數(shù)據(jù)采集處理、數(shù)據(jù)顯示和自動控制為一體，輸入輸出接口均采用光電隔離技術(shù)，有較好的抗干擾能力。操作簡單方便，實現(xiàn)了全過程控制智能化。通過這次畢業(yè)設(shè)計能使我達到基本知識、基礎(chǔ)理論、基本技能(三基)和運用知識能力、文獻檢索能力、實驗測試能力、計算機應(yīng)用能力、外語能力、制圖能力(六個能力)以及文化素質(zhì)、思想品德素質(zhì)、業(yè)務(wù)素質(zhì)(三個素質(zhì))的訓(xùn)練，培養(yǎng)運用所學(xué)的專業(yè)知識和技術(shù)，研究、解決實際問題的初步能力。對實現(xiàn)齒輪測量儀器的自動化和機電設(shè)備的一體化有著重要的實踐意義。二、文獻綜述國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài)此次畢業(yè)設(shè)計主要涉及到的是機械產(chǎn)品的智能化改造，也就是計算機或者單片機、PLC在傳統(tǒng)機械上的應(yīng)用。齒輪齒圈徑向跳動檢測方法，目前在現(xiàn)場主要仍然采用簡單的齒圈徑向跳動來進行檢查，或自行采用頂尖座和指示表組合、或采用萬能測齒儀來人工操作進行檢測。檢測精度人為因素較大。近年的國內(nèi)外生產(chǎn)的先進齒輪雙面嚙合檢查儀，配上計算機，經(jīng)過測量數(shù)據(jù)處理后，能自動進行測試。從生產(chǎn)廠家來看，目前國內(nèi)廠家也仍然在生產(chǎn)機械式齒輪齒圈跳動檢查儀，電子式的非常少見。但是多功能測試儀等情況時有電子式的，這也說明單功能檢查儀改造成電子式的相對多功能改造來說不合算，成本無法保證。用戶也不愿意為了簡單的齒圈跳動檢查儀花更多錢購買電子式的，盡管在精度和操作上會有提高，但是通過提高工作人員技術(shù)水品，同樣能夠達到效果。國外的情況和國內(nèi)也有類似，一般也是綜合機型智能化的比較多。在測試技術(shù)上，我國水品和國際水品雖然有差距，但是并不是很大。在齒輪的各種加工方法中,齒輪加工誤差都是來源于組成工藝系統(tǒng)的機床、夾具、刀具和齒坯本身的誤差及其安裝調(diào)整等誤差,這些誤差必然會轉(zhuǎn)到被加工齒輪上,而在齒輪傳動過程中,齒輪上已形成的加工誤差也必然會周期性的反映出來,從而影響齒輪傳動的使用要求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代機械設(shè)備的功能越來越強,其運動關(guān)系和結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜,因而對其質(zhì)量檢驗、運動關(guān)系和強度等檢測儀器的要求也越來越高,要求測量的參數(shù)也越來越多。普通機械式齒圈徑向跳動檢查儀不僅存在測量步驟繁瑣的問題,而且存在著使用壽命短、故障率較高、精度無法保證等缺陷,只有通過對普通機械式齒圈徑向跳動檢查儀智能化改造才能更好的解決此類問題。這不僅能夠提升產(chǎn)品信息化水品，提高效率，還可以增強此類產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的競爭優(yōu)勢，提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平。齒輪跳動檢查儀經(jīng)改造后并配以電子計算機,實現(xiàn)了測量數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示和測量結(jié)果的可自動處理,實踐表明該方法是可行的。并且,改造所需的基本硬件少,改造周期短。如果改用不同的測量軟件程序還可以同時智能化改造齒輪的其它誤差測量儀,如齒距儀、基節(jié)儀等,所以平均費用小、經(jīng)濟效益高。改造后的測量儀對測量的精度也略有提高,且操作方便,造價低廉,對實現(xiàn)齒輪測量儀器的自動化和機電設(shè)備的一體化有著重要的實踐意義。我想，隨著技術(shù)水平的提高，以及測試的多樣性，今后多功能、綜合性、智能化的測試儀器會越來越多，但是像齒輪齒圈徑向跳動檢查儀這樣單功能的測試儀器并不會消失，對于小型企業(yè)、研究單位，這樣的儀器仍然很有用武之地，并且隨著信息技術(shù)的發(fā)展，智能化改造一臺機械式測試儀的成本會越來越低，今后的產(chǎn)品必定是機電一體化的。所閱文獻的查閱范圍及手段所查閱的文獻主要涉及機械公差技術(shù)、測試技術(shù)、單片機的應(yīng)用以及編程等。手段主要有：一、查閱大學(xué)期間學(xué)過的相關(guān)書籍，測試技術(shù)、計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)幾何量公差與測量技術(shù)等；二、到遼東學(xué)院圖書館利用查詢系統(tǒng)查找相關(guān)書籍；三、登陸東北大學(xué)圖書館網(wǎng)站，進入東北大學(xué)已經(jīng)購買的論文、期刊等數(shù)據(jù)庫進行查找；參考文獻1．王立鼎．單面展成磨齒法齒輪齒圈徑向跳動成因的研究[J]，光學(xué)機械,1990，6-18．2．韓少軍，黃然．齒輪齒圈徑向跳動的智能化測量[J]，機械制造與研究,2004，33-523．王鈞，李紅玲．C++Builder經(jīng)典范例50講[M]，北京科學(xué)出版社,2003，1-316．4．謝誠譯，雁心校．齒輪齒圈徑向跳動和原始齒形位移自動檢驗和分組裝置[J]，測量技術(shù)，109-124．5．李坤淑，韓照波．齒圈徑向跳動測量誤差分析及處理[J],機械研究與應(yīng)用，2007，6．何橋．計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)[M]，電子工業(yè)出版社，2004，1-312．7．何立民．MCS-51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M]，北京航空航天大學(xué)出版社，1994，1-312．8．曹林琳，曹橋媛．單片機原理和接口技術(shù)[M]，國防科技大學(xué)出版社，2000，1-264．9．劉品，張也晗．機械精度設(shè)計與檢測基礎(chǔ)[M]，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003，1-289．10．張玉，劉平主編．幾何量公差與測量技術(shù)[M]，東北大學(xué)出版社，1999，1-266．11．趙慶海．檢查技術(shù)與工程應(yīng)用[M]，化學(xué)工業(yè)出版社，2005，5-126．12.楊寧，等.單片機與控制技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.13．HuangSC，HuangYM，ShiehSM．Vibrationandstabilityofarotatingshaftcontainingatransersecrack[J]，JSoundandVibration，1993，162(3)：387-401．14．GanYongli.Theexperimentinstructorofgeometrymeasuretoleranceandexamination[M].Shanghai:Shanghaiscienceandtechnologypress,1995，204-380．15．WangLiding.studyonthecausesfordiameterrunoutofpitchcircleingear2grindingbysingle2sidegeneratingmethod[J].OpticsMachine,1990，50-128．16．WangJun,LiHongling.Theclassicalexemplification50lessonsofC++Builder[M].ShanghaitheSciencePress,2003，10-312．17.S.J.BuckleyandS.S.MurthyIEEEExpert,January-February,1997,pp.23.18.M.NoamandS.Moriches,“CooperativeSchedulingIfZEEEanditsApplicationtoSteelmakingProcesses,vol.38,no.2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三、研究內(nèi)容1．課題的構(gòu)想與思路齒輪齒圈徑向跳動誤差是指在被測齒輪一轉(zhuǎn)范圍內(nèi),測量儀的測頭在齒槽內(nèi)與齒高中部雙面接觸,測頭相對于齒輪基準軸線的最大變動量它是齒輪誤差測量中的一個重要誤差量,主要用來評定由齒輪幾何偏心所引起的徑向誤差。很顯然,齒輪齒圈徑向跳動誤差過大對于齒輪的工作平穩(wěn)性、運動精度和工作時產(chǎn)生的噪聲都會有很大的影響。而只有精確地和高效地測量了齒輪齒圈徑向跳動誤差,才能判斷齒輪齒圈徑向跳動誤差是否在合理的誤差范圍內(nèi),保證今后齒輪能夠在正常的穩(wěn)定的情況下工作。齒輪齒圈徑向跳動誤差的測量通常在齒輪跳動檢查儀上進行。測量時,把被測齒輪用心軸安裝(在兩頂尖架的頂尖之間被測齒輪軸則直接安裝在)兩頂尖間,用心軸軸線模擬體現(xiàn)該齒輪的基準軸線,使測頭在齒槽內(nèi)于齒高中部雙面接觸。測頭有球形和錐形等幾種形式,其尺寸大小應(yīng)與被測齒輪的模數(shù)相協(xié)調(diào),以保證測頭在齒高中部雙面接觸球形或錐形測頭安裝在指示表的測桿上,用它逐齒測量它相對于齒輪基準軸線的變動量,其中最大值與最小值之差即為齒圈徑向跳動。雖然用以上這種測量方法來測量齒輪齒圈徑向跳動誤差是絕對可行的和可靠的,但測量時與測量后的工作相當(dāng)繁瑣。而且,它對測量人員的專業(yè)技術(shù)知識要求很高,即使是由一名技術(shù)熟練的測量人員去逐齒測量,之后借助于計算機來分析處理這些測量數(shù)據(jù),對于工作量也沒能有太大的改觀?？傊?測量的精度低、效率低是采用該機械式測量儀測量齒輪齒圈徑向跳動誤差的一個最大缺陷?？紤]到運用齒輪跳動檢查儀測量齒輪齒圈徑向跳動誤差的如此缺陷,我們可以對原齒輪跳動檢查儀進行智能化改造,引進單片機、步進電機等,使測量結(jié)果數(shù)據(jù)化,并能適應(yīng)于動態(tài)顯示測量數(shù)據(jù),對測量數(shù)據(jù)也可進行后續(xù)的處理與分析,得到分析后的結(jié)果。此外,我們還可以編譯科學(xué)的軟件程序,能夠得到一個良好的人機交互界面,使測量工作更加輕松、高效。2．主要設(shè)計內(nèi)容齒輪跳動檢查儀經(jīng)改造后并配以單片機,能夠?qū)崿F(xiàn)測量數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示和測量結(jié)果的可自動處理。主要設(shè)計內(nèi)容為：步進電機自動控制；測試數(shù)值的傳感器、中間轉(zhuǎn)換、單片機處理設(shè)計處理好這里的關(guān)系；輸入和輸出裝置的設(shè)置；鍵盤和顯示器選擇設(shè)計；機械部分根據(jù)測量范圍設(shè)計出主要零部件的尺寸。擬解決的關(guān)鍵技術(shù)在智能化改進過程中，有幾個關(guān)鍵部分需要解決，由于機械部分技術(shù)已經(jīng)成熟，所以主要是數(shù)字部分以及數(shù)字部分與機械部分銜接的技術(shù)問題。一、原機械式齒輪齒圈徑向跳動檢查儀測量時使用百分表，現(xiàn)在我們需要用傳感器來代替其發(fā)揮功能，這是就牽涉到用什么傳感器，置于什么位置；二、經(jīng)過傳感器后，信號通過怎樣的過程傳導(dǎo)給單片機進行處理，其中的A/D轉(zhuǎn)換怎樣處理；三、單片機的程序設(shè)計問題；4．總體設(shè)計方案此設(shè)計主要是將原機械式徑向跳動測試儀進行智能化改造，且主要是測試部分進