曲軸軸頸圓度自動檢測儀的設計說明書[帶圖紙].doc

1曲軸軸頸圓度自動檢測儀的設計學生：李光芒指導老師：周光永（湖南農業(yè)大學東方科技學院長沙410128）摘要：本次設計主要運用在線檢測原理使用傳感器同時測量曲軸主軸頸的圓度誤差。曲軸圓度誤差是形位誤差中必不可少的一個測量方面，它直接影響發(fā)動機的各個性能。伴隨著科學技術的發(fā)展，生產現(xiàn)場對形位誤差測試的要求不斷提高，一些原有的測試手段已不能滿足產品的需要?；谶@種情況下，本次設計采用頂尖定位，三爪卡盤夾緊，用傳感器測量數(shù)據，經信號放大、濾波、A/D轉換、微機處理,最后得到精確圓度誤差。關鍵詞：曲軸；誤差；測量；數(shù)據；傳感器TheDesingofAutomaticDetectorforRoundnessofCrankshaftSpindleAuthor.LiGuangmangTutor.ZhouGuangyong(OrientalScienceTechnologyCollegeofHunanAgriculturalUniversity,Changsha410128)Abstract：Thisdesignmainlyutilizationonlineexaminationprincipleusessensorssimultaneouslytosurveythecrankmainjournalsroundnesserrors.Themianjournalsroundnesserrorisintheshapepositionerroroftheessentialsurveyaspect,itsimmediateinfluenceengineseachperformance.Withthescienceandtechnologydeveloped,producesthescenetherequestwhichteststotheshapepositionerrortocontinuouslyimprove,someoriginaltestmethodhasnotbeenabletosatisfytheneedofproduct.Basedonthiskindofsituation,thisdesignusestheapexlocalization,threejawchucksclamp,withthesensormetricaldata,singnalamplifcation,thefiltering,A/Dafterthesignaltotransform,microcomputerprocessing,finallyobtainsthepreciseroundnesserror.Keywords:Crankaxle；Error；Survey；Data；Sensor2目錄摘要1關鍵詞11前言22在線檢測的定義及意義33形位誤差檢測43.1形位公差以及圓度的定義43.2形位誤差檢測的特點43.3形位誤差檢測的基本原則44圓度誤差的評定54.1圓度誤差的評定方法及比較54.2最小二乘法評定圓度64.3原始數(shù)據的處理75方案評定95.1測量原理95.2方案論證106自動檢測系統(tǒng)總體方案的設計116.1傳感器的分類及選擇126.2濾波器的選擇126.3位置檢測元件的設計136.4A/D轉換器的選擇146.5驅動部分157機械系統(tǒng)的設計157.1聯(lián)軸器的選用157.2軸承的選擇167.3絲桿的設計167.4定位夾緊機構的設計1837.5測桿的設計197.6整體結構的設計198程序處理的設計209測量精度分析2210結束語22參考文獻22致謝23附錄241前言曲軸是汽車發(fā)動機的關鍵零部件其精度直接影響到發(fā)動機的各項性能指標。目前國產曲軸磨床加工的曲軸連桿軸頸所能達到的圓度約為001ram，而汽車發(fā)動機曲軸連桿軸頸圓度要求約為0O05mm。如果單純提高曲軸磨床的精度將使機床成本成倍增加。若在現(xiàn)有國產曲軸磨床上加入圓度誤差臨床測量和補償控制裝置，既可以使國產曲軸磨床加工的圓度誤差滿足生產需要，又可以為國家節(jié)省大量的外匯經濟效益顯著1。曲軸的材料是由碳素結構鋼或球墨鑄鐵制成的，有兩個重要部位：主軸頸，連桿頸，（還有其他）。主軸頸被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸活塞連接，是一個典型的曲柄滑塊機構。曲軸的潤滑主要是指與搖臂間軸瓦的潤滑和兩頭固定點的潤滑這個一般都是壓力潤滑的，曲軸中間會有油道和各個軸瓦相通，發(fā)動機運轉以后靠機油泵提供壓力供油進行潤滑、降溫。發(fā)動機工作過程就是，活塞經過混合壓縮氣的燃爆，推動活塞做直線運動，并通過連桿將力傳給曲軸，由曲軸將直線運動轉變?yōu)樾D運動。曲軸的旋轉是發(fā)動機的動力源。也是整個系統(tǒng)的源動力2。舊式圓度測量儀的數(shù)據處理方法是：記錄儀將軸類零件的實際外圓輪廓線記錄在紙上。然后用刻有多個同心圓的有機玻璃塊覆蓋在記錄紙上相對滑動，找出包羅圖形的最小同心圓環(huán)帶，來評定工件的最大圓度，這樣測量得到的結果，因人而異，誤差很大。接著出現(xiàn)的測量儀以解決前者弊端為目的，該儀器測量的原理是：將工件安放在一個旋轉的工作臺上，一位移傳感器的測端與被測輪廓接觸，在轉臺旋轉過程中，4傳感器測端的徑向變化莫測與被測輪廓相當，次信號通過放大、檢波、濾波后驅動記錄器表頭，用電敏方式將輪廓的徑向變化記錄在與轉臺同步轉動的記錄紙上，然后由測量人員借助一同心圓透明樣板，按GB1183-80規(guī)定，人員評定被測工件的圓度和偏心值。該儀器的電器元件，性能和質量均不理想，另外人工評定方式也會造成很大的人為誤差。總之，這種方法存在兩方面的不足：一是測量誤差大、精度低、人工畫圖時要產生誤差；二是勞動強度大、效率低。由于測量數(shù)據必須記錄在表格中，再進行人工繪圖，造成工作量大，耗費時間3。計算機控制的圓度測量儀是用計算機軟件取代了傳動儀器中的部分電器元件，用計算機代替人工進行評定。使儀器的測量精度得到提高。用計算機來控制圓度測量，使測量技術有了很大的發(fā)展，大量的圓度測量裝置涌現(xiàn)，但在傳統(tǒng)上，圓度測量裝置是一個其運動精度超過實施圓度測量精度的旋轉機械為基礎，假定運動誤差特別小，測量工件表面的位移傳感器讀數(shù)直接用來處理工件的圓度誤差4。本檢測系統(tǒng)是采用三爪卡盤夾緊，利用頂尖定位，用傳感器測量數(shù)據，經信號放大、濾波、A/D轉換、微機處理,最后得到精確圓度誤差。經過大量的搜集資料和整理，本檢測方案達到要求的精度。該設計的圓度測量儀是一種精度高、功能多、性能穩(wěn)定、測量數(shù)度快、操作簡單和使用方便的圓度誤差測量系統(tǒng)。2在線檢測的定義及意義在線檢測系統(tǒng)，從狹義上來說，是指在機械加工生產線上，加入某環(huán)節(jié)，以便對加工中的某些參數(shù)或工況進行檢測。在線檢測包括檢測與控制，也就是說在生產線上應用各種傳感器，對生產產品的某些參數(shù)進行實時監(jiān)測，將分析處理測量結果所獲得的信息，與預先設定的參數(shù)進行比較，然后根據誤差信號作出工藝決策（如報警、停車、反饋調節(jié)等）。以保證產品的質量或使生產處于最佳狀態(tài)下進行。在機械工業(yè)中，已逐步廣泛應用在線檢測這個詞來表達機械加工過程中對幾何量、機械量的檢測。對于復雜零件還有形狀和位置公差的要求，這是保證高質量的機械制造產品所必需的。在機械生產加工線上對零件的形位誤差進行檢測，必須設立檢測工位。所以說，自動檢測裝置自動線上的形位檢測工位，是自動生產線上不可缺少的組成部分。在機械制造行業(yè)中，應用在線檢測技術，會使社會經濟效益增加，主要體現(xiàn)在：1）保證產品的質量。產品質量是生產者與用戶共同關心的首要問題。根據19935年統(tǒng)計數(shù)字表明：我國目前每年生產中廢次品率高達5%10%，如果廢次品率下降1%，即可為國家減少幾十億的損失。而在線檢測可在生產線上監(jiān)測產品生產過程的質量指標，把廢品消滅在萌芽狀態(tài)。在理想狀態(tài)下，可以保證合格品率達到100%。2）節(jié)約和降低成本，減少廢品，減少材料消耗，減少次品返修率，都可以節(jié)省材料、能源，降低了成本。3）提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。由于采用在線檢測，可減少停機和設備的調整時間，減少檢測人員數(shù)量，從而提高勞動生產率。在生產環(huán)境惡劣的地方，在產品數(shù)量大的地方，應用在線檢測可以大大減輕工人的勞動強度。3形位誤差檢測3.1形位公差以及圓度的定義形狀公差是指單一實際要素的形狀所允許的變動全量。形狀公差用形狀公差帶表達