曲軸軸頸圓度自動(dòng)檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)[帶圖紙].doc

1曲軸軸頸圓度自動(dòng)檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)學(xué)生：李光芒指導(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：本次設(shè)計(jì)主要運(yùn)用在線檢測(cè)原理使用傳感器同時(shí)測(cè)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(gè)測(cè)量方面，它直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)性能。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)形位誤差測(cè)試的要求不斷提高，一些原有的測(cè)試手段已不能滿(mǎn)足產(chǎn)品的需要。基于這種情況下，本次設(shè)計(jì)采用頂尖定位，三爪卡盤(pán)夾緊，用傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)，經(jīng)信號(hào)放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換、微機(jī)處理,最后得到精確圓度誤差。關(guān)鍵詞：曲軸；誤差；測(cè)量；數(shù)據(jù)；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(guān)鍵詞11前言22在線檢測(cè)的定義及意義33形位誤差檢測(cè)43.1形位公差以及圓度的定義43.2形位誤差檢測(cè)的特點(diǎn)43.3形位誤差檢測(cè)的基本原則44圓度誤差的評(píng)定54.1圓度誤差的評(píng)定方法及比較54.2最小二乘法評(píng)定圓度64.3原始數(shù)據(jù)的處理75方案評(píng)定95.1測(cè)量原理95.2方案論證106自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)116.1傳感器的分類(lèi)及選擇126.2濾波器的選擇126.3位置檢測(cè)元件的設(shè)計(jì)136.4A/D轉(zhuǎn)換器的選擇146.5驅(qū)動(dòng)部分157機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)157.1聯(lián)軸器的選用157.2軸承的選擇167.3絲桿的設(shè)計(jì)167.4定位夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1837.5測(cè)桿的設(shè)計(jì)197.6整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)198程序處理的設(shè)計(jì)209測(cè)量精度分析2210結(jié)束語(yǔ)22參考文獻(xiàn)22致謝23附錄241前言曲軸是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零部件其精度直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)。目前國(guó)產(chǎn)曲軸磨床加工的曲軸連桿軸頸所能達(dá)到的圓度約為001ram，而汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)床成本成倍增加。若在現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)曲軸磨床上加入圓度誤差臨床測(cè)量和補(bǔ)償控制裝置，既可以使國(guó)產(chǎn)曲軸磨床加工的圓度誤差滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，又可以為國(guó)家節(jié)省大量的外匯經(jīng)濟(jì)效益顯著1。曲軸的材料是由碳素結(jié)構(gòu)鋼或球墨鑄鐵制成的，有兩個(gè)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(gè)典型的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。曲軸的潤(rùn)滑主要是指與搖臂間軸瓦的潤(rùn)滑和兩頭固定點(diǎn)的潤(rùn)滑這個(gè)一般都是壓力潤(rùn)滑的，曲軸中間會(huì)有油道和各個(gè)軸瓦相通，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)以后靠機(jī)油泵提供壓力供油進(jìn)行潤(rùn)滑、降溫。發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程就是，活塞經(jīng)過(guò)混合壓縮氣的燃爆，推動(dòng)活塞做直線運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)連桿將力傳給曲軸，由曲軸將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲軸的旋轉(zhuǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力源。也是整個(gè)系統(tǒng)的源動(dòng)力2。舊式圓度測(cè)量?jī)x的數(shù)據(jù)處理方法是：記錄儀將軸類(lèi)零件的實(shí)際外圓輪廓線記錄在紙上。然后用刻有多個(gè)同心圓的有機(jī)玻璃塊覆蓋在記錄紙上相對(duì)滑動(dòng)，找出包羅圖形的最小同心圓環(huán)帶，來(lái)評(píng)定工件的最大圓度，這樣測(cè)量得到的結(jié)果，因人而異，誤差很大。接著出現(xiàn)的測(cè)量?jī)x以解決前者弊端為目的，該儀器測(cè)量的原理是：將工件安放在一個(gè)旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)上，一位移傳感器的測(cè)端與被測(cè)輪廓接觸，在轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，4傳感器測(cè)端的徑向變化莫測(cè)與被測(cè)輪廓相當(dāng)，次信號(hào)通過(guò)放大、檢波、濾波后驅(qū)動(dòng)記錄器表頭，用電敏方式將輪廓的徑向變化記錄在與轉(zhuǎn)臺(tái)同步轉(zhuǎn)動(dòng)的記錄紙上，然后由測(cè)量人員借助一同心圓透明樣板，按GB1183-80規(guī)定，人員評(píng)定被測(cè)工件的圓度和偏心值。該儀器的電器元件，性能和質(zhì)量均不理想，另外人工評(píng)定方式也會(huì)造成很大的人為誤差?？傊?，這種方法存在兩方面的不足：一是測(cè)量誤差大、精度低、人工畫(huà)圖時(shí)要產(chǎn)生誤差；二是勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低。由于測(cè)量數(shù)據(jù)必須記錄在表格中，再進(jìn)行人工繪圖，造成工作量大，耗費(fèi)時(shí)間3。計(jì)算機(jī)控制的圓度測(cè)量?jī)x是用計(jì)算機(jī)軟件取代了傳動(dòng)儀器中的部分電器元件，用計(jì)算機(jī)代替人工進(jìn)行評(píng)定。使儀器的測(cè)量精度得到提高。用計(jì)算機(jī)來(lái)控制圓度測(cè)量，使測(cè)量技術(shù)有了很大的發(fā)展，大量的圓度測(cè)量裝置涌現(xiàn)，但在傳統(tǒng)上，圓度測(cè)量裝置是一個(gè)其運(yùn)動(dòng)精度超過(guò)實(shí)施圓度測(cè)量精度的旋轉(zhuǎn)機(jī)械為基礎(chǔ)，假定運(yùn)動(dòng)誤差特別小，測(cè)量工件表面的位移傳感器讀數(shù)直接用來(lái)處理工件的圓度誤差4。本檢測(cè)系統(tǒng)是采用三爪卡盤(pán)夾緊，利用頂尖定位，用傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)，經(jīng)信號(hào)放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換、微機(jī)處理,最后得到精確圓度誤差。經(jīng)過(guò)大量的搜集資料和整理，本檢測(cè)方案達(dá)到要求的精度。該設(shè)計(jì)的圓度測(cè)量?jī)x是一種精度高、功能多、性能穩(wěn)定、測(cè)量數(shù)度快、操作簡(jiǎn)單和使用方便的圓度誤差測(cè)量系統(tǒng)。2在線檢測(cè)的定義及意義在線檢測(cè)系統(tǒng)，從狹義上來(lái)說(shuō)，是指在機(jī)械加工生產(chǎn)線上，加入某環(huán)節(jié)，以便對(duì)加工中的某些參數(shù)或工況進(jìn)行檢測(cè)。在線檢測(cè)包括檢測(cè)與控制，也就是說(shuō)在生產(chǎn)線上應(yīng)用各種傳感器，對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)品的某些參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將分析處理測(cè)量結(jié)果所獲得的信息，與預(yù)先設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行比較，然后根據(jù)誤差信號(hào)作出工藝決策（如報(bào)警、停車(chē)、反饋調(diào)節(jié)等）。以保證產(chǎn)品的質(zhì)量或使生產(chǎn)處于最佳狀態(tài)下進(jìn)行。在機(jī)械工業(yè)中，已逐步廣泛應(yīng)用在線檢測(cè)這個(gè)詞來(lái)表達(dá)機(jī)械加工過(guò)程中對(duì)幾何量、機(jī)械量的檢測(cè)。對(duì)于復(fù)雜零件還有形狀和位置公差的要求，這是保證高質(zhì)量的機(jī)械制造產(chǎn)品所必需的。在機(jī)械生產(chǎn)加工線上對(duì)零件的形位誤差進(jìn)行檢測(cè)，必須設(shè)立檢測(cè)工位。所以說(shuō)，自動(dòng)檢測(cè)裝置自動(dòng)線上的形位檢測(cè)工位，是自動(dòng)生產(chǎn)線上不可缺少的組成部分。在機(jī)械制造行業(yè)中，應(yīng)用在線檢測(cè)技術(shù)，會(huì)使社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益增加，主要體現(xiàn)在：1）保證產(chǎn)品的質(zhì)量。產(chǎn)品質(zhì)量是生產(chǎn)者與用戶(hù)共同關(guān)心的首要問(wèn)題。根據(jù)19935年統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明：我國(guó)目前每年生產(chǎn)中廢次品率高達(dá)5%10%，如果廢次品率下降1%，即可為國(guó)家減少幾十億的損失。而在線檢測(cè)可在生產(chǎn)線上監(jiān)測(cè)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量指標(biāo)，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(dá)到100%。2）節(jié)約和降低成本，減少?gòu)U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(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。由于采用在線檢測(cè)，可減少停機(jī)和設(shè)備的調(diào)整時(shí)間，減少檢測(cè)人員數(shù)量，從而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。在生產(chǎn)環(huán)境惡劣的地方，在產(chǎn)品數(shù)量大的地方，應(yīng)用在線檢測(cè)可以大大減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。3形位誤差檢測(cè)3.1形位公差以及圓度的定義形狀公差是指單一實(shí)際要素的形狀所允許的變動(dòng)全量。形狀公差用形狀公差帶表達(dá)