畢業(yè)設(shè)計論文曲軸軸頸圓度自動檢測儀的設(shè)計含全套CAD圖紙

1、曲軸軸頸圓度自動檢測儀的設(shè)計 學(xué) 生： 指導(dǎo)老師： 由于部分原因，說明書已刪除大部分，完整版說明書，cad圖紙等，聯(lián)系153893706 摘 要：本次設(shè)計主要運(yùn)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(jī)的各個性能。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)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(chǎn)品的需要?；谶@種情況下，本次設(shè)計采用頂尖定位，三爪卡盤夾緊，用傳感器測量數(shù)據(jù)，經(jīng)信號放大、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；測量；數(shù)據(jù)；傳感器the desing of autom

2、atic detector for roundness of crankshaft spindleauthor tutor.(oriental science technology college of hunan agricultural university, changsha 410128) abstract：this design mainly utilization online examination principle uses sensors simultaneously to survey the crank main journal's roundness erro

3、rs. the mian journal's roundness error is in the shape position error of the essential survey aspect, its immediate influence engine's each performance. with the science and technology developed, produces the scene the request which tests to the shape position error to continuously improve ,

4、 some original test method has not been able to satisfy the need of product. based on this kind of situation, this design uses the apex localization, three jaw chucks clamp, with the sensor metrical data, singnal amplifcation, the filtering, a/d after the signal to transform, microcomputer processin

5、g, finally obtains the precise roundness error. key words: crank axle; error; survey; data; sensor1 前言 曲軸是汽車發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵零部件其精度直接影響到發(fā)動機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)。目前國產(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，而汽車發(fā)動機(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)有國產(chǎn)曲軸磨床上加入圓度誤差臨床測量和補(bǔ)償控制裝置，既可以使國產(chǎn)曲軸磨床加工的圓度誤差滿足生產(chǎn)需要，又可以為國家節(jié)省大量的外匯經(jīng)濟(jì)效益顯著1。曲軸的材料是由碳

6、素結(jié)構(gòu)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(jī)構(gòu)。曲軸的潤滑主要是指與搖臂間軸瓦的潤滑和兩頭固定點(diǎn)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)以后靠機(jī)油泵提供壓力供油進(jìn)行潤滑、降溫。發(fā)動機(jī)工作過程就是，活塞經(jīng)過混合壓縮氣的燃爆，推動活塞做直線運(yùn)動，并通過連桿將力傳給曲軸，由曲軸將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動。曲軸的旋轉(zhuǎn)是發(fā)動機(jī)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(jù)處理方法是：記錄儀將軸類零件的實(shí)際外圓輪廓線記錄在紙上。然后用刻有多個同心圓

7、的有機(jī)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(jié)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(zhuǎn)的工作臺上，一位移傳感器的測端與被測輪廓接觸，在轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)過程中，傳感器測端的徑向變化莫測與被測輪廓相當(dāng)，次信號通過放大、檢波、濾波后驅(qū)動記錄器表頭，用電敏方式將輪廓的徑向變化記錄在與轉(zhuǎn)臺同步轉(zhuǎn)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(zhì)量均不理想，另外人工評定方式也會造成很大的人為誤差?？傊?，這種方法存

8、在兩方面的不足：一是測量誤差大、精度低、人工畫圖時要產(chǎn)生誤差；二是勞動強(qiáng)度大、效率低。由于測量數(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)時間3。計算機(jī)控制的圓度測量儀是用計算機(jī)軟件取代了傳動儀器中的部分電器元件，用計算機(jī)代替人工進(jìn)行評定。使儀器的測量精度得到提高。用計算機(jī)來控制圓度測量，使測量技術(shù)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(yùn)動精度超過實(shí)施圓度測量精度的旋轉(zhuǎn)機(jī)械為基礎(chǔ)，假定運(yùn)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(jù)，經(jīng)信號放大、濾波、a/d轉(zhuǎn)換、

9、微機(jī)處理,最后得到精確圓度誤差。經(jīng)過大量的搜集資料和整理，本檢測方案達(dá)到要求的精度。該設(shè)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(jī)械加工生產(chǎn)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(jìn)行檢測。在線檢測包括檢測與控制，也就是說在生產(chǎn)線上應(yīng)用各種傳感器，對生產(chǎn)產(chǎn)品的某些參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，將分析處理測量結(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)誤差信號作出工藝決策（如報警、停車、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)用在線檢測這

10、個詞來表達(dá)機(jī)械加工過程中對幾何量、機(jī)械量的檢測。對于復(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)加工線上對零件的形位誤差進(jìn)行檢測，必須設(shè)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(chǎn)線上不可缺少的組成部分。在機(jī)械制造行業(yè)中，應(yīng)用在線檢測技術(shù)，會使社會經(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)者與用戶共同關(guān)心的首要問題。根據(jù)1993年統(tǒng)計數(shù)字表明：我國目前每年生產(chǎn)中廢次品率高達(dá)5%10%，如果廢次品率下降1%，即可為國家減少幾十億的損失。而在線檢測可在生產(chǎn)線上監(jiān)測產(chǎn)品生產(chǎn)過程的質(zhì)量指標(biāo)，把廢品消滅在萌芽狀態(tài)。在理想狀態(tài)下

11、，可以保證合格品率達(dá)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(chǎn)率，減輕工人的勞動強(qiáng)度。由于采用在線檢測，可減少停機(jī)和設(shè)備的調(diào)整時間，減少檢測人員數(shù)量，從而提高勞動生產(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)用在線檢測可以大大減輕工人的勞動強(qiáng)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(shí)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(dá)。形狀公差琮是限制實(shí)際要素變動的區(qū)域，零件實(shí)際要素在該區(qū)域?yàn)楹细瘛Ｐ螤罟顜Оü顜螤?、方向、位置、和大小等四個因素。其公差值用公差帶的寬度或直徑

12、來表示，而公差帶的形狀、方向、位置、和大小則要隨要素的幾何特征及功能要求而定。圓度的定義圓度公差帶是垂直于軸線的任意正截面上半徑為公差值t的兩同心圓之間的區(qū)域（如圖1） 圖1 圓度 figure 1 roundness此處已刪除7.6 整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計對整個裝置的性能是有很大的影響的。整個測量裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分是許多零散的部件，必須用一個機(jī)構(gòu)將這些零散的部件整合起來，使之成為一個有機(jī)的整體，來組成圓度測量的硬件設(shè)施，從系統(tǒng)設(shè)計的角度出發(fā)，總的設(shè)計方法是將整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計成車床形式的樣子，最上面是平板，平板上面一端是主軸箱，另一端是尾座，在床身內(nèi)部有絲桿，測桿通過絲桿上的螺母進(jìn)行軸向進(jìn)

13、給，在高度的設(shè)計上，考慮到了測量人員的習(xí)慣和人性化的測量，不會使測量人員感到疲勞，所以整個裝置的高度應(yīng)該在一米左右，這樣有利于工件的安裝和拆卸，為了安全起見，導(dǎo)軌一下的部分用金屬殼包起來，使整個裝置，從外觀上看很簡單明了，在測量時又不乏有高精度測量儀器的精度。如圖9所示： 圖9 總體裝配設(shè)計 figure 9 general assembly design 8 程序處理的設(shè)計用c語言進(jìn)行編程main() float i,j,x,r,a,k1,k2,s1,s2,float j, ri ,pi，px, pys1=0, s2=0 for (j=0 j<n j+) k1=rj*double(co

14、sj) k2=rj*double(sinj) s1=s1 + k1 s2=s2 + k2 a=2/n + s1 b=2/n + s2for (i=0 i<=n i+) pi=ri-r-a*cosi-b*cos afor （x=0 x<=n x+） max=p1 if(px< ma x) max=pi else max=p1for (y=0 y<=n y+) min=p1 if (py>min) min=p1 else min=p y=max-min print f(“%”，) 圖10 程序框圖figure 10 process diagram9 測量精度分析該測量

15、系統(tǒng)的精度主要取決于以下幾個方面：1)工件中心孔的圓度誤差因?yàn)楣ぜS三爪卡盤進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在裝夾工件時，由于中心孔的圓度誤差會引起裝夾誤差，最后導(dǎo)致測量誤差。采用研磨中心孔的辦法可以使該誤差降到最低，一般可以使誤差小于0.65um。2)側(cè)頭安裝位置引起的測量誤差由于側(cè)頭安裝時可能產(chǎn)生偏移，其測量誤差約為0.04um。 3)圓度測量儀的實(shí)際測量精度取決于裝置在制造過程中的材料的選用，加工精度，組裝情況和使用過程中的調(diào)整好壞，在制造過程中，關(guān)鍵在于傳動絲桿和測桿的加工和組裝。10 結(jié)束語畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)本科教育最后一個重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，這次畢業(yè)設(shè)計是對本人知識能力水平的一次全面檢驗(yàn)，是對本專業(yè)知識的一次

16、拓展，也是本人從在學(xué)校學(xué)習(xí)向社會工作的一種很好的過渡。因?yàn)檫@個畢業(yè)設(shè)計的題目既是以本專業(yè)為基礎(chǔ)，優(yōu)勢在實(shí)際工作中提出的，而且涉及的知識面很廣，如在數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理等方面的理論就是在以前的學(xué)習(xí)中接觸不多的，整個設(shè)計既有機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計又有硬件，軟件的設(shè)計，這也就相應(yīng)地使我們在整個畢業(yè)設(shè)計過程中遇到了諸多困難，但在老師的幫助下，許多問題都經(jīng)過努力很好的解決了。參考文獻(xiàn)1 沈德和.臧漢榮.汽車發(fā)動機(jī)曲軸連桿軸頸圓度臨床測量的研究j.機(jī)械設(shè)計與研究, 1993（4）：15-302 王華定.兩點(diǎn)法測量船舶柴油機(jī)曲軸軸頸圓度誤差的研究j.漁業(yè)現(xiàn)代化,1997（5）：10-343 曾新勇.最小包容區(qū)域法處理圓

17、度誤差的研究與實(shí)現(xiàn)j.北京：計量技術(shù),2008（10）：60-874 侯學(xué)鋒.黃富貴.田樹耀.圓度最小二乘評定結(jié)果的不確定度估計j.北京:工具技術(shù),2008（9）：46-605 田樹耀.圓度誤差的最小二乘法、最小包容區(qū)域法和最優(yōu)函數(shù)法評定精度之比較j.北京：計量技術(shù),2008（7）：53-736 白福忠.包曉艷.李義軍.圓度誤差的圖像測量法j.石家莊：機(jī)床與液壓,2008（6）：88-1027 徐磊.馬勇.婁志峰.郝炎輝.基于vc的圓度誤差數(shù)據(jù)采集與處理j.北京：計量與測試技術(shù), 2008（2）：132-1588 丁曙光.李浩.桂貴生.三點(diǎn)法圓度誤差分離技術(shù)在軸類零件測量中的應(yīng)用研究j.沈陽：

18、機(jī)床與液壓, 2008（2）：112-1679 彭曉南.劉飛.雷賢卿.基于最大內(nèi)接圓法的圓度誤差測量實(shí)現(xiàn)方法j.北京：工具技術(shù), 2008（1）：73-10210 田應(yīng)仲.李明.李偉.姚志良.方明倫.曲軸連桿頸圓度誤差跟蹤測量策略j.儀器儀表學(xué)報, 2007-11-20（6）11 倪厚強(qiáng).朱興龍.高龍琴.周驥平.圓度測量裝置的控制系統(tǒng)設(shè)計j.機(jī)械制造與自動化, 2007（5）:163-17912 林志熙.周景亮.基于matlab的圓度誤差數(shù)據(jù)處理j.機(jī)電技術(shù),2006（4）：33-6413 張乾.高曉佳.零件圓度誤差在線測量系統(tǒng)研究與開發(fā)j.大連:大連鐵道學(xué)院學(xué)報, 2006-2-12（8）14 郝宏偉.劉順芳.范淑果.最小區(qū)域法評定圓度誤差的計算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法j.河北：河北科技大學(xué)學(xué)報,2006-2-7（3）15 張玉.計算機(jī)輔助精密測試m.山東:東北大學(xué)出版社，1993（8）：12-4816 濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計m.高等教育出版社,2007（5）：57-10217 熊詩波,黃長藝.機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)m.機(jī)械工業(yè)出版社,2006（5）：174-20818李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2001（3）：