曲軸軸頸圓度自動檢測儀的設(shè)計(jì)說明書[帶圖紙].doc

1曲軸軸頸圓度自動檢測儀的設(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)院長沙410128）摘要：本次設(shè)計(jì)主要運(yùn)用在線檢測原理使用傳感器同時(shí)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(gè)測量方面，它直接影響發(fā)動機(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(jì)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(diǎn)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(jù)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)136.4A/D轉(zhuǎn)換器的選擇146.5驅(qū)動部分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測量精度分析2210結(jié)束語22參考文獻(xiàn)22致謝23附錄241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(gè)一般都是壓力潤滑的，曲軸中間會有油道和各個(gè)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(gè)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(gè)同心圓的有機(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(gè)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，4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@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(shí)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(shí)間3。計(jì)算機(jī)控制的圓度測量儀是用計(jì)算機(jī)軟件取代了傳動儀器中的部分電器元件，用計(jì)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(jì)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(gè)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、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(jì)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(shí)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(bào)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)用在線檢測這個(gè)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)19935年統(tǒng)計(jì)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，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(shí)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)