盘形凸轮廓线的检测装置研究与开发

论文摘要

凸轮机构由于具有结构紧凑、性能稳定、控制有效准确和适应能力强等特点,在各种机械中,尤其是在自动控制和自动机械装置中得到了广泛的应用。长期以来人们主要采用正向设计来解决凸轮问题,由于生产中的各个环节都会带来误差,实际的凸轮廓线与理论廓线间存在差距,而检测凸轮廓线误差也一直是凸轮在精密传动中的主要难点之一。此外作为进口的自动化设备,其轮廓曲线特征（即从动件运动规律）一般是不知道的,要想国产化或对其再设计制造是非常困难的。本论文旨在为解决盘形凸轮廓线检测问题,利用比较成熟的机械检测技术和逆向工程技术,在探索凸轮廓线运动规律反求方面进行了有益的尝试。以长安面包车的462发动机凸轮轴作为检测对象,利用机电一体化技术设计制作了凸轮轴检测实验装置,该实验装置以机械本体支撑凸轮轴进行转动,以光栅传感器检测凸轮轴的转角和升程位移,利用数据采集卡作为接口并编写了相应的数据采集软件,将凸轮廓线数据进行采集。对采集的数据建立了数据误差处理、分段、拟合等数学模型,并编写了数据处理软件。在课题的研究过程中,进行了测试系统的硬件构建和软件构建以及系统的调试。以升程数据已知的美国ND5机车7FDL-16型柴油机供油凸轮为例进行分析,并将结果同最初数据进行比较。实践证明,本软件的拟合结果较理想,能够拟合出符合实际情况的凸轮廓线运动规律。最后针对462发动机凸轮轴进行了多组数据的测试和处理,获得的数据结果能够反映凸轮轴廓线的真实情况。最后对整套系统产生的误差原因进行了分析和总结,为进一步提高凸轮试验装置的测试精度和数据还原精度打下了良好的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的选题意义
• 1.2 课题的国内外研究现状
• 第二章 凸轮廓线测试装置设计
• 2.1 凸轮廓线测试方法概述
• 2.1.1 手工测量
• 2.1.2 三坐标机测量
• 2.1.3 凸轮检测仪测量
• 2.2 凸轮廓线测试实验台的方案设计
• 2.2.1 测试实验台的原理设计
• 2.2.2 凸轮轴安装方式选择
• 2.3 凸轮测试实验台的结构设计
• 2.3.1 实验台设计的基本要求
• 2.3.2 测试实验台的结构设计
• 2.3.3 测试实验台的加工及装配要求
• 2.3.4 传动系统设计
• 2.4 测量系统的设计
• 2.4.1 传感器的选择
• 2.4.2 光栅尺的选用
• 2.4.3 旋转编码器选用
• 2.4.4 数据采集卡的选用
• 2.4.5 计算机要求
• 第三章 凸轮廓线测试数据处理方法
• 3.1 实验数据的获取
• 3.2 误差点的判别
• 3.3 凸轮廓线测量数据的分割
• 3.4 凸轮轮廓曲线的拟合
• 3.5 分段曲线的拼接
• 第四章 测量及数据处理软件设计
• 4.1 测量及分析软件的功能概述
• 4.2 软件的初始模块设计
• 4.3 软件的测量模块设计
• 4.3.1 步进电机的控制
• 4.3.2 传感器的读取操作
• 4.4 软件的数据处理模块设计
• 4.4.1 测量数据的读取
• 4.4.2 数据坏点的处理
• 4.4.3 测量数据的分段
• 4.4.4 数据的分段拟合
• 4.5 结果输出与分析
• 第五章 误差分析
• 5.1 系统误差分析
• 5.2 测量误差分析
• 结论
• 附录
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文