中小模数齿轮超声自动检测技术研究

论文摘要

在齿轮超声检测领域,长期以来没有针对中小模数齿轮的自动超声检测技术。本文针对汽车变速齿轮加工中可能出现的缺陷,利用超声波为检测手段,研究、开发了一种中小模数齿轮超声自动检测系统,为中小模数齿轮缺陷的无损检测,提供了一种超声自动检测技术。论文分析了目前齿轮超声检测技术的现状,根据中小模数齿轮超声自动检测的特点进行了系统总体方案的设计。以超声波作为检测信号源,采用多探头多方位扫描方式、液浸法和A扫描、B扫描、C扫描相结合的成像方式,并通过企业现有的数控机床实现齿轮超声检测的扫描运动,从而完成中小模数齿轮超声自动检测。论文以超声自动检测技术为重点研究内容。通过对中小模数齿轮的超声检测方式、检测工艺和扫描运动的研究,开发、制作了检测实验系统,通过实验证明了论文所设计的方案应用于中小模数齿轮缺陷检测的有效性。并在通用的工业控制的基础上,针对齿轮超声自动检测系统的控制要求,进行了控制系统的总体设计。开发了利用单片机与8253定时器/计数器来实现系统控制任务的控制卡。提出了控制卡的具体设计方法。最后,在软件设计中,完成了下位机软件的开发流程以及各程序模块的设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 无损检测概述
• 1.1.1 无损检测的现状和发展趋势
• 1.1.2 我国的无损检测技术的发展
• 1.1.3 常规无损检测方法
• 1.1.4 超声检测技术的优点
• 1.1.5 齿轮检测方法分析
• 1.2 超声检测技术研究动态
• 1.2.1 超声检测技术国内、外现状
• 1.2.2 汽车变速箱齿轮超声检测技术动态
• 1.3 课题背景、来源和意义
• 1.3.1 课题背景及意义
• 1.3.2 课题来源
• 1.4 本文研究的主要内容和难点
• 1.4.1 本文研究的主要内容
• 1.4.2 检测的难点
• 1.5 章节安排
• 1.6 本章小结
• 2 超声检测基础
• 2.1 超声波检测原理
• 2.2 超声波（横波和纵波）的传播特性
• 2.2.1 超声波倾斜入射到平面上的反射和折射
• 2.2.2 超声波倾斜入射到曲面上的反射和透射
• 2.2.3 曲率修正系数的计算
• 2.3 超声检测方法
• 2.3.1 脉冲反射法、穿透法和共振法
• 2.3.2 纵波法、横波法、表面波法和板波法
• 2.3.3 接触法和液浸法
• 2.4 本章小节
• 3 齿轮自动超声检测方法研究
• 3.1 超声扫描成像方式选择
• 3.2 齿轮内部缺陷超声检测波系设计
• 3.2.1 入射面及入射方式
• 3.2.2 扫描运动方式
• 3.2.3 超声设备的选择
• 3.3 齿轮内部缺陷超声检测实验研究
• 3.3.1 实验检测系统制作
• 3.3.2 检测实验研究成果
• 3.4 本章小结
• 4 中小模数齿轮缺陷超声波自动检测系统总体设计
• 4.1 检测系统总体结构
• 4.1.1 超声检测子系统设计
• 4.1.2 机械扫描及控制子系统设计
• 4.1.3 超声检测信号处理及自动判读子系统设计
• 4.1.4 检测操作子系统设计
• 4.1.5 系统校准试件设计
• 4.2 检测工作台设计
• 4.3 检测系统工作过程
• 4.4 本章小结
• 5 控制系统设计
• 5.1 微机控制系统概况
• 5.2 控制系统总体方案
• 5.3 系统硬件选择
• 5.4 控制系统需求分析
• 5.5 单片机控制卡硬件设计
• 5.5.1 控制器选择
• 5.5.2 功能分析
• 5.5.3 主要功能模块设计
• 5.6 片机控制卡软件设计
• 5.6.1 单片机程序需求分析
• 5.6.2 下位机程序开发工具选择
• 5.6.3 单片机主程序设计
• 5.6.4 串口通信程序设计
• 5.6.5 中断程序设计
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
• 致谢