轨道轮外形及不圆度检测研究

论文摘要

滚动振动试验台是高速机车车辆研究试验的重要装备,其轨道轮的外形与圆度误差对试验结果有重大影响,因此便携式轨道轮外形及不圆度测量仪的研究工作对保障滚动振动试验台功能的正常发挥具有重要意义。本文借鉴国内外铁道车辆车轮外形及不圆度检测技术,对轨道轮外形及不圆度测量系统进行了研制。首先,研究了测量轨道轮踏面外形的五连杆概念测量模型：五连杆主测杆上滚轮在被测件踏面上滚动带动光电编码器旋转,采集转角信息,通过已知杆长等结构参数,转化为轨迹坐标,经过滚轮半径补偿,获得被测件的踏面外形曲线。在matlab环境下仿真五连杆机构测量轨道轮踏面外形的过程,建立了仪器测量轨道轮踏面外形的原理模型；以某滚动试验台的轨道轮踏面外形为依据,进行了机构参数优化,以此为基础设计了轨道轮踏面外形测量仪的机械结构,并运用现代误差理论对仪器进行了误差分析,设计了标定实验,给出了仪器测量参数的不确定度。仪器的数采模块和数据处理终端PDA通过蓝牙进行无线数据传输,对PDA进行二次开发,实现PDA和数采模块的串行通信,PDA的数据处理和界面显示。再次,研制了轨道轮踏面不圆度测量仪,用电涡流位移传感器测量轨道轮踏面的不圆度变动量；以光电编码器轴与轨道轮轴联接,采集轨道轮的转动信息,由此控制数据采集模块DSP对电涡流采集数据的存储；数据采集后通过蓝牙模块将采集数据发送给PDA进行数据处理及显示。本文设计了不圆度测量原理算法；对系统所用电涡流位移传感器进行了标定实验,完成数据处理算法到PDA的移植；对测量系统的误差进行了分析,并完成一次测量实验报告。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 国内外现状
• 1.2.1 轮轨外形测量技术的发展
• 1.2.2 不圆度测量技术的发展
• 1.3 主要研究内容和方法
• 第2章 轨道轮外形及不圆度测量方法探究
• 2.1 轨道轮踏面几何特征分析
• 2.2 外形及不圆度测量方法选定
• 2.3 外形测量方案研究
• 2.3.1 测量原理模型
• 2.3.2 测量原理仿真
• 2.4 不圆度测量方案研究
• 2.5 本章小结
• 第3章 外形测量仪的实现
• 3.1 系统组成
• 3.2 机械结构设计
• 3.3 数据采集模块设计
• 3.4 数据处理模块设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 不圆度测量仪实现
• 4.1 不圆度测量仪组成及原理
• 4.1.1 不圆度测量仪组成
• 4.1.2 不圆度定义
• 4.2 数据采集模块设计
• 4.2.1 采集系统设计
• 4.2.2 数采模块DSP软件编程设计
• 4.3 数据处理模块设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 外形测量仪误差分析及标定
• 5.1 误差分析
• 5.1.1 误差源分析
• 5.1.2 误差模型与仿真结果
• 5.2 标定原理
• 5.2.1 标定装置设计
• 5.2.2 标定实验
• 5.2.3 标定结果
• 5.3 误差检验
• 5.4 不确定度评价
• 5.4.1 不确定度的定义及来源
• 5.4.2 外形测量的不确定度评价
• 5.4.3 外形测量的不确定度计算
• 5.4.4 测量参数的不确定度评价
• 5.5 本章小结
• 第6章 不圆度测量误差分析
• 6.1 距离与采集的跳动量数值关系标定
• 6.2 不圆度测量误差及不确定度评价
• 6.3 不圆度测量实验及报告
• 6.3.1 不圆度测量方法
• 6.3.2 报告及数据处理
• 6.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文