大型渐开线圆柱齿轮在线检测系统研究

论文摘要

大型齿轮广泛应用于国民经济和国防工业中,由于对其精度的要求越来越高,齿轮误差检测变得必不可少,尤其是工艺检测,能够根据检测结果及时调整加工参数来完善工艺过程。然而目前大齿轮的测量多数是离线测量的方式,效率低且精度不高,所以开发一种针对大型齿轮的在线测量与评价系统很有必要。本文对国内外齿轮误差测量技术和测量仪器作了分析和比较,在此基础上,根据课题需要,提出了一种基于坐标法的在线检测与评价方案,测量机构设计为旁置式。系统采用“PC+运动控制卡”的控制模式,充分利用了运动控制卡的运动控制功能和工控机的人机交互功能。根据国家标准中对各单项误差的定义和设定的允许值,建立了圆柱齿轮误差测量和评价的数学模型,通过对测量数据进行分析和处理,完成了各误差值的求解和评价。搭建了测量系统的硬件平台,并以VC++6.0为开发环境,设计了基于控制系统硬件的误差测量和评价软件。运用层次化和模块化的思想,实现了运动控制、数据采集、数据库创建和访问、以太通信、误差曲线绘制等功能。软件系统调试方便,便于维护和功能的扩展。进行了现场实验,对系统方案和软件功能进行了验证。实验结果显示该系统的测量结果与实际数据基本一致,表明本文提出的测量方案是可行的,验证了软件开发的正确性,为后续齿轮加工工艺参数的制定提供了依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 大型齿轮检测技术的研究现状和发展趋势
• 1.2.1 齿轮检测技术的发展和量仪的演变
• 1.2.2 齿轮检测技术的潮流和发展趋势
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 测量系统总体方案和硬件部分设计
• 2.1 齿轮误差检测项目的选择
• 2.1.1 齿轮误差的分类
• 2.1.2 齿轮检测项目选定
• 2.2 测量仪器的选定
• 2.3 检测系统总体方案的确定
• 2.3.1 测量原理
• 2.3.2 测量过程
• 2.4 硬件系统设计
• 2.4.1 硬件总体设计
• 2.4.2 硬件选用原则
• 2.4.3 系统硬件配置方案
• 2.4.4 运动控制卡
• 2.4.5 伺服电机及其驱动
• 2.4.6 测头
• 2.4.7 位置检测元件
• 2.5 本章小结
• 第3章 误差在线检测与评定模型的建立
• 3.1 在线检测系统坐标系
• 3.1.1 坐标系的建立
• 3.1.2 坐标统一的计算
• 3.2 圆柱齿轮各单项误差测量与计算
• 3.2.1 渐开线圆柱齿轮误差来源
• 3.2.2 圆柱齿轮齿形误差的测量与计算
• 3.2.3 圆柱齿轮齿向误差的测量与计算
• 3.3 圆柱齿轮各单项误差的评价
• 3.3.1 误差评价的方法
• 3.3.2 评价数学模型的理论基础
• 3.3.3 齿形、齿向误差的评价
• 3.4 测量系统误差的分析与补偿
• 3.4.1 定位误差分析与补偿
• 3.4.2 测头半径的分析与补偿
• 3.5 本章小结
• 第4章 齿轮误差在线检测与评定的软件实现
• 4.1 测量系统开发环境
• 4.2 面向对象的齿轮误差测量专家系统设计
• 4.2.1 知识库的建立
• 4.2.2 数据库的设计
• 4.2.3 推理机的设计
• 4.2.4 人机接口及界面设计
• 4.2.5 知识获取机构和解释机构
• 4.3 软件系统功能和层次结构划分
• 4.4 运动控制卡与上位机通信的实现
• 4.4.1 通信协议的选择
• 4.4.2 网口通信的实现
• 4.5 运动控制模块
• 4.6 数据采集模块
• 4.7 数据库的创建和访问设计
• 4.7.1 数据库的创建
• 4.7.2 数据库的访问设计
• 4.8 误差曲线绘制模块
• 4.9 本章小结
• 第5章 实验研究
• 5.1 实验目的
• 5.2 硬件平台的搭建
• 5.3 实验步骤
• 5.3.1 伺服电机的试运行
• 5.3.2 测量过程
• 5.4 测量结果及分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 研究结论
• 6.2 存在的问题和展望
• 参考文献
• 附录A 附录实验测量报告
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果