换向器滚压加工过程检测系统研究

论文摘要

换向器主要应用于电机、起动机等设备中,是某些机械装置中不可或缺的部分。换向器的加工精度很大程度影响了这些装置的性能好坏,特别是在一些特殊的领域。换向器加工的第一到工序是将板型工件通过滚压形成圆环形,并在两端接触部位形成间隙,该间隙的大小直接决定了换向器的性能,所以需要对该间隙进行检测。对换向器间隙的检测也就是对位移的检测。检测位移的方法多种多样,其原理也各不相同。迄今为止,国内外对零件加工过程检测研究方面也已有一定的研究,并取得了一些可借鉴的成果。但由于零件对象和加工环境条件的不同,零件检测的具体要求与所考虑的因素各不相同,因此,有必要针对某些关键零部件的具体技术要求进行具体研究,才能决定应用什么样的检测方法。根据换向器滚压加工成形的要求,在比较了多种检测方法和传感器的基础上,提出选用电涡流传感方法对换向器成形的接触间隙进行检测,同时利用压电测力方法主动检测成形过程力的变化,两种信息共同构成检测系统。两种信号相辅相成,弥补了单一信号的不足,提高了检测系统的准确性和可靠性。本文对电涡流传感器的性能进行了研究,设计了实验,并通过实验数据验证使用电涡流传感器的可行性；设计了用于检测滚压力的测力仪并进行了标定,得到测力仪的非线性误差,重复性误差,以及向间横向干扰等重要参数,标定结果显示均符合标准。研究了一些可能影响检测系统正常工作的因素,进行了实验验证并采取相应措施减轻或消除了影响。通过对实验数据的分析,得到了工件加工合格时的检测依据,并通过模拟实验进行了验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源、研究目的及意义
• 1.2 换向器的结构和原理
• 1.3 滚压加工
• 1.3.1 滚压加工原理
• 1.3.2 滚压加工分类
• 1.3.3 滚压加工优点
• 1.4 国内外研究概况及发展趋势
• 1.5 课题的主要研究内容
• 2 检测系统方案设计
• 2.1 检测方案总体设计
• 2.2 位移检测部分方案的确定
• 2.2.1 传感器的选择
• 2.2.2 方案的确定
• 2.3 力检测部分方案的确定
• 2.3.1 传感器的选择
• 2.3.2 方案的确定
• 2.4 本章小结
• 3 电涡流传感器可行性研究
• 3.1 电涡流传感器基础理论
• 3.1.1 电涡流传感器的工作原理
• 3.1.2 集肤效应
• 3.1.3 影响因素及应用
• 3.2 电涡流传感器可行性实验与分析
• 3.2.1 电涡流传感器安装间隙实验
• 3.2.2 不同被测体材料的影响
• 3.2.3 被测体不同几何尺寸的影响
• 3.2.4 间隙宽度实验
• 3.2.5 间隙深度实验
• 3.2.6 转速的影响
• 3.2.7 电压降低方案
• 3.3 本章小结
• 4 压电测力仪的设计与标定实验
• 4.1 压电效应
• 4.2 测力仪的测力原理
• 4.2.1 xy单元晶组
• 4.2.2 yx单元晶组的构成
• 4.2.3 组合晶组方案选择
• 4.3 测力仪的设计
• 4.3.1 测力仪结构设计的原则
• 4.3.2 测力仪壳体设计
• 4.3.3 测力仪预紧方案选择
• 4.3.4 测力仪量程计算
• 4.3.5 测力仪的装配
• 4.3.6 滚压工具设计
• 4.4 压电测力仪的实验分析
• 4.4.1 静态标定
• 4.4.2 动态标定
• 4.5 本章小结
• 5 检测系统实验研究与分析
• 5.1 检测系统组成
• 5.2 影响检测系统的因素
• 5.2.1 轴偏心的影响
• 5.2.2 试件接触间隙边缘翘曲
• 5.2.3 压轮与夹具轴的接触位置
• 5.2.4 间隙对测力仪的影响
• 5.3 实验与分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 部分实物照片
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢