本文關(guān)鍵詞：齒輪齒根殘余應(yīng)力的超聲無(wú)損檢測(cè)與校準(zhǔn)技術(shù)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：齒輪是機(jī)械裝備的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著傳遞運(yùn)動(dòng)、改變運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向的重要任務(wù)，但是齒輪經(jīng)過(guò)機(jī)械加工和熱處理后不可避免的在輪齒根部產(chǎn)生殘余應(yīng)力，而殘余應(yīng)力的存在是導(dǎo)致輪齒疲勞失效的主要原因，同時(shí)齒輪根部的形狀復(fù)雜、空間狹小，傳統(tǒng)的方法很難準(zhǔn)確、快速的進(jìn)行齒根殘余應(yīng)力的檢測(cè)。因此，本文首次提出了基于超聲臨界折射縱波的齒根殘余應(yīng)力檢測(cè)方法，并對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。 本文對(duì)臨界折射縱波檢測(cè)殘余應(yīng)力的基本原理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。推導(dǎo)出了單向應(yīng)力狀態(tài)下材料中應(yīng)力的變化量與聲時(shí)差的變化量之間的關(guān)系，研究表明，應(yīng)力的變化與聲時(shí)差的變化成線性關(guān)系。通過(guò)理論推導(dǎo)證明了臨界折射縱波對(duì)與其傳播方向平行的殘余應(yīng)力最為敏感。 本文搭建了一套基于超聲法的齒根殘余應(yīng)力自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)，并提出了一種超聲殘余應(yīng)力檢測(cè)系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法。超聲法自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)主要包括電機(jī)、齒輪夾持機(jī)構(gòu)、絲杠進(jìn)給機(jī)構(gòu)、傳感器夾持機(jī)構(gòu)、傳感器、超聲應(yīng)力檢測(cè)系統(tǒng)等。超聲應(yīng)力檢測(cè)系統(tǒng)采用了VC++/MFC編制的人機(jī)交互界面，通過(guò)拉格朗日插值算法、互相關(guān)算法等精確的計(jì)算聲時(shí)差，從而確定殘余應(yīng)力值。校準(zhǔn)系統(tǒng)主要包括拉伸試驗(yàn)機(jī)、放大器、采集卡、超聲應(yīng)力檢測(cè)系統(tǒng)等。校準(zhǔn)系統(tǒng)采用MATLAB/GUI編制了人機(jī)交互界面，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力值與超聲應(yīng)力值的對(duì)比，找出偏差最大值和最大值所處的位置，判斷是否符合誤差要求。 通過(guò)特定傳感器、自動(dòng)化檢測(cè)裝置、超聲應(yīng)力檢測(cè)系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合完成了齒根殘余應(yīng)力的檢測(cè)，經(jīng)過(guò)對(duì)齒根的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和反復(fù)測(cè)量證明了臨界折射縱波檢測(cè)齒根殘余應(yīng)力的可行性和穩(wěn)定性。同時(shí)詳細(xì)分析了齒根殘余應(yīng)力檢測(cè)時(shí)的影響因素，包括溫度、入射角度、材料組織、構(gòu)件曲率、表面粗糙度、耦合劑多少、換能器頻率等對(duì)檢測(cè)結(jié)果和信號(hào)強(qiáng)度的影響，并提出了相應(yīng)的補(bǔ)償措施，提高了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：齒輪齒根 殘余應(yīng)力 臨界折射縱波 校準(zhǔn)技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TH132.41;TG115.28
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 研究背景和意義10-12
• 1.2 齒根應(yīng)力檢測(cè)方法現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 X 射線法12
• 1.2.2 材料力學(xué)法12-15
• 1.2.3 實(shí)驗(yàn)分析法15
• 1.2.4 數(shù)值計(jì)算法15-17
• 1.3 超聲檢測(cè)殘余應(yīng)力的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 課題的主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 第2章 齒輪齒根殘余應(yīng)力超聲檢測(cè)方法的理論研究19-33
• 2.1 超聲波的特性19-21
• 2.1.1 超聲波的物理特性19
• 2.1.2 超聲波的產(chǎn)生和接收19
• 2.1.3 超聲波的傳播特征19-21
• 2.2 超聲波檢測(cè)齒根殘余應(yīng)力的基本理論21-26
• 2.3 基于臨界折射縱波的齒輪齒根殘余應(yīng)力檢測(cè)原理26-32
• 2.3.1 臨界折射縱波的產(chǎn)生機(jī)理26-27
• 2.3.2 臨界折射角的計(jì)算27-28
• 2.3.3 臨界折射縱波頻率響應(yīng)特性28-30
• 2.3.4 基于臨界折射縱波的齒根殘余應(yīng)力的檢測(cè)30-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第3章 齒輪齒根殘余應(yīng)力超聲檢測(cè)系統(tǒng)的搭建33-47
• 3.1 硬件系統(tǒng)33-38
• 3.1.1 傳感器的設(shè)計(jì)33-35
• 3.1.2 自動(dòng)化檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)35-36
• 3.1.3 超聲激勵(lì)和數(shù)據(jù)采集模塊36-38
• 3.2 軟件系統(tǒng)38-46
• 3.2.1 軟件系統(tǒng)模塊38-39
• 3.2.2 插值算法39-40
• 3.2.3 互相關(guān)算法40-43
• 3.2.4 穩(wěn)定性判斷43-44
• 3.2.5 系統(tǒng)軟件流程圖44-45
• 3.2.6 系統(tǒng)軟件界面設(shè)計(jì)45-46
• 3.3 本章小結(jié)46-47
• 第4章 齒輪齒根殘余應(yīng)力超聲檢測(cè)系統(tǒng)的校準(zhǔn)47-52
• 4.1 校準(zhǔn)原理47
• 4.2 硬件系統(tǒng)47-49
• 4.2.1 拉壓試驗(yàn)機(jī)簡(jiǎn)介48
• 4.2.2 外接信號(hào)放大器和采集卡描述48
• 4.2.3 拉伸試樣描述48-49
• 4.3 軟件系統(tǒng)49-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第5章 齒輪齒根殘余應(yīng)力檢測(cè)實(shí)驗(yàn)52-64
• 5.1 齒輪參數(shù)描述52
• 5.2 齒輪材料中聲速的測(cè)量52-53
• 5.3 臨界折射縱波在齒根附近傳播機(jī)理的研究53-55
• 5.4 齒根殘余應(yīng)力檢測(cè)時(shí)應(yīng)力常數(shù)的計(jì)算55-57
• 5.5 系統(tǒng)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)57-58
• 5.6 齒根殘余應(yīng)力的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)58-61
• 5.7 齒根殘余應(yīng)力檢測(cè)原理的驗(yàn)證61-62
• 5.8 本章小結(jié)62-64
• 第6章 齒輪齒根殘余應(yīng)力超聲檢測(cè)的影響因素64-76
• 6.1 溫度對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響64-67
• 6.1.1 溫度對(duì)傳播速度和傳播距離的影響64
• 6.1.2 溫度采集模塊64-66
• 6.1.3 溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)66-67
• 6.2 傳感器入射角度的影響67-69
• 6.3 材料組織的影響69
• 6.4 復(fù)雜構(gòu)件曲率的影響69-70
• 6.5 被測(cè)構(gòu)件表面狀態(tài)的影響70-71
• 6.6 耦合劑的影響71-72
• 6.7 超聲波換能器頻率的影響72-75
• 6.8 本章小結(jié)75-76
• 總結(jié)與展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單83-84
• 致謝84

【參考文獻(xiàn)】

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