【摘要】：隨著當(dāng)代制造業(yè)的飛速成長,機械產(chǎn)品對零部件的精度要求也越來越高。齒輪作為機械傳動部件中的重要部分,其精度直接決定了機械傳動的穩(wěn)定性,因此其生產(chǎn)制造的要求也越來越嚴格。對齒輪制造精度的檢測成為企業(yè)生產(chǎn)過程中不可或缺的一部分,但是目前廣泛使用的測量儀器與方法存在操作復(fù)雜,檢測時間長等不足,同時在面對圓錐齒輪或弧齒圓柱齒輪等復(fù)雜型面齒輪時甚至出現(xiàn)難以測量的困境,這就制約了國內(nèi)齒輪制造精度的提高。論文首次提出了一種基于激光位移傳感器的非接觸式齒輪測量裝置并開發(fā)了相應(yīng)的數(shù)控測量分析軟件,能夠?qū)δ壳俺Ｓ玫母黝慅X輪進行齒距偏差、齒廓偏差、徑向跳動偏差等測量項目的快速自動檢測。論文介紹了近年來齒輪檢測技術(shù)與儀器的發(fā)展,分析了目前廣泛應(yīng)用的接觸式齒輪測量原理:利用觸發(fā)式或掃描式測頭對齒輪齒面進行坐標(biāo)點的采樣,然后在構(gòu)建的工件坐標(biāo)系中對采樣的坐標(biāo)點進行擬合分析從而計算齒面誤差。接觸式測量方法對測量面有一定的要求,同時需要預(yù)先設(shè)定測量路徑,測量步驟及誤差分析方法復(fù)雜。此外,普通接觸式測量難以檢測具有復(fù)雜齒面的圓錐齒輪和弧齒圓柱齒輪等,而針對這類齒輪專門開發(fā)接觸式測量中心則更加復(fù)雜與困難,國內(nèi)目前還沒有十分成熟的產(chǎn)品。論文提出并研制的測量裝置主要由工作臺、機械運動機構(gòu)、伺服控制系統(tǒng)、激光位移傳感器和上位機構(gòu)成。機械結(jié)構(gòu)部分采用高精度的線性模組與光柵尺配合以提高運動定位的精度,同時采用基于PCI總線的運動控制卡對伺服系統(tǒng)進行高精度、高效率的運動控制。此外,針對目前接觸式測量法存在的不足,論文首次提出了非接觸式測量法以及對應(yīng)的誤差分析方法。利用激光位移傳感器對齒面輪廓的高精度測量,通過齒輪空間位置關(guān)系將位移數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)點,從而利用坐標(biāo)法分析得出齒面的誤差數(shù)據(jù)。非接觸式測量方法具有高效率、高精度、操作簡單、適應(yīng)性廣等優(yōu)點。論文綜合運用了 SolidWorks二次開發(fā)技術(shù),VB開發(fā)技術(shù)以及數(shù)據(jù)庫技術(shù),將模型仿真、運動控制、誤差分析三大功能集成于一體,成功完成了該測量裝置的軟件系統(tǒng)的開發(fā)。本文使用自主研發(fā)的裝置與測量系統(tǒng)進行了測量實驗,通過分析數(shù)據(jù)得到了有效的齒距、齒廓和徑向跳動等偏差,驗證了論文提出的測量方法的可行性與正確性,能夠滿足齒輪檢測的基本需要,為非接觸式齒輪測量方法的研究與發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
[Abstract]:With the rapid development of the contemporary manufacturing industry, the precision requirements of mechanical products are becoming higher and higher. As an important part of mechanical transmission components, the accuracy of gear directly determines the stability of mechanical transmission, so the requirements of its production and manufacture are becoming more and more strict. The measurement of gear manufacturing accuracy has become an indispensable part of the enterprise production process, but the widely used measuring instruments and methods have some shortcomings, such as complex operation, long detection time and so on. At the same time, when facing the complicated profile gear such as bevel gear or arc tooth cylindrical gear, it is even difficult to measure, which restricts the improvement of manufacturing precision of domestic gear. In this paper, a non-contact gear measuring device based on laser displacement sensor is put forward for the first time, and the corresponding numerical control measuring and analyzing software is developed, which can carry on the tooth pitch deviation and tooth profile deviation to all kinds of gears commonly used at present. Rapid automatic detection of radial runout deviation and other measurement items. This paper introduces the development of gear detection technology and instrument in recent years, and analyzes the contact gear measuring principle which is widely used at present: sampling the coordinate points of gear tooth surface by using trigger or scanning probe. Then fitting the sampled coordinate points in the workpiece coordinate system to calculate the tooth surface error. The method of contact measurement has some requirements on the measuring surface, and it also needs to set the measuring path in advance, and the measurement steps and error analysis methods are complex. In addition, the conventional contact measurement is difficult to detect the bevel gear and the arc cylindrical gear with complex tooth surface, but it is more complicated and difficult to develop contact measuring center for this kind of gear. At present, there is no very mature product in our country. The measuring device is mainly composed of worktable, mechanical motion mechanism, servo control system, laser displacement sensor and upper mechanism. In the part of mechanical structure, the high precision linear module and grating ruler are used to improve the accuracy of motion positioning, and the motion control card based on PCI bus is used to control the servo system with high precision and high efficiency. In addition, the non-contact measurement method and the corresponding error analysis method are proposed for the first time in view of the shortcomings of the current contact measurement method. By using the laser displacement sensor to measure the profile of the tooth surface with high precision, the displacement data are transformed into coordinate points in the right angle coordinate system by the spatial position relation of the gear, and the error data of the tooth surface are obtained by using the coordinate method. Non-contact measurement method has the advantages of high efficiency, high accuracy, simple operation and wide adaptability. This paper uses SolidWorks secondary development technology VB development technology and database technology to integrate the three functions of model simulation, motion control and error analysis, and successfully completes the development of the software system of the measuring device. In this paper, the self-developed device and measurement system are used to carry out the measurement experiment. The effective deviation of tooth pitch, tooth profile and radial runout is obtained by analyzing the data, which verifies the feasibility and correctness of the measurement method proposed in this paper. It can meet the basic needs of gear detection and lay a foundation for the research and development of non-contact gear measurement methods.
【學(xué)位授予單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG86

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本文編號：2137848