齿轮测量过程控制与数据处理技术研究（可复制）.pdf

要摘齿轮测量是精密测量中的重要组成部分,随着光、机、电、计算机技术的发展,齿轮测量技术也日趋完善。齿轮测量分为综合误差测量和单项误差测量,齿轮单项误差测过程控制与数据处理系统具有重要的实际意义。本论文以现有的万能式齿轮测量机机械机构为基础,在分析齿轮测量原理与技原理,开发了万能式齿轮测量机测控系统的实现方法。从设备的机械系统特点出发,建立了具有开放式系统结构特点的自动运动控制系统,状态监控系统和数据采集系统,从本文按照软件工程的开发规范完成了万能式齿轮测量机用户软件测控系统软件部分序和数据处理程序等。与现有的机械系统相互配合,实现了渐开线圆柱齿轮各单项误差轮测量数据处理和误差评价的数学模型,提出了基于坐标法的圆柱齿轮的各单项误差及整体误差的测量数据处理及评价方案。采用基于系统测控平台,实现了数据采集与运动控制,并在此基础上开发出了齿轮测量软件,实在万能式齿轮机测控系统的研发过程中,通过大量的实验表明,测量原理正确、相关技术可行。实际证明,整个系统工作稳定、可靠,基本满足了所提出的设计要求。关键词:齿轮测量,坐标法,编码理论,增量运算,逆运算量因其对加工工艺具有很好的指导作用而得到广泛使用。在单项误差的测量方法中,基于坐标测量技术的坐标法可以高精度的完成齿轮测量。因此研究基于坐标法的齿轮测量术的基础上,对齿轮测量方法进行了深入的研究,提出并实践了基于逐齿坐标测量原理的圆柱齿轮测量方案。在测头的正行程中获得各点齿形误差,在返行程中获得各齿的齿距误差。经过数据处理,将两者统一起来即可组成齿轮的整体误差。本文论述了以逐齿坐标测量法为运动控制基础,结合测头测量技术进行误差补偿的而使仪器具备了自动测量所需的硬件条件。的代码编写工作,主要包括用户接口程序、状态监控程序、运动控制程序、数据采集程和整体误差的自动测量功能。本文着重叙述了系统设计要求和设计方案、光栅尺传感器的工作原理、光栅莫尔条纹信号的辨向和数字细分技术、系统硬件电路设计和系统软件设计。在详细分析系统功能基础上,提出了基于编码理论的相位角区域编码数字细分、辨向算法。实现了对光栅信号的阜趾腿砑赡婕剖际酰⑶抑恍韪谋湎阜秩砑涂商高光栅信号细分数。本文研究了圆柱齿轮测量的基本理论,以万能式齿轮测量机为硬件平台,,构建了现了采集数据实时显示、误差自动评定、测量结果输出和报表打印等功能。山东理工大学硕一貉宦畚
,..,.甒..,,.山东理工大学硕上学位论文,琫、;..Ⅱ
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第一章绪论课题研究背景及国内外研究现状齿轮以其形状复杂而著称于世,其各项误差的检验项目种类繁多,并且技术上难度较大,是近一个世纪以来工程界最为关注的一项课题。我国精密测量技术和仪器的现状仍然远远不能满足国内机械装备制造业迅速发展的需求,尤其是在先进测量技术和仪器的基础理论研究、共性关键技术的开发方面与国外的差距越来越大R虼耍萋植饬的发展尤其是复杂齿轮测量的发展必然受到很大的限制。随着我国经济、技术与世界接轨,测量检测行业受到国外先进技术的冲击,其竞争能力也就必须加强。目前国外发展了一些齿轮测量智能化仪器,但其价格昂贵,使用维修的技术性很强,所以大多企业还是沿用传统的齿轮测量仪器或通用仪器进行齿轮测量【。这些仪器的电气控制及数据处理部分可靠性差、故障频繁,直接影响齿轮生产和新产品开发NA缓解这种高新科技与落后环境的矛盾,低成本地提高我国几何量检测的智能化程度,用微机技术对该仪器升级改造、实现检测系统智能化很有必要【。研究真正反映齿轮三维几何空间形状和制造误差组成因素的齿轮整体检测方法在我国具有积极的现实意义,特别是研究用检测简便、精确、迅速的测量方法改造现有测量机更为突出。世纪年代以前,齿轮测量原理主要以比较测量为主,其实质是相对测量。具体方式有两种:一是将被测齿轮与一个标准齿轮进行实物比较,从而得到各项误差;二是展成测量法,就是将仪器的运动机构形成的标准特征线与被测齿轮的实际特征线作比较,确定相应误差。而精确的展成运动是借助一些精密机构来实现的,不同的特征线需要不同的展成机构。比较测量的主要缺点是:测量精度依赖于标准件或展成机构的精度,机械结构复杂,柔性较差,同一个齿轮需要多台仪器测量。对于齿廓误差测量而言,展成式测量技术仅限于渐开线齿廓误差测量上。对于非渐开线齿轮的端面齿廓测量,采用展成法测量是十分困难得,因为展成机构太复杂并且缺乏通用性。多年来,国内外诸多学者在大型齿轮测量领域进行了广泛的研究,丰富了大型齿轮测量方面的理论和方法T诩觳庖瞧鞣矫妫鞴7⒘擞杉扑慊刂频某萋至恳牵其机构大量应用新技术和新元件,如计算机数控技术运用于控制、驱动、数据处理等;光栅、同步感应器、容栅、磁栅、电感测微技术、电容测微技术、激光测量技术等用于位移测量,不断提高齿轮