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轴承球直径非接触精密测量装置误差分析及改进

作 者: 张帅
导 师: 王黎钦
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 机械设计及理论
关键词: 轴承球直径测量 误差分析 误差补偿 动态测量 软件开发
分类号: TG806
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 64次
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内容摘要


随着现代机械的高精尖进程,机械零件的精度要求也愈加苛刻,轴承作为机械的关键零件,也受到了各国科研人员的重视。控制球轴承中轴承球球径的一致性对保证轴承的性能至关重要。普通人工测径效率低下,为提高轴承球直径测量精度及分组效率,本文研制了可对轴承球直径自动精密测量并分组的仪器。本文完成的研究内容为:在现有样机基础上,提出新的测量定位方案并设计出相关的机械结构;对比出四种球定位方式的定位稳定性,采用CCD激光位移传感器,对轴承球进行被测球与标准球球径差自动测量;利用二次开发的数据读取及运动控制软件,对被测球按精度分组;同时,对测量部件进行误差分析,分析系统误差成因及数值大小,计算测量定位各部件引起的测量不定度;对系统误差进行误差补偿,最终,校核总误差。通过以上的研究工作,提高了样机的测量效率和重复测量精度:测量效率方面,将测量方案由静态测量改为动态测量,有效的提高了测量效率、减少了分组时间。测量速度从原有的0.5球/min提高到1球/min。重复测量精度方面,高精度V型块及高精度三维位移平台的应用保证了定位精度,动态测量方式提高了测值的稳定性。重复测量精度从2μm提高到了0.8μm。本文在上料及分组部件两部分均设计了可替换零部件,适用5mm-20mm范围的轴承球的测量要求。同时,采取了一定的减振吸振措施,有效的降低了机械振动对测量精度的影响。通过对联机后的整机进行调试和实验,测量精度及测量速度均达到了设计要求。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-16
  1.1 课题的研究目的和意义  8-10
  1.2 国内外研究现状  10-14
    1.2.1 球径精密测量  10-12
    1.2.2 轴承球分组仪  12-14
  1.3 本课题主要研究的内容  14-16
第2章 轴承球直径测量误差分析误差补偿  16-32
  2.1 引言  16
  2.2 轴承球直径测量误差分析  16-19
  2.3 轴承球直径测量误差补偿  19-21
    2.3.1 误差补偿  19-20
    2.3.2 V 型块定位误差计算  20-21
    2.3.3 轴承球直径测量误差补偿方案  21
  2.4 轴承球直径测量不确定度计算  21-30
    2.4.1 轴承球水平定位基准偏差引起的测量不确定度  21-23
    2.4.2 轴承球圆度引起的测量不确定度  23-24
    2.4.3 动态测量引起的测量不确定度  24-28
    2.4.4 激光反射点不同引起的测量不确定度  28-29
    2.4.5 机械振动及位移传感器测值波动引起的测量不确定度  29-30
  2.5 测量部件误差校核  30-31
  2.6 本章小节  31-32
第3章 机械系统的改进设计  32-42
  3.1 引言  32
  3.2 现有方案分析总结及完善  32-34
  3.3 轴承球直径测量方案优化  34-38
    3.3.1 轴承球定位方案优化  35-37
    3.3.2 动静态测量方式选择  37-38
    3.3.3 测量定位装置结构设计  38
  3.4 上料部件改进设计  38-40
  3.5 下料部件改进设计  40-41
  3.6 本章小结  41-42
第4章 控制系统二次开发  42-55
  4.1 引言  42
  4.2 现有控制方案的总结  42-45
  4.3 测量软件的二次开发  45-52
    4.3.1 误差补偿模块的开发  47-48
    4.3.2 数理统计及数据导出模块的开发  48-50
    4.3.3 与运动控制软件的通信设计  50-51
    4.3.4 测量软件的执行过程  51-52
  4.4 运动控制软件的二次开发  52-54
    4.4.1 控制时序的设计  52-53
    4.4.2 帮助模块的开发  53-54
  4.5 本章小结  54-55
第5章 联机调试及整机性能验证试验  55-62
  5.1 引言  55
  5.2 精度影响因素正交试验  55-61
    5.2.1 精度影响因素正交试验设计  55-57
    5.2.2 精度影响因素正交试验结果极差分析  57-58
    5.2.3 精度影响因素正交试验结果方差分析  58-61
  5.3 整机性能检测试验  61
  5.4 本章小结  61-62
结论  62-63
参考文献  63-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 公差与技术测量及机械量仪 > 一般性问题 > 技术测量方法
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