【数控技术应用开题报告：卧式齿圈径向跳动检查仪设计4700字（论文）】

PAGEPAGE6数控技术应用开题报告：卧式齿圈径向跳动检查仪设计一、立论依据本课题的目的和意义齿圈径向跳动误差的测量可以使用齿轮径向检查仪、万能测齿仪、普通的偏摆检查仪等进行测量。本次设计采用齿轮径向跳动检查仪作为机械部分基础，引入单片机、步进电机、传感器等进行创新性改造和设计。信息技术与机械加工技术的紧密结合是提升装备制造业竞争力的重要途径，装备制造业与软件、汽车电子、机床电子、智能仪表、计算机等众多电子领域的发展紧密相连，信息产业与装备制造业的融合是实现信息化与工业化融合的重要途径之一。“十一五”信息技术改造装备制造业的重点在两个方面,一方面加快产品的数控化、智能化和人性化的水平;另一方面，充分利用CAD、CAM、CAPP、PLM、PDM等技术手段，提高装备制造过程的智能化水平。我国是一个制造业大国，尚处于工业化进程之中，在未来相当长的时期里，制造业仍将在国民经济中占主导地位。在新一轮国际产业结构调整中，我国正逐步成为世界最重要的制造业基地之一。然而目前我国装备制造业的整体水平与发达国家相比尚有较大的差距，尤其是在战略必争装备技术与竞争前核心技术、基础制造装备与成套关键装备制造技术等方面差距更大，这种差距又主要体现在先进装备的自主设计与独立制造能力差，成套与系统集成、优化能力差，技术创新和集成创新能力差。这些差距已经成为制约我国制造业乃至其他行业经济发展的关键瓶颈问题之一。应用信息技术改造提升传统产业是信息产业和传统产业互动发展的过程，传统产业的改造提升以信息产业作为支撑技术基础，同时也为信息产业的发展创造了巨大的市场空间。普通机械式齿圈径向跳动检查仪不仅存在测量步骤繁琐的问题,而且存在着使用寿命短、故障率较高、精度无法保证等缺陷,只有通过对普通机械式齿圈径向跳动检查仪智能化改造才能更好的解决此类问题。这不仅能够提升产品信息化水品，提高效率，还可以增强此类产品生产企业的竞争优势，提升传统产业的技术水平。随着企业对产品质量、工艺控制要求的提高，对生产过程测控的齿圈径向跳动检查仪的要求也更高，但齿圈径向跳动检查仪的基本功能无法满足实际生产现场的要求，如对不同型号的齿轮、齿轮的不同部位、不同的组合比例等，就要求提供不同的测量精度，对不同材料进行判断，从而提供不同的测量信息，并生成一个实际生产过程中检测质量的综合校验参数。为保证使用准确度，操作人员随时检测齿轮精度，我们可以采用智能化改造的齿圈径向跳动检查仪，作为齿轮精度的数据采集和允差判定控制。采用传感器方式对误差输出的模拟量进行A/D数据转换，精确度可达到国家标准。同时该仪表集数据采集处理、数据显示和自动控制为一体，输入输出接口均采用光电隔离技术，有较好的抗干扰能力。操作简单方便，实现了全过程控制智能化。通过这次毕业设计能使我达到基本知识、基础理论、基本技能(三基)和运用知识能力、文献检索能力、实验测试能力、计算机应用能力、外语能力、制图能力(六个能力)以及文化素质、思想品德素质、业务素质(三个素质)的训练，培养运用所学的专业知识和技术，研究、解决实际问题的初步能力。对实现齿轮测量仪器的自动化和机电设备的一体化有着重要的实践意义。二、文献综述国内外研究现状、发展动态此次毕业设计主要涉及到的是机械产品的智能化改造，也就是计算机或者单片机、PLC在传统机械上的应用。齿轮齿圈径向跳动检测方法，目前在现场主要仍然采用简单的齿圈径向跳动来进行检查，或自行采用顶尖座和指示表组合、或采用万能测齿仪来人工操作进行检测。检测精度人为因素较大。近年的国内外生产的先进齿轮双面啮合检查仪，配上计算机，经过测量数据处理后，能自动进行测试。从生产厂家来看，目前国内厂家也仍然在生产机械式齿轮齿圈跳动检查仪，电子式的非常少见。但是多功能测试仪等情况时有电子式的，这也说明单功能检查仪改造成电子式的相对多功能改造来说不合算，成本无法保证。用户也不愿意为了简单的齿圈跳动检查仪花更多钱购买电子式的，尽管在精度和操作上会有提高，但是通过提高工作人员技术水品，同样能够达到效果。国外的情况和国内也有类似，一般也是综合机型智能化的比较多。在测试技术上，我国水品和国际水品虽然有差距，但是并不是很大。在齿轮的各种加工方法中,齿轮加工误差都是来源于组成工艺系统的机床、夹具、刀具和齿坯本身的误差及其安装调整等误差,这些误差必然会转到被加工齿轮上,而在齿轮传动过程中,齿轮上已形成的加工误差也必然会周期性的反映出来,从而影响齿轮传动的使用要求。随着科学技术的发展,现代机械设备的功能越来越强,其运动关系和结构也越来越复杂,因而对其质量检验、运动关系和强度等检测仪器的要求也越来越高,要求测量的参数也越来越多。普通机械式齿圈径向跳动检查仪不仅存在测量步骤繁琐的问题,而且存在着使用寿命短、故障率较高、精度无法保证等缺陷,只有通过对普通机械式齿圈径向跳动检查仪智能化改造才能更好的解决此类问题。这不仅能够提升产品信息化水品，提高效率，还可以增强此类产品生产企业的竞争优势，提升传统产业的技术水平。齿轮跳动检查仪经改造后并配以电子计算机,实现了测量数据的动态显示和测量结果的可自动处理,实践表明该方法是可行的。并且,改造所需的基本硬件少,改造周期短。如果改用不同的测量软件程序还可以同时智能化改造齿轮的其它误差测量仪,如齿距仪、基节仪等,所以平均费用小、经济效益高。改造后的测量仪对测量的精度也略有提高,且操作方便,造价低廉,对实现齿轮测量仪器的自动化和机电设备的一体化有着重要的实践意义。我想，随着技术水平的提高，以及测试的多样性，今后多功能、综合性、智能化的测试仪器会越来越多，但是像齿轮齿圈径向跳动检查仪这样单功能的测试仪器并不会消失，对于小型企业、研究单位，这样的仪器仍然很有用武之地，并且随着信息技术的发展，智能化改造一台机械式测试仪的成本会越来越低，今后的产品必定是机电一体化的。所阅文献的查阅范围及手段所查阅的文献主要涉及机械公差技术、测试技术、单片机的应用以及编程等。手段主要有：一、查阅大学期间学过的相关书籍，测试技术、计算机硬件技术基础几何量公差与测量技术等；二、到辽东学院图书馆利用查询系统查找相关书籍；三、登陆东北大学图书馆网站，进入东北大学已经购买的论文、期刊等数据库进行查找；参考文献1．王立鼎．单面展成磨齿法齿轮齿圈径向跳动成因的研究[J]，光学机械,1990，6-18．2．韩少军，黄然．齿轮齿圈径向跳动的智能化测量[J]，机械制造与研究,2004，33-523．王钧，李红玲．C++Builder经典范例50讲[M]，北京科学出版社,2003，1-316．4．谢诚译，雁心校．齿轮齿圈径向跳动和原始齿形位移自动检验和分组装置[J]，测量技术，109-124．5．李坤淑，韩照波．齿圈径向跳动测量误差分析及处理[J],机械研究与应用，2007，6．何桥．计算机硬件技术基础[M]，电子工业出版社，2004，1-312．7．何立民．MCS-51系列单片机应用系统设计[M]，北京航空航天大学出版社，1994，1-312．8．曹林琳，曹桥媛．单片机原理和接口技术[M]，国防科技大学出版社，2000，1-264．9．刘品，张也晗．机械精度设计与检测基础[M]，哈尔滨工业大学出版社，2003，1-289．10．张玉，刘平主编．几何量公差与测量技术[M]，东北大学出版社，1999，1-266．11．赵庆海．检查技术与工程应用[M]，化学工业出版社，2005，5-126．12.杨宁，等.单片机与控制技术.北京：北京航空航天大学出版社，2005.13．HuangSC，HuangYM，ShiehSM．Vibrationandstabilityofarotatingshaftcontainingatransersecrack[J]，JSoundandVibration，1993，162(3)：387-401．14．GanYongli.Theexperimentinstructorofgeometrymeasuretoleranceandexamination[M].Shanghai:Shanghaiscienceandtechnologypress,1995，204-380．15．WangLiding.studyonthecausesfordiameterrunoutofpitchcircleingear2grindingbysingle2sidegeneratingmethod[J].OpticsMachine,1990，50-128．16．WangJun,LiHongling.Theclassicalexemplification50lessonsofC++Builder[M].ShanghaitheSciencePress,2003，10-312．17.S.J.BuckleyandS.S.MurthyIEEEExpert,January-February,1997,pp.23.18.M.NoamandS.Moriches,“CooperativeSchedulingIfZEEEanditsApplicationtoSteelmakingProcesses,vol.38,no.2,1991,pp.Trans.IndustrialElectronics,150-155.19.M.B.Wall,“AGeneticAlgorithmforResource-ConstrainedScheduling”PhDthesis,MIT,June,1996.(Availablefrom:ftp://lancet./pub/mbwall/ph&thesis.ps.gz)20.P.EsquireandP.Lopez,“Constraint-OrientedCooperativeSchedulingforAircraftManufacturing”IEEEExpert,January-February,1997,pp.32-39.

三、研究内容1．课题的构想与思路齿轮齿圈径向跳动误差是指在被测齿轮一转范围内,测量仪的测头在齿槽内与齿高中部双面接触,测头相对于齿轮基准轴线的最大变动量它是齿轮误差测量中的一个重要误差量,主要用来评定由齿轮几何偏心所引起的径向误差。很显然,齿轮齿圈径向跳动误差过大对于齿轮的工作平稳性、运动精度和工作时产生的噪声都会有很大的影响。而只有精确地和高效地测量了齿轮齿圈径向跳动误差,才能判断齿轮齿圈径向跳动误差是否在合理的误差范围内,保证今后齿轮能够在正常的稳定的情况下工作。齿轮齿圈径向跳动误差的测量通常在齿轮跳动检查仪上进行。测量时,把被测齿轮用心轴安装(在两顶尖架的顶尖之间被测齿轮轴则直接安装在)两顶尖间,用心轴轴线模拟体现该齿轮的基准轴线,使测头在齿槽内于齿高中部双面接触。测头有球形和锥形等几种形式,其尺寸大小应与被测齿轮的模数相协调,以保证测头在齿高中部双面接触球形或锥形测头安装在指示表的测杆上,用它逐齿测量它相对于齿轮基准轴线的变动量,其中最大值与最小值之差即为齿圈径向跳动。虽然用以上这种测量方法来测量齿轮齿圈径向跳动误差是绝对可行的和可靠的,但测量时与测量后的工作相当繁琐。而且,它对测量人员的专业技术知识要求很高,即使是由一名技术熟练的测量人员去逐齿测量,之后借助于计算机来分析处理这些测量数据,对于工作量也没能有太大的改观。总之,测量的精度低、效率低是采用该机械式测量仪测量齿轮齿圈径向跳动误差的一个最大缺陷。考虑到运用齿轮跳动检查仪测量齿轮齿圈径向跳动误差的如此缺陷,我们可以对原齿轮跳动检查仪进行智能化改造,引进单片机、步进电机等,使测量结果数据化,并能适应于动态显示测量数据,对测量数据也可进行后续的处理与分析,得到分析后的结果。此外,我们还可以编译科学的软件程序,能够得到一个良好的人机交互界面,使测量工作更加轻松、高效。2．主要设计内容齿轮跳动检查仪经改造后并配以单片机,能够实现测量数据的动态显示和测量结果的可自动处理。主要设计内容为：步进电机自动控制；测试数值的传感器、中间转换、单片机处理设计处理好这里的关系；输入和输出装置的设置；键盘和显示器选择设计；机械部分根据测量范围设计出主要零部件的尺寸。拟解决的关键技术在智能化改进过程中，有几个关键部分需要解决，由于机械部分技术已经成熟，所以主要是数字部分以及数字部分与机械部分衔接的技术问题。一、原机械式齿轮齿圈径向跳动检查仪测量时使用百分表，现在我们需要用传感器来代替其发挥功能，这是就牵涉到用什么传感器，置于什么位置；二、经过传感器后，信号通过怎样的过程传导给单片机进行处理，其中的A/D转换怎样处理；三、单片机的程序设计问题；4．总体设计方案此设计主要是将原机械式径向跳动测试仪进行智能化改造，且主要是测试部分进