论文 大型回转支承套圈圆度误差自动检测装置

I

摘要

圆度误差评定有4种主要方法。

(1)最小区域法：以包容被测圆轮廓的半径差为最小的两同心圆的半径差作为圆度误差。

(2)最小二乘圆法：以被测圆轮廓上相应各点至圆周距离的平方和为最小的圆的圆心为圆心，所作包容被测圆轮廓的两同心圆的半径差即为圆度误差。

(3)最小外接圆法：只适用于外圆。以包容被测圆轮廓且半径为最小的外接圆圆心为圆心，所作包容被测圆轮廓的两同心圆半径差即为圆度误差。

(4)最大内接圆法：只适用于内圆。以内接于被测圆轮廓且半径为最大的内接圆圆心为圆心，所作包容被测圆轮廓两同心圆的半径差即为圆度误差.

关键词：圆度误差，同心

II

Abstract

There are four main ways of roundness error evaluation.

(1) minimum zone : method to accommodate the radius of the circular surface is

being tested for a minimum of two concentric circles radius difference as the

roundness error.

(2) the least-square circle method: based on the measured circular contour on each

point corresponding to the sum of the squares of the circumferential distance as

the smallest circle in the center as the center of the circle, tolerance were made

of two concentric circles radius of circular surface is the roundness error.

(3) the minimum circumscribed circle method: only applies to the outer circle.

Measured contour and the radius of circle is to include the minimum circumscribed

circle center as the center of the circle, do contain two concentric circles radius

of circular surface is being measured is the roundness error.

(4) maximum inscribed circle) : only applies to the inner circle. Pick on circular

contour to be tested within heart and maximum inscribed circle circle radius as

the center of the circle, tolerance were made of two concentric circular profile

of radius difference is the roundness error.

Keywords: roundness error, concentric

III 目 录

摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„错误！未定义书签。

Abstract„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„II

1绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1

1.1课题意义和目的„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1

1.2圆度检测方法分类„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1

1.3圆度检测的误差„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

2 工件的设计要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

3 功能的实现„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

4圆度误差的计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

4.1测量数据的处理方法与评定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

4.2圆度误差算法1„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

4.3度误差算法2„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7

4.3.1智能圆度误差评定需求解的是非平凡问题„„„„„„„„„„„„„„„„7

4.3.2智能直线度测量仪推理机制的研制„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8

4.3.3智能圆度测量装置的测试实例„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10

5电动机的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12

5.1选择电机类型和结构形式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12

5.2主要参数„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12

5.3选择电动机„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12

6轴承的选用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14

6.1轴承的概述及分类„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14

6.2滚动轴承的选择计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14

7 键联接„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17

7.1键联接的概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17

7.2键联接的分类及应用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17

7.3键的选择及验算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17

8 机械机构总体布局„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19

8.1框架和防护罩„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19

8.2触摸屏„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19

8.3操控板„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19

8.4传感器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20

8.5操作体„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21

9 最小条件下圆度误差„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22

9.1圆度误差计算模型„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22

9.2粒子进化算法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„23

9.3编程实现及实例„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„23

结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 26

致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 27

参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 28

1 1 绪论

1.1课题意义和目的

为了在圆度测量中克服人工数据处理存在着效率低和准确性差的缺陷，需研制智能圆度测量装置，实现圆度误差的自动检测及评定。本文针对圆度误差的评定属求解非平凡问题的特点，提出采取推理和搜索的方法建立智能评定模块，并将它建成由规则集、综合数据库和控制系统构成的产生式系统。文中还根据评定圆度误差的最小包容区域法的原理，在对智能评定模块推理机制的研制中采用了穷举搜索的方法和深度优先的搜索策略，设计了数据处理中的算法——“围点甄别”法。文章最后以系统测试实例说明了该圆度测量装置具有真实数据自动采集和模拟数据人工输入之功能，能高效且准确地根据所获数据显示出圆度误差评定的最小包容区及其检测结果。

圆度是表示零件上圆的要素实际形状，与其中心保持等距的情况。即通常所说的圆整程度。也是限制实际圆对理想圆变动量的一项指标，其公差带是以公差值t为半径差的两同心圆之间的区域。圆度公差属于形状公差，圆度误差值不大于相应的公差值，则认为合格。在形位公差中，圆度是十分重要的项目。对于圆度误差的检测，在生产现场通常是将人工测量所得数据绘制成图，然后将同心圆模板覆盖在图上，通过目测来评估圆度误差。这种方法的精度和效率都很低。为了提高圆度测评的精度和效率，许多研究人员进行了相关的探索研究。各种利用高分辨率传感器、专业软件来测定回转体轮廓参数并完成数据分析的圆度仪不断出现。例如德国产的Mahr MMQ 400 系列圆度仪，其传感器的分辨率为

0.01μ。三坐标测量仪也能用于圆度检测，例如，意大利的ARES 7-6-4三坐标测量仪，传感器的分辨率为0.1μ。这些仪器的应用，极大地提高了圆度误差的检测精度和效率。然而，这些仪器不仅价格不菲，而且对使用环境也有相当高的要求。

圆度误差就是在垂直于回转体轴线截面（即正截面）上的轮廓对其理想圆的变动量，是以半径差来计量的。机械零件回转表面正截面轮廓的圆度误差对机器和仪器的功能有直接的影响，因此，在设计机器和仪器时，根据零件的功能要求，要给定适宜的公差。而完工零件的圆度误差是否被控制在给定的公差之内，需要通过测量加以判定。因此，对回转体零件的典型截面进行圆度误差测量是检验该类零件加工质量的重要指标之一。圆度误差的评定与检测随着现代制造技术、现代误差理论及电子技术的发展而日趋完善。数十年来，国内外许多专家学者一直致力于此方面的研究，取得了很大的成果，但距该问题的完满解决仍有一定的差距。

1.2圆度检测方法分类

1.回转轴法

利用精密轴系中的轴回转一周所形成的圆轨迹（理想圆）与被测圆比较，两圆半径上的差值由电学式长度传感器转换为电信号，经电路处理和电子计算机计算后由显示仪表指示出圆度误差，或由记录器记录出被测圆轮廓图形。回转轴法有传感器回转和工作台回转两种形式。前者适用于高精度圆度测量，后者常用于测量小型工件。按回转轴法设计的圆度测量工具称为圆度仪。

2.三点法

常将被测工件置于V形块中进行测量。测量时,使被测工件在V形块中回转一周，从测微仪（见比较仪）读出最大示值和最小示值，两示值差之半即为被测工件外圆的圆度误差。此法适用于测量具有奇数棱边形状误差的外圆或内圆，常用2角为90°、120°或72°、