用于检测全跳动的偏摆检查仪设计

I用于检测全跳动的偏摆检查仪设计摘要：本课题拟对原有偏摆检查仪进行改进，扩展其功能，设计能满足检测径向和端面全跳动项目的实验装置。用以测量实际被测要素对理想回转面的允许变动量。解决了在实际使用对整个表面的形位公差综合控制，并且测量简便。本课题针对此问题设计了一种全新的偏摆检查仪，通过资料查询，文献参考，对原有的偏摆检查仪进行结构分析，设计出用于检测全跳动的偏摆检查仪。新的偏摆检查仪和原有的偏摆检查仪相比具有结构稳定，操作简单，精度高等优点。它不仅能反映单个测量面内被测要素轮廓形状的误差情况，而且能反映整个被测面上的误差。更加的贴近实际。本课题通过对偏摆检查仪的改进与设计，得出了偏摆检查仪能够提高企业生产效率，提高产品精度的结论。测量仪器的测量方式的改进，不仅可以提升机械加工生产的效率，而且可以极大的改善人们的工作形式，对建设科技强国也具有重要作用。关键词：全跳动； 偏摆检查仪；测量仪器。 IIBounce tester design for detecting full runoutAbstract：This subject intends to improve the original yaw tester, expand its function, and design an experimental device that can meet the radial and end-to-end full jerk. It is used to measure the allowable variation of the ideal revolution surface for the actual measured element. Solve the practical use of the whole surface of the geometric tolerance control, and measurement is simple.This subject has designed a new type of pendulum tester for this problem. Through data query and literature reference, the structural analysis of the original pendulum tester is designed to design a pendulum tester for detecting full runout. Compared with the original pendulum tester, the new pendulum tester has the advantages of stable structure, simple operation and high precision. It can not only reflect the error of the contour shape of the measured element in a single measurement plane, but also reflect the error of the entire measured surface. More close to reality.This subject through the improvement and design of the pendulum tester, concluded that the pendulum tester can improve the production efficiency of the company and improve the accuracy of the product. Improvements in the measurement methods of measuring instruments can not only improve the efficiency of mechanical processing and production, but also can greatly improve peoples working methods, and also have an important role in building a strong science and technology nation.IIIKeywords:Full beat，Bending tester，Measuring instrument目 录摘要 .IAbstractt.II1 绪 论 .11.1 研究的目的及意义 .11.2 国内外研究状况 .11.3 主要研究内容 .21.4 研究的方法及步骤 .22 结构设计 .32.1 全跳动偏摆检查仪的技术条件及其原理 .32.1.1 全跳动与全跳的公差的概念 .32.1.2 圆跳动的概念及与全跳动的区别 .32.1.3 各公差项目的详细检测方案 .42.2 偏摆检查仪的基本结构设计 .42.2.1 确定结构 .42.2.2 全跳动偏摆检查仪的工作原理 .52.3 底座与尾座的设计 .5IV2.4 测量机构的设计 .62.5 变换机构的设计 .62.6 位移传感器的选择 .63 设计计算 .83.1 电动机的设计 .83.1.1 电动机的容量 .83.1.2 电动机的转速 .83.2 计算传动装置的运动和动力参数 .83.2.1 传动装置的传动比 .83.2.2 各轴转速，输入功及扭矩 .93.3 齿轮的设计 .93.3.1 选定齿轮精度等级，材料，齿数和模数 .93.3.2 齿面接触强度计算 .93.3.3 按齿根弯曲疲劳强度设计 .103.3.4 几何尺寸计算 .123.4 滚珠丝杠的计算 .123.4.1 确定滚珠丝杠副的导程 .123.4.2 滚珠丝杠的载荷及转速计算 .123.4.3 估算丝杠的最大允许轴向变形量 .133.4.4 计算滚珠丝杠长度及螺纹底 X.133.4.5 确定滚珠丝杠副的规格代号 .144 精度与误差计算 .154.1 误差分析 .154.2 在垂直平面的直线度误差而引起的误差 .154.3 在水平面的直线度误差而引起的误差 .164.4 装置精度设计 .165 三维模型绘制 .185.1UG 绘图软件介绍 .185.1.1UG 介绍 .18V5.1.2UG 的特点 .185.2 零件的建模 .185.2.1 底座的建模 .185.2.2 头架的建模 .195.2.3 测量机构的建模 .205.3 零件的装配 .21结 论 .22参考文献 .23致 谢 .24附录 A 外文翻译 .25附录 B 三维装配图 .4011 绪 论1.1 研究的目的及意义在实际机械的加工生产的过程中，为了提高产品的精度以及质量，就必须运用某些特定的仪器对产品进行校核，而偏摆检查仪就是其中的一种。偏摆检查仪作用非常广泛，存在机械、电力、水利等多种行业，尤其是在机械制造业中具有极高的地位，它主要用于检测轴类零件的圆跳动误差。可以提高产品的精度与质量，实现高效率的生产。其中以重工业使用最为普遍，近些年来，民营企业的蓬勃发展，导致了社会需求的明显增加，这样一来使得偏摆检查仪在小企业的使用比例上占据了很大的比重，第三产业的快速发展也使得电子行业加入到这个队伍中。偏摆检查仪的制作工艺性较高，是直线度和平行度及垂直度为一体的检测型仪器，具有良好的耐磨性、使用寿命长、测量精度高等优点。市场上存在的偏摆检查仪大多为圆跳动偏摆检查仪，而圆跳动有着很大的局限性，它不能反映被测件所有面上的误差。圆跳动的概念决定了被测件的各个表面之间并没有建立起联系，而各个截面的读数是分开进行的。但是在实际的生产加工与使用过程中要求能够对被测件的各个表面的形位公差都能够进行控制，所以为了满足实际的需求。设计出作用于检测全跳动的偏摆检查仪就显得尤为重要。在原有偏摆检查仪结构上，扩展其功能，装置结构紧凑，操作方便，设计能满足检测径向和端面全跳动项目的实验装置。用于检测全跳动偏摆检查仪器能够将被测件各个表面上的轮廓误差情况反映出来，更加的贴近人们的实际需求。1.2 国内外研究状况我国的制造业发展迅速，带动了偏摆检查仪的市场发展，不仅社会需求快速增长，而且产品的出口量也持续增长。国家也出台了相关的政策，鼓励偏摆检查仪产业向高技术产品方向发展，企业对于市场的投资力度也逐渐增大。偏摆检查仪的市场也获得了国家和投资者的青睐，这样一来偏摆检查仪市场的前景也越来越好。目前为止美国与德国在偏摆检查仪生产规模在世界上一直处于领先地位。无论是精度还是工艺在世界上都受到一致的好评。我国距离全球顶尖制造还是有许多差距。根据机械大国得到经验，要想先进制造技术得到发展，必须先提高自身的2产品精度与质量，我国制造业正在向技术型制造转型，企业对于高精度产品的需求量越来越大。所以制造业产品精度的高低已经成为衡量国家实力的一个重要标志。2013-2017 年我国偏摆检查仪市场规模由 9 亿元增长至 27 亿元。并且增速常年保持在 25%以上。2018 年将是偏摆检查仪行业发展关键的一年，从国家层面来讲，新的政策和新的法规都陆续出台，不断的改善市场的发展环境。但是另一方面偏摆检查仪行业也面临着新的危机：严格的节能减排政策对市场的发展都产生了深刻的影响，另外还有通货膨胀、人民币升值等外部因素的影响，经济发展所带来的人力成本的提升也在不断的冲击着这个行业 1。1.3 主要研究内容互换性与测量技术、机械设计、计算机辅助设计及计算机辅助制造为一体。主要围绕结构设计，结构优化两方面进行。主要内容有：改进原有偏摆检查仪扩展其功能，使其可以测量物件全跳动。优化偏摆检查仪的操作使其实现自动化测量。对偏摆检查仪进行结构设计及主要零部件的计算。提高全跳动偏摆检查仪的精度，进行偏摆仪三维图的建模。本设计的主要内容有：通过阅读资料、文献、期刊研究并且掌握检测全跳动的偏摆检查仪的技术条件掌握其工作原理。熟悉其内部结构及主要零部件。确定检测全跳动的偏摆检查仪的基本结构。拟定出总体设计方案，绘制简图。对检偏摆检查仪的主要零件进行设计计算和校核。使用 UG 软件对偏摆仪的零件图进行建模与装配。1.4 研究的方法及步骤1.研究的方法：文献研究法：以查阅图书为主要手段，通过网络查询和数据库等手段进行辅助研究，进行资料的收集、数据的整理等工作。比较分析法：通过比较全跳动和圆跳动的区别，分析在检测过程中的个中测量办法。从中找出最佳的设计方案。2.研究的步骤： 第一阶段：通过阅读资料、文献、期刊研究检测全跳动的偏摆检查仪的技术条件及其原理；确定检测全跳动的偏摆检查仪的基本结构；第二阶段：对主要零件进行设计计算和校核；绘制检测全跳动的偏摆检查仪的装配图，绘制主要零件的工作图。第三阶段：绘制三维图；分析总结进行反思。主要解决的问题为：如何对原有的偏摆检仪进行改进实现检测全跳动。3如何提高偏摆检查仪的测量精度使其满足需求。结构需可靠性高、工作稳定，适应多种环境状况。2 结构设计2.1 全跳动偏摆检查仪的技术条件及其原理2.1.1 全跳动与全跳的公差的概念全跳动指的是被测件绕着基准轴线做回转运动时，测量仪器沿着 x 轴方向做匀速直线运动时，测量头上所读取到的最大值与最小值的差。全跳动公差是将测量机构与被测件进行接触，沿着被测件的径向作匀速直线运动。所允许的最大跳动量。由于测量方式与测量点的不同可具体分为三类：即斜向全跳动公差、径向全跳动公差和轴向端面全跳动公差。全跳动公差所表示的实际意义是由测量机构的测量位置与测量方向所决定的，可分为以下两种：(1)径向全跳动：当测量仪器的运动方向与基准轴线相互垂直的同时被测件绕基准轴线作持续的回转运动，使得测量装置与工件同时进行沿着轴向的相对运动，在被测件上所测得的各个点间的值。(2)端面全跳动：当测量装置的测量方向与基准轴线平行时，被测件围绕着基本轴做间断的回转运动，并且使测量装置与工件同时进行沿着径向的相对运动，在被测件上所测得的各个点间的值。2.1.2 圆跳动的概念及与全跳动的区别圆跳动指的是当测量机构固定不动时，被测件以基准轴线为参考基准进行回转运动且只转动一周，在给定的方向上偏摆检查仪上的测量机构所测得的最大数值与最小数值的差。圆跳动公差指的是测量机构和被测件进行无轴向运动的同时被测件在一个确定的固定参考点绕基准轴线旋转一周时，被测件所允许的最大误差。圆跳动公差适性没有限制，它可以用于被测件上任意位置。由于被测件的形状特征不同，且被测件的测量方向是根据实际需求所确定，所以圆跳动公差的种类也不同。由于测量方式的不同具体的分类也有所区别，可以分为以下三4类：端面的圆跳动公差、径向的圆跳动公差和斜向的圆跳动公差。而斜向圆跳动公差可分为两类：即给定角度和任意角度。圆跳动在测量结果的表达上具有很大的局限性，它只能反映出一个被测面上的轮廓形状误差状况，并不能反映整个被测面上所有的误差。因为在圆跳动的概念中并没有建立各个被测量面的联系，各个被侧面之间都是区分开的。但是在实际的生产加工中往往需要测量仪器能够控制被测件整体的公差。为了能够满足实际加工生产的需求，在测量时增加了全跳动公差这个概念。全跳动公差所反映的不只是单个被测面内被测件的轮廓形状的误差，并且能够反映出被测件上所有的被测面上的误差情况。更加贴切实际。2.1.3 各公