毕业设计论文-回转面表面物体粗糙度自动测量仪的设计.docVIP

1 前言 1.1 表面粗糙度对轴工作性能的影响 表面粗糙度指的是加工表面具有的微小峰谷不平度和很小间距。其中两波峰或者两波谷之间的距离很小，用肉眼是难以区别的，所以其属于微观几何形态误差。表面粗糙度越小，那么其表面就越光滑。表面粗糙度的大小会有较大程度影响机械零件的使用性能，主要表现在以下7个方面： 表面粗糙度会影响零件耐磨性。粗糙度越大，则表面与表面之间的有效的接触面积越小，压强则越大，磨损就越快。 表面粗糙度会影响配合的稳定性。在间隙配合方面，如果表面粗糙越大，则就越容易易磨损，就会导致工作过程中间隙不断得到增大；在过盈配合方面，在装配时会把微观凸峰挤平，从而减小了实际的有效过盈，从而减小了联结强度。 表面粗糙度会影响零件的疲劳强度。比较粗糙的零件表面会棉线的存在比较大的波谷和波峰，它对集中应力非常敏感，然后影响零件的疲劳强度。 表面粗糙度会影响零件的抗腐蚀性。相对粗糙的表面，金属内层会渗入容易导致腐蚀性的气体或者液体，从而造成表面的腐蚀。 表面粗糙度会影响零件的密封性。粗糙表面与表面之间无法达成紧密的贴合，接触面之间会渗漏气体或者液体。 表面粗糙度会影响零件的接触刚度。接触刚度的定义是：零件与零件结合面在外力的作用下，抵抗接触变形的能力。零件与零件之间的接触刚度会在很大方面上影响机器的刚度。 7）表面粗糙度会影响零件的测量精度。在精密测量的时候，零件的被测表面和测量工具测量面的表面之间的粗糙度会直接影响测量精度的。 除上述方面之外，零件镀涂层、导热性和接触电阻、反射能力和辐射性能、液体和气 体流动的阻力、导体表面电流的流通等很多方面都会受到表面粗糙度不同程度的影响。【1】 1.2 国内外现状 表面粗糙度标准的提出和发展与工业生产技术的发展密切相关，它经历了由定性评定到定量评定两个阶段。表面粗糙度对机器零件表面性能的影响从1918年开始首先受到注意，在飞机和飞机发动机设计中，由于要求用最少材料达到最 大的强度，人们开始对加工表面的刀痕和刮痕对疲劳强度的影响加以研究。但由于测量困难，当时没有定量数值上的评定要求，只是根据目测感觉来确定【2】。 1936年出版了Schmaltz论述表面粗糙度的专著，对表面粗糙度的评定参数和数值的标准化提出了建议。但粗糙度评定参数及其数值的使用，真正成为一个被广泛接受的标准还是从40年代各国相应的国家标准发布以后开始的。 1992年德国的斯马尔茨 发明了用光杠杆放大的表面轮廓记录仪后，人们就一直致力于表面质量检测技术的研究，从此开始了对表面粗糙度的数量化描述。 1993年艾博特制成了第一台车间用测量表面粗糙度的仪器，它是现在美国Bendix公司测量微计分厂生产的表面轮廓仪的先驱。这种仪器用测量距离轮廓峰顶的深度与支撑面积比的关系曲线即艾博特曲线来表征表面粗糙度。 1940年，英国Taylor-Hobson公司研制成功了表面粗糙度测量仪“Talysurf”。 我国近几年来，在粗糙度测量技术领域也取得了较大发展。例如著名的“杨氏实验方法”的提出和推广，使利用激光来测量S、Sm等常规数据在国内得以实现；影响金属加工件表面粗糙度的因素主要有前角、刀具副偏角和走刀量等三元素理论的提出；用光触针轮廓传感仪来测量表面粗糙度，其中就应用了3ABCD技术来计算其测得数据，以导出不同情况下的特性曲线；此外还有傅科法、容积法、反射光点位移法等新理论的提出和尝试等等[3]。 1.3 课题的提出及任务要求 实验室中的光学表面粗糙度测量仪，基本全部要靠自己手动、观察，十分麻烦。本次设计的主要核心思想则是加入机电方面的知识，使其使用简单、方便，测量精度等方面进行提高。本次设计融合了机电及计算机方面的知识，对其进行改进后,测量过程中,触针在被测表面滑行的轨迹动态地显示在计算机屏幕上，通过模一数转换将模拟量转换为数字量送人计算机进行处理，,测量结果能非常直观地、准确地在显示器上显示,并在打印机或绘图仪上输出。使得仪器在测量参数的数量、测量精度、测量方式的灵活性、测量结果输出的直观性等方面有了极大提高。 本设计的要求是根据所学专业知识，完成回转轴类零件圆柱度误差自动检测系统的整体设计，包括机械传动系统、回转轴类的夹持系统、传感器提升和固定系统、自动控制系统等几个部分。 该系统的指标如下： 回转轴类零件直径的检测范围为50—200mm； b.每个回转轴类零件的最大检测时间为60秒； c.系统采用接触测量方式或非接触测量方式，在计算机的控制下实现自动测量。 1.4 课题的目的与意义 表面粗糙度的测量主要体现在： 一、在机械加工制造业方面，主要是指金属的加工制造。粗糙度测量仪最初目的就是为了测量机械加工零件表面粗糙度的。尤其是触针式粗糙度测量仪比较适用于质地比较坚硬的金属表面的检测。例如：汽车零配件加工制造业、机械零部