连杆两端孔轴线平行度自动检测仪的设计说明书Word文档格式.docx
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3.2.2检测方案和数据采集……………………………………………………………4
3.2.3检测方法…………………………………………………………………………5
4原始数据的采集和处理………………………………………………………………5
4.1形位误差检测的基本原则…………………………………………………………5
4.2形位误差检测的特点………………………………………………………………6
4.3原始数据的采集……………………………………………………………………6
4.4原始数据的处理……………………………………………………………………6
5自动测试系统的设计…………………………………………………………………8
5.1主机部分……………………………………………………………………………9
5.2传感器测量部分……………………………………………………………………9
5.3电机及驱动部分……………………………………………………………………9
5.3.1两安装传感头的精密回转头的回转运动………………………………………9
6机械机构部分………………………………………………………………………10
6.1工作台的设计……………………………………………………………………11
6.2检测装置部分联轴器的选用……………………………………………………11
6.3垂直升降部分设计………………………………………………………………11
6.3.1滚珠丝杆螺母副选用…………………………………………………………11
6.3.2配合轴承的选用………………………………………………………………12
6.3.3滑动导柱的设计………………………………………………………………13
6.4位置检测元件的设计……………………………………………………………13
7自动检测装置的软件设计…………………………………………………………14
7.1数据处理程序的编制……………………………………………………………14
7.2数据自动采集接口………………………………………………………………15
8测量误差的组成及补偿思路………………………………………………………16
9结论…………………………………………………………………………………16
参考文献………………………………………………………………………………16
致谢………………………………………………………………………………17
附录……………………………………………………………………………………18
连杆两端孔轴线平行度自动检测仪的设计
摘要：
运用双传感器测量技术，基于最小二乘原理，建立连杆两端孔轴线平行度公差的数学解析式，用C语言编制数据处理程序，通过计算机对测量数据的实时采集和处理分析，实现自动化目的。
关键词：
连杆；
平行度；
测量；
自动化；
TheDesignOfAutomaticDetectorForParallelismOfBothAxisOfConnectingRod
Abstract:
Basedontheprincipleofleastsquaretheory,thispaperusethedualsensortechnology,establishthemathematicanalysisformulaofparallelismtoleranceofbothaxisofconnectingrod.Clanguageisusedtocompiledataprocessingprograminthispaper.Throughthereal-timeacquisitionandanalysisofmeasuredata,thepurposeofautomatizationisrealized.
Keywords:
Connectingrod;
Parallelism;
Measurement;
Automation;
1前言
此柴油机连杆主要参数为：
大孔直径为
50mm，小孔直径为
40mm，两轴中心距为150mm，两孔深为40mm，零件重量为3kg。
且两端孔轴线平行度公关要求如图1所示，基准为大头轴孔轴线，被测小头孔轴线水平方向上的平行度误差在沿轴向100mm内不超过0.03mm，垂直方向上的平行度误差在沿轴向100mm内不得超过0.03mm。
其大小孔的孔径误差、形状误差和两孔轴线中心距的误差、平行度误差将影响汽车发动机的工作性能和使用寿命，连杆平行度的误差大小，又直接影响到连杆活塞销及曲轴轴颈的配合质量，进而影响到活塞——连杆机构的运行质量。
因此，生产中这些误差都有严格的限制。
图1连杆轴线平行度示意图
Figure1Thediagramaboutthedepthofparallelismofbothaxisofconnectingrod
连杆测量是通过气动量仪分别检测各项误差的，这种检测方法首先要用校准件或借助辅助装置对量仪校准，这样校准件或辅助装置的精度影响测量结果。
并且，气动量仪只能定性评定精度，不能定量评定误差大小、方向和位置。
另外，一台气动仪只能检测一种连杆，通用性差。
本设计介绍一种通用性好、能够定量评定误差大小、方向和位置的检测仪。
本检测系统是采用与连杆两孔中心距相同的测头传感器测量出孔的信息，通过转换电路送入计算机处理、计算、评定，最后输出结果。
轴线平行度误差涉及到两孔不同截面位置的全部轮廓尺寸，必须进行多尺寸测量并作数据处理后才能求出。
因此，无论是利用三坐标测量机测量还是专用自动检测机的设计，在把握真正正确的测量原理的基础上科学地进行数据处都是十分必要的。
[2]
2方案的确定
2.1连杆两端孔轴线平行度自动检测系统设计的背景与意义[1]
这里所说的机械工业中的在线检测系统，从狭义上来说，是指在机械加工生产线上，加入某环节，以便对加工中的某些参数或工况进行检测。
在线检测包括检测与控制，也就是说在生产线上应用各种传感器，对生产产品的某些参数进行实时监测，将分析处理测量结果所获得的信息，与预先设定的参数进行比较，然后根据误差信号作出工艺决策（如报警、停车、反馈调节等）。
以保证产品的质量或使生产处于最佳状态下进行。
在机械工业中，已逐步广泛应用在线检测这个词来表达机械加工过程中对几何量、机械量的检测。
对于复杂零件还有形状和位置公差的要求，这是保证高质量的机械制造产品所必需的。
在机械生产加工线上对零件的形位误差进行检测，必须设立检测工位。
所以说，自动检测装置——自动线上的形位检测工位，是自动生产线上不可缺少的组成部分。
在机械制造行业中，应用在线检测技术，会使社会经济效益增加，主要体现在：
（1）保证产品的质量。
产品质量是生产者与用户共同关心的首要问题。
根据1993年统计数字表明：
我国目前每年生产中废次品率高达5%－10%，如果废次品率下降1%，即可为国家减少几十亿的损失。
而在线检测可在生产线上监测产品生产过程的质量指标，把废品消灭在萌芽状态。
在理想状态下，可以保证合格品率达到100%。
（2）节约和降低成本，减少废品，减少材料消耗，减少次品返修率，都可以节省
材料、能源，降低了成本。
（3）提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。
由于采用在线检测，可减少停机和
设备的调整时间，减少检测人员数量，从而提高劳动生产率。
在生产环境恶劣的地方，在产品数量大的地方，应用在线检测可以大大减轻工人的劳动强度。
2.2连杆两端孔轴线平行度自动检测系统的设计思路
对两孔轴线的平行度误差的测量可采用两种方法。
第一种是采用三坐标测量机测量，该方法使用的设备造价昂贵，它的量程一般要比测量形位误差要求的量程大得多。
量程大，精度就不易保证，且测量前调整也不方便。
因此开发高精度形位误差检测系统十分必要。
而第二种方法就是利用专门设计的高精度的两轴线平行度误差检测系统来测量。
它是集精密仪器、电子电路、计算机和误差补偿技术等为一体的精密测量仪器。
利用传感测头在被测孔内测量孔的若干个截面。
探头每移动一个等分距离，采集每个截面上表面轮廓的若干个采样点数据。
测头会将所采集的数据通过传感器输入到处理器中。
经过处理，便可将两孔轴线的平行度误差测量出来。
这种方法可以得到很高的测量精度，而且操作方便，数据处理简单，测量结果直观，精确地反映出两孔轴线的平行度误差。
3连杆两端孔轴线平行度自动检测仪装置的设计
3.1连杆孔轴线检测装置的组成部分
（1）定位元件
检测装置采用一面两销定位，连杆用两个V形块在两端定位，固定在测量台上，检测时，步进电机3带动检测装置上下移动，直到大小定位销与连杆孔重合。
（2）夹紧机构
夹紧机构的作用是使连杆能够固定在测量台上，包括压板盖、压板架、螺栓等零件。
（3）检测元件
安装在定位销内，触头伸出定位销的传感器，传感器非工作初始状态为最大伸长状态，测量时传感器触头产生径向收缩位移。
（4）标准连杆件
按照所检测连杆要求制造的高精度标准连杆件。
包括丝杆，主要作用是：
步进电机3带动丝杆转动，从而带动检测装置的垂直移动。
主要作用有：
调整检测装置大小定位销之间的中心距，调整传感器触头伸出定位销的距离，保证同一横截面上各传感器触头在非检测初始状态时处在同一个圆周上，即将检测装置“对空”，另外，检测装置在使用了一段时间后需要标准件进行校核，以提高检测精度。
3.2检测方案和检测方法
3.2.1传感器的布局
检测装置共安装2个光栅工位移传感器，分别均布在大定位销和小定位销圆周面上，如下图：
图2传感器测头
Fig2SensorProbe
3.2.2检测方案和数据采集
检测时，沿连杆轴线连续测量，模数转换器（A/D卡）将传感器径向位移变动量的模拟信号转换为计算机识别的数字信号，计算机对测量数据实时采集，得到两孔内多个检测点的位置坐标，并进行数据处理和分析，最后将检测的结果在计算机屏幕上显示出来。
3.2.3检测方法
大小头孔轴线为中心要素，要用它对应的轮廓要素来体现。
系统采用分析法体现基准中心要素和被测中心要素，即通过测量轴线对应的若干个横截面上若干个点，求得这些横截在轮廓的中心点，取这些中心点的连线作为实际轴线。
系统建立直角坐标系，求得实际轴线对该坐标系的坐标值，按选定的误差评定方法进行数据处理。
4原始数据的采集和处理
4.1形位误差检测的基本原则
检测形位误差的具体方法：
随检测对象的特点、精度要求以及设备条件不同，可以采用多种方法，只要能够保证一定的测量精度，又符合经济原则，就是一个合理的方案。
按照国标，将常用仪表显示的
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