齿轮线激光三维测量仪的研制

快速获取齿轮全部齿面的三维误差信息,是表征复杂齿面质量的关键和前提。本文基于激光三角测量原理,建立了齿轮线激光三维测量模型,研制出齿轮线激光三维测量仪,可用于生产现场快速获取被测齿轮的三维齿面误差信息并进行质量评定。仪器采用立式结构,主要由基座、精密主轴、圆光栅传感器、控制系统、软件系统等部分组成。精密主轴采用密珠轴系实现高精度回转,保证了被测齿轮的高精度定位与回转。在精密主轴周向布置两个高精度线激光传感器,并根据被测齿轮参数调整其位姿状态;圆光栅实时获取精密主轴的回转角度,并触发采集器实时采集并记录被测齿轮左右齿面的几何信息。开发了齿轮线激光三维测量与评价软件,可实现齿轮齿廓偏差、齿距偏差、拓扑偏差等项目的测量与评定,能够满足5级精度齿轮的检测要求。

基于机器视觉的齿轮参数测量评定系统设计

针对传统的齿轮参数检测中测量不便、效率低和人机交互不强等问题,以LabVIEW为开发平台,利用虚拟仪器技术、图像处理技术和机器视觉技术,设计一种基于机器视觉的齿轮参数检测评定系统。系统具有齿轮图像采集、图像处理、系统标定、轴孔中心检测以及齿轮参数检测评定等功能,可测量评定齿轮齿顶圆、齿根圆、单个齿距偏差f_(pt)及齿距总偏差F_(p)、公法线长度偏差等。采用0级标准量块对系统进行标定,并对设计的系统进行了测试和对比,通过将检测结果与齿轮的设计理论值进行对比评定系统的准确性。结果表明:该检测评定系统界面友好、易扩展、效率高、操作方便,并可对采集数据进行自动保存、回放和齿轮参数可视化评定。

Feature Extraction and Diagnosis System Using Virtual Instrument Based on CI

Through investigating intelligent diagnosis method of Computational Intelligence (CI) and studying its application in fault feature extraction, a gear fault detection and Virtual Instrument Diagnostic System is developed by using the two hybrid programming method which combines both advantages of VC++ and MATLAB. The interface is designed by VC++ and the calculation of test data, signal processing and graphical display are completed by MATLAB. The pro-gram converted from M-file to VC++ is completed by interface software, and a various multi-functional gear fault di-agnosis software system is successfully obtained. The software system, which has many functions including the intro-duction of gear vibration signals, signal processing, graphical display, fault detection and diagnosis, monitoring and so on, especially, the ability of diagnosing gear faults. The method has an important application in the field of mechanical fault diagnosis.

万米科学钻探关键机具优化措施研究

科学钻探是获取地下实物资料、认知地下结构与验证重要地质理论的有效技术手段,井下关键机具是保证钻探工程顺利实施的重要基础保障,而万米科学钻探实施过程中的井下高温、高压、长周期、大规程参数的工况与工艺要求对机具的持续稳定性提出了严峻的挑战。本文针对万米钻探工况需求,分析了钻杆柱、井下动力钻具、提速增效钻具等关键机具的结构特点和失效原因,提出了优化钻杆接头结构、设计全金属齿轮马达钻具、改进水力振荡器及射吸式扭力冲击器阀控机构、优选材质及配套表面强化技术等相应优化措施,为后续深地探测工程的实施提供技术储备。

一种新的小波阈值函数及其在振动信号去噪分析中的应用

研究一种新的小波收缩阈值函数用于信号的去噪分析,对比分析了硬阈值、软阈值和新收缩阈值函数的优缺点,给出了收缩阈值函数法中的阈值计算详细过程,基于虚拟仪器LabVIEW构建检测齿轮箱系统的振动与噪音检测系统,在MATLAB平台上利用收缩阈值方法开发了对齿轮箱振动和噪声信号进行去噪处理的软件,试验数据的分析表明:基于新的小波阈值函数的信号降噪分析方法去噪效果明显,且保留了原始信号的细节特征,是一种较传统经典去噪手段更为优越的方法,具有较高的实用价值。

小模数齿轮测量：现状与趋势

小模数齿轮受其几何尺寸与机械性能的影响,其测量难度远大于中模数齿轮.随着科学技术的发展,小模数齿轮的尺寸越来越小,而精度要求却越来越高,特别是微型齿轮的出现,对小模数齿轮的测量提出了新挑战.传统的测量方法中,分析式测量突破不了模数0.2mm,双啮综合测量突破不了模数0.1 mm.而单啮测量对齿轮直径有严格要求,并未得到应有的重视.传统的测量方法已经不能满足小模数齿轮的测量要求.因此,小模数齿轮测量技术已成为近几年的研究热点.小模数齿轮测量技术呈现出新的发展态势,主要表现为:基于视觉测量的齿轮并联测量技术、基于光纤测头的齿轮分析测量技术以及齿轮单面啮合测量技术.

双球渐开线样板的理论分析和应用

为确保齿轮测量仪器的高精度校准,国际标准ISO/TR 10064-5:2005推荐了新型的双球渐开线样板。该样板采用高精度球体的部分圆弧代替渐开线,通过误差补偿,获得高精度渐开线以实现渐开线溯源。研究了该样板相关的理论问题,为双球样板设计与应用提供了理论基础。针对数控齿轮测量仪器常釆用的电子展成法,分析并给出了理想安装条件下和存在安装误差时双球渐开线样板的原理误差及其计算公式;根据最优圆弧思想,使用最小二乘法推导出双球中心距的优化公式;最后给出了原理误差的补偿方法。基于上述基本理论,开发了双球样板设计软件并研制了一块模数为2.268 1mm、齿数为40、压力角为20°的双球渐开线样板。

齿轮测量仪器的动态设计方法及其应用

为了解决目前齿轮量仪中由于动态性能不足而严重影响测量结果的稳定性、可靠性和精确性的问题,对齿轮测量仪器的动态设计方法展开研究,提出利用有限元分析与实验模态分析技术相结合的动态设计方法。首先,研究了动态分析的理论基础、有限元分析的基本步骤和实验模态分析的基本原理;接着,以某齿轮快速检测仪为例,对其进行了有限元分析与实验模态分析;然后,在该齿轮快速检测仪上进行测量实验,即采用不同精度的齿轮,在不同的速度下进行测试;最后,分析了测量实验中存在振动扰动以及测量过程中振动的变化情况。实验结果表明,有限元分析法可以在设计阶段有效的提高仪器的动态性能,从根本上提高仪器的动态性能指标。实验模态分析方法可以在仪器制造以后准确的获得仪器的实际动态性能指标,可以有效地进行最佳工作转速选择,进一步提升仪器的使用性能。通过测量实验,验证了有限元分析和实验模态分析的正确,为齿轮提高齿轮量仪的动态精度提供了一种方法,为量仪的合理使用提供了一条确实可行的途径。

基于LabVIEW的机械传动性能测试系统

机械传动性能实验台是一种用于各类机械装置传动系统性能测试的实验设备,传统的实验台基于二次仪表测试技术存在不足。为改善测试的功能,基于LabVIEW软件平台和NI公司的相应硬件,构建了一种基于虚拟仪器的自动测试系统和测试方法,用来测试减速器在不同工况下的传动效率及振动、噪声等,实测证明构建的系统正确、使用的技术方法可行。

基于虚拟仪器的齿轮传动装置效率测试

传动效率是齿轮减速器的重要性能指标之一,传统的试验装置基于二次仪表测试技术,存在不足。为改善测试的功能,基于labview7.0软件平台和NI公司的相应硬件,本文构建了一种基于虚拟仪器的测试系统和测试方法,实测证明构建的系统正确、使用的技术方法可行。

20年来齿轮测量技术的发展

推动齿轮测量技术发展的力量有两股,一是齿轮产业发展对齿轮测量不断提出的新要求,二是不断进步的关联技术在齿轮测量领域的渗透。21世纪以来,这两股力量的交汇推动了齿轮测量技术的快速发展。在简要回顾20世纪齿轮精度理论和齿轮测量技术演变的基础上,提出了齿轮广义精度理论的基本要义,从齿轮全信息测量技术、面向生产现场的齿轮在线快速分选检测技术、面向特大齿轮和微小齿轮的极端测量技术、高精度齿轮样板及量值传递等多个方面系统归纳了20年来齿轮测量技术的新发展。齿轮精密测量肇始至今已历经百多年,目前处在第三代齿轮测量向下一代齿轮测量跨越的关键阶段。提出了下一代齿轮测量的整体技术构想,列出为实现下一代齿轮测量必须攻克的基础理论和关键技术问题,展望了未来10年齿轮测量的研究重点和科学问题。

基于电气控制的齿轮范成仪设计

针对传统渐开线齿轮范成仪采用手动推动滑板进行实验不便于教学讲解和实验操作,设计制作了一种电气控制的齿轮范成仪,通过齿轮齿条实现机构的平稳传动,通过电气电路实现范成仪的自动化操作。实验表明所设计的范成仪不仅可以精确控制滑板移动的距离使齿廓包络线间隔均匀,而且节省了实验过程中的调整时间,更有利于实验教学。

齿轮测量技术100年——回顾与展望

全面概述了过去 1 0 0年齿轮测量技术的发展历程 ,给出了 6件标志性事情 ;着重论述了测量原理的演变、实现测量原理技术方式的发展以及测量结果的表述与利用 ;介绍了当今CNC齿轮测量中心的原理、组成和特点 ;结合 90年代以来齿轮测量技术领域中几股新潮流 。

微小齿轮整体误差精密测量新技术

提出一种差动式啮合滚动点扫描微小齿轮测量新技术。即在测量时采用双向传动测量方式,同时被测微小齿轮和精密测量元件仍然必须保持单面啮合滚动,但是允许被测微小齿轮的圆周位置值可以相对于轴系圆光栅的圆周位置值有差值地变动。检测出该相对角位移差值(即"差动测量"),经数据处理后,得到微小齿轮的整体误差,最终实现批量微小齿轮单项几何精度和综合传动精度的测量。

新型双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板的工作原理

大尺寸渐开线样板加工困难,测量更加困难,导致大齿轮的量值传递成为难题。采用圆弧代替渐开线齿廓,构造了新型大尺寸渐开线样板——双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板。提出了新型大尺寸渐开线样板的工作原理,研究了样板的设计方法,建立了样板的原理误差模型,提出了双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板可评定的齿轮测量仪器单项误差项,以及使用样板评定齿轮测量仪器的齿面偏差测量性能的方法。为验证所提工作原理的可行性,加工了原理验证样板,实验结果表明:加工的双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板,其测量得到的原理误差曲线与理论的原理误差曲线整体趋势一致,都为驼峰状,证明了双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板的原理误差模型建立的准确性和可行性;在评定范围内,整个评定偏差曲线幅值为45.5μm,对应产生的压力角误差为1.34μm/rad;证明了双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板的圆弧选取准则、中心距的设计模型和圆弧半径的设计模型的正确性。研究成果为大齿轮的量值传递提供了研究思路。

齿轮三维测量中线激光传感器位姿标定方法

在齿轮三维测量中,传感器位姿标定的结果直接影响测量结果的准确性。本文提出了一种基于特征标准件的线激光传感器位姿标定方法,并设计了一款具有一定几何特征的标准件。该方法解耦了传感器与仪器之间的位姿关系,通过运动过程中传感器与标准件的几何关系计算传感器的三个姿态角并调整至标定零位,然后通过多次偏置求等区域均值的方法依次计算传感器3个位置量的偏置距离。在齿轮测量中心上进行验证实验,多次标定后被测齿轮的齿廓偏差动态测量重复性为3.94μm,评价标准差小于0.3μm,且评价结果与传统接触式测量结果的趋势一致。结果表明,基于特征标准件的线激光传感器位姿标定方法使得齿轮三维测量具有较好的测量重复性与准确性。

计时仪器中渐开线齿轮啮合过程的分析

本文在考虑齿轮有加工误差，并有龆轮根切点参与啮合的前提下，按进、出啮点位置的不同，把应用于计时仪器中的渐开线齿轮的啮合过程分成２类５种不同的工作过程，推导了各种工作过程的进、出啮角计算公式和具体工作过程的判别准则。

应用机器视觉技术的齿轮测量方法

应用IMAQVision工具包在LabVIEW虚拟仪器平台上可以快速、灵活地开发齿轮测量的机器视觉系统。采用阈值分析进行图像分割、用形态学方法改进图像质量是齿轮测量的基础。采用图像分析的方法进行齿轮主要几何参数的测量 ,通过实际测试数据分析 。

二级传动齿轮箱动力学仿真

研究了由电机驱动、制动器为负载的二级直齿传动箱,将其空间的三维结构模型转变为二维平面模型,并建立其等效的平面结构的数学模型,对其完好齿轮结构和断齿结构进行性能仿真研究。所得仿真结果对齿轮传动设计研究具有一定的参考意义。

渐开线内齿轮范成仿真

基于VB.net语言开发了齿轮插刀加工内齿轮的范成仿真实验,实现了渐开线内齿轮范成仿真的参数化、可视化和网络化访问。通过改变齿数、齿顶高系数、压力角和变位系数模拟内齿轮范成加工过程和径向进刀顶切现象。齿轮范成仿真不需要安装任何插件就可以在计算机或手机上进行,能够自动评定学生的实验成绩。为配合仿真实验还设计制造了渐开线内齿轮范成仪,拓展了齿轮范成仪的种类,达到了与仿真实验虚实结合、优势互补的教学效果。教学实践表明,内齿轮范成仿真实验较好的达到模拟分析和拓展知识面的教学目的。