摘要：本次设计主要运用在线检测原理使用传感器同时测量曲轴主轴颈的圆度误差。曲轴圆度误差是形位误差中必不可少的一个测量方面，它直接影响发动机的各个性能。伴随着科学技术的发展，生产现场对形位误差测试的要求不断提高，一些原有的测试手段已不能满足产品的需要。基于这种情况下，本次设计采用顶尖定位，三爪卡盘夹紧，用传感器测量数据，经信号放大、滤波、A/D转换、微机处理,最后得到精确圆度误差。

关键词：曲轴；误差；测量；数据；传感器Abstract：This design mainly utilization online examination principle uses sensors simultaneously to survey the crank main journal's roundness errors. The mian journal's roundness error is in the shape position error of the essential survey aspect, its immediate influence engine's each performance. With the science and technology developed, produces the scene the request which tests to the shape position error to continuously improve , some original test method has not been able to satisfy the need of product. Based on this kind of situation, this design uses the apex localization, three jaw chucks clamp, with the sensor metrical data, singnal amplifcation, the filtering, A/D after the signal to transform, microcomputer processing, finally obtains the precise roundness error.

Key words: Crank axle; Error; Survey; Data; Sensor

摘要……………………………………………………………………………1

关键词…………………………………………………………………………1

1 前言………………………………………………………………………………2

2 在线检测的定义及意义………………………………………………………………3

3 形位误差检测 …………………………………………………………………………4

3.1 形位公差以及圆度的定义…………………………………………………………4

　　 3.2 形位误差检测的特点……………………………………………………4

　　 3.3 形位误差检测的基本原则 ………………………………………………………4

4 圆度误差的评定………………………………………………………………………5

4.1 圆度误差的评定方法及比较……………………………………………………5

4.2 最小二乘法评定圆度……………………………………………………6

4.3 原始数据的处理……………………………………………………………7

5 方案评定………………………………………………………………………………9

5.1 测量原理……………………………………………………………………9

5.2 方案论证……………………………………………………………………10

6自动检测系统总体方案的设计………………………………………………………11

6.1 传感器的分类及选择…………………………………………………………12

6.2滤波器的选择…………………………………………………………12

6.3 位置检测元件的设计……………………………………………………………13

6.4 A/D转换器的选择………………………………………………………………14

6.5 驱动部分………………………………………………………………………15

7机械系统的设计 ………………………………………………………………………15

7.1 联轴器的选用……………………………………………………………………15

7.2轴承的选择………………………………………………………………16

7.3 丝杆的设计……………………………………………………………………16

7.4 定位夹紧机构的设计……………………………………………………………18

7.5 测杆的设计………………………………………………………………………19

7.6 整体结构的设计…………………………………………………………………19

8 程序处理的设计 ………………………………………………………………………20

9测量精度分析………………………………………………………………………22

10结束语………………………………………………………………………22

参考文献 …………………………………………………………………………………22

致谢 ………………………………………………………………………………………23

附录 ……………………………………………………………………………………24

曲轴是汽车发动机的关键零部件．其精度直接影响到发动机的各项性能指标。目前国产曲轴磨床加工的曲轴连杆轴颈所能达到的圆度约为0．01ram，而汽车发动机曲轴连杆轴颈圆度要求约为0．O05mm。如果单纯提高曲轴磨床的精度．将使机床成本成倍增加。若在现有国产曲轴磨床上加入圆度误差临床测量和补偿控制装置，既可以使国产曲轴磨床加工的圆度误差满足生产需要，又可以为国家节省大量的外汇．经济效益显著[1]。

　　　曲轴的材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈，（还有其他）。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。曲轴的润滑主要是指与摇臂间轴瓦的润滑和两头固定点的润滑．这个一般都是压力润滑的，曲轴中间会有油道和各个轴瓦相通，发动机运转以后靠机油泵提供压力供油进行润滑、降温。发动机工作过程就是，活塞经过混合压缩气的燃爆，推动活塞做直线运动，并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动。曲轴的旋转是发动机的动力源。也是整个系统的源动力[2]。

　　　旧式圆度测量仪的数据处理方法是：记录仪将轴类零件的实际外圆轮廓线记录在纸上。然后用刻有多个同心圆的有机玻璃块覆盖在记录纸上相对滑动，找出包罗图形的最小同心圆环带，来评定工件的最大圆度，这样测量得到的结果，因人而异，误差很大。接着出现的测量仪以解决前者弊端为目的，该仪器测量的原理是：将工件安放在一个旋转的工作台上，一位移传感器的测端与被测轮廓接触，在转台旋转过程中，传感器测端的径向变化莫测与被测轮廓相当，次信号通过放大、检波、滤波后驱动记录器表头，用电敏方式将轮廓的径向变化记录在与转台同步转动的记录纸上，然后由测量人员借助一同心圆透明样板，按GB1183----80规定，人员评定被测工件的圆度和偏心值。该仪器的电器元件，性能和质量均不理想，另外人工评定方式也会造成很大的人为误差。总之，这种方法存在两方面的不足：一是测量误差大、精度低、人工画图时要产生误差；二是劳动强度大、效率低。由于测量数据必须记录在表格中，再进行人工绘图，造成工作量大，耗费时间[3]。

　　　计算机控制的圆度测量仪是用计算机软件取代了传动仪器中的部分电器元件，用计算机代替人工进行评定。使仪器的测量精度得到提高。用计算机来控制圆度测量，使测量技术有了很大的发展，大量的圆度测量装置涌现，但在传统上，圆度测量装置是一个其运动精度超过实施圆度测量精度的旋转机械为基础，假定运动误差特别小，测量工件表面的位移传感器读数直接用来处理工件的圆度误差[4]。

　　　本检测系统是采用三爪卡盘夹紧，利用顶尖定位，用传感器测量数据，经信号放大、滤波、A/D转换、微机处理,最后得到精确圆度误差。经过大量的搜集资料和整理，本检测方案达到要求的精度。

　　　该设计的圆度测量仪是一种精度高、功能多、性能稳定、测量数度快、操作简单和使用方便的圆度误差测量系统。

2 在线检测的定义及意义

　　　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。

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内容简介：: 湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）开题论证记录学部：理工学部学生姓名李光芒学号200841914124年级专业及班级2008级机械设计制造及其自动化专业(1)班指导教师姓名周光永指导教师职称副教授毕业论文（设计）题目曲轴轴颈圆度自动检测仪的设计论证小组质疑及指导意见 1、圆度检测仪的检测方法 2、影响圆度自动检测仪测量精度的因素 3、圆度检测仪的工作原理学生回答简要记录 1、最小二乘圆法，最小外接圆法，最小区域法，最大内切圆法，全局寻优算法。 2、主轴回转误差；工件轴线与主轴轴线偏心引起的误差；工件轴线对主轴轴线倾斜引起的误差；测量头形状与测头半径变化引起的误差；测量力的影响；测量头偏立引起的误差。 3、圆度仪基本上有两种形式。一种是转轴式（或称传感器旋转式）圆度仪，主轴垂直地安装在头架上，主轴的下端安装一个可以径向调节的传感器，用同步电机驱动主轴旋转，这样就使安装在主轴下端的传感器测头形成一接近于理想圆的轨迹。另一种是转台式（或称工作台旋转式）圆度仪，测量时，被测件安置在工作台上，随工作台一起转动。传感器在支架上固定不动。传感器感受的被测件轮廓的变化经放大器放大，并作相应的信号处理。然后送到记录器记录或计算机显示结果。论证小组成

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