齿轮倒角轮廓激光测量系统研究

论文摘要

汽车变速箱的性能一直是评价汽车性能的重要指标,汽车在换挡过程中齿轮连接的平稳性和运动传递的平稳性与倒角齿轮的质量有直接关系。倒角齿轮是汽车、拖拉机、摩托车等变速箱中必备的零件之一,是实现换挡导向和运动传递的基础元件。在此类齿轮倒角的测量过程中,传统的测量方法存在定位困难、重复性差、耗时、人为因素影响性大等问题。本文根据汽车制造业的需求并针对上述问题,研究了基于激光传感的齿轮倒角轮廓测量方法。本课题的研究内容主要包括：1.总结了齿轮倒角测量所涉及到的关键技术,结合倒角轮廓测量中存在的问题,提出了一种非接触式倒角齿轮参数测量方法,并制定了合理的倒角齿轮倒角参数测量的解决方案。2.研制了齿轮倒角测量系统的硬件及驱动控制模块,系统基于激光传感的测量原理,结合移动平台在二维空间的运动,实现了齿轮倒角多个截面连续测量,有效地解决了传统的测量方法存在定位困难、重复性差、耗时、人为因素影响等问题。3.按照测量系统的实际功能,采用Visual C++6.0开发了测量系统的控制软件及绘图软件。4.完成硬件和软件各个功能模块的集成,最终成功研制出齿轮倒角轮廓激光测量系统。测量系统的测量精度满足工业应用的水平的需求,用户的使用反馈良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究背景和意义
• 1.3 表面轮廓测量的方法和研究现状
• 1.4 国内外研究现状
• 1.5 本文研究内容
• 1.6 论文的组织安排
• 2 测量系统的工作原理
• 2.1 测量对象
• 2.2 测量系统方案设计
• 2.2.1 设计方案
• 2.2.2 激光三角法测量原理
• 2.2.3 移动平台闭环控制原理
• 2.3 测量系统
• 2.4 本章小结
• 3 测量系统硬件设计
• 3.1 硬件系统整体规划
• 3.2 激光位移传感器
• 3.3 X-Y高精密移动平台
• 3.3.1 移动平台机构设计及其技术特性
• 3.3.2 移动平台控制器设计
• 3.3.3 滚珠丝杠副传动优化设计及数学模型
• 3.3.4 滚珠丝杠副失效分析
• 3.4 立柱结构设计
• 3.5 旋转载物台组件设计
• 3.6 齿廓定位组件设计
• 3.7 本章小结
• 4 系统软件设计和控制实现
• 4.1 软件系统总体规划
• 4.2 软件主要模块设计
• 4.2.1 测量模块设计
• 4.2.2 数据采集模块设计
• 4.2.3 图形界面工具设计
• 4.2.4 辅助元素绘制工具和标注工具设计
• 4.3 关键技术问题
• 4.3.1 原点定位方法
• 4.3.2 坐标空间转换
• 4.3.3 消除屏闪的方法
• 4.5 轮廓要素拟合模型
• 4.5.1 最小二乘直线拟合
• 4.5.2 最小二乘圆拟合
• 4.5.3 算法实验分析
• 4.6 本章小结
• 5 轮廓数据去噪方法
• 5.1 被测表面的轮廓数据
• 5.2 均值和中值滤波方法
• 5.2.1 均值滤波方法
• 5.2.2 中值滤波方法
• 5.3 小波去噪方法
• 5.3.1 小波理论介绍
• 5.3.2 小波定义
• 5.4 信号的小波包分析
• 5.4.1 噪声分析
• 5.4.2 信号小波包分解
• 5.4.3 小波包能量特征向量提取
• 5.4.4 系统测量噪声提取
• 5.4.5 信号小波包重构
• 5.5 小波包分析实验仿真及结果
• 5.6 本章小结
• 6 实验及误差分析
• 6.1 误差分类
• 6.2 测量误差分析
• 6.3 实测误差分析
• 6.3.1 标注块规实测
• 6.3.2 标准圆柱测量
• 6.3.3 标准角度测量
• 6.4 测量不确定度
• 6.4.1 测量不确定度来源
• 6.4.2 测量不确定度评定
• 6.5 本章小结
• 7 结论和展望
• 8 参考文献
• 9 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 10 致谢