齿轮测量中心若干关键技术研究

发布时间：2017-04-02 06:06

  本文关键词：齿轮测量中心若干关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：齿轮测量中心是一种精密齿轮测量量仪,它适应了齿轮测量设备向高精度、多功能与自动化发展的趋势,已成为齿轮测量领域的主导设备。衡量齿轮测量中心性能的技术指标有很多,其中稳定性、测量效率及测量精度是三项重要的技术指标。我国齿轮测量中心研究起步较晚,致使目前国产齿轮测量中心在稳定性、测量效率及测量精度方面与国外同类产品相比仍存在较大差距,且由于缺乏合理的质量评价方法致使我国齿轮测量中心难以被国外认可。本文旨在提高齿轮测量中心的稳定性、测量效率和测量精度并改进齿轮测量中心质量评价方法,论文的主要研究内容如下:为提高齿轮测量中心的稳定性,建立了包含跳跃度因子的齿轮测量中心动态测量异常值灰识别与修正模型(OP-GRCMDO,Optimize Grey Recognition and Correction Model of Dynamic Outliers)。扩展了灰数运算并证明了扩展后的灰数运算不影响预测模型的精度,解决了灰色系统理论只能处理正数而工件偏差存在负数和零的问题;建立了参数优化的三维灰预测模型,提高了预测模型的精度;从幅值异常和跳跃度异常两个角度综合考虑建立了OP-GRCMDO模型,弥补了现有模型在识别短时非连续序列时存在误识别的缺陷。仿真表明,OP-GRCMDO模型可准确识别与修正齿轮测量中心动态测量异常值;渐开线样板动态测量异常值识别与修正实验表明,OP-GRCMDO模型能准确识别与修正动态测量异常值,且修正模型精度高于现有模型精度;滚刀刃口啮合线动态测量异常值识别与修正实验表明,OP-GRCMDO模型弥补了现有模型在识别短时非连续序列异常值时存在误识别的缺陷。研究了装卡偏心对齿轮测量的影响,指出了装卡偏心状态下可不改变测量轨迹实现齿廓的测量,并结合实际将允许的最大装卡量扩大到0.75倍测头量程,降低了装卡所需精度,从而减少了调整装卡偏心所需时间提高了齿轮测量效率的方法。研究了理想测量状态和装卡偏心状态齿轮测量的异同,采用坐标变换法建立了装卡偏心状态下齿轮测量模型,并对装卡偏心状态下齿轮测量模型进行了仿真与实验验证。装卡偏心状态下齿轮测量模型仿真和实验表明,采用该模型可实现装卡偏心状态下齿轮精密测量。装卡对比实验表明,本文模型与现有模型测量效率的比值恒大于1,且比值随齿轮外径增加呈增长趋势。为提高齿轮测量中心测量精度,建立了基于多体系统的齿轮测量中心几何误差补偿模型。确立了影响齿轮测量中心测量精度的33项几何误差,分析了齿轮测量中心的拓扑结构,由拓扑结果采用多体系统理论建立了齿轮测量中心几何误差补偿模型,并对模型进行了仿真与实验验证。仿真与实验表明,本文补偿模型可提高齿轮测量中心测量精度,且本文模型弥补了现有模型在补偿中小规格齿轮测量中心补偿精度不高的缺陷。从单项精度和综合精度两方面深入改进了齿轮测量中心质量评价技术,并评价了齿轮测量中心样机。在单项精度评价方面,主要研究了国内外不同标准的差异,提出了9项必须评价的项目,并确立了各项目的评价指标;在综合精度评价方面,将衡量齿轮测量中心综合精度的测量不确定度简化归纳为环境引起的测量不确定度分量、几何误差引起的测量不确定度分量和仪器重复性引起的测量不确定度分量3项分量。采用拟蒙特卡罗法评定了几何误差引起的测量不确定度分量,采用本文提出的基于灰关联的测量不确定度评定法评定了由仪器重复性引起的测量不确定度分量。齿轮测量中心样机评价实验表明,本文提出的评价方法正确。
【关键词】：齿轮测量中心 动态测量异常值 装卡偏心 几何误差补偿 质量评价
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG86
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-17
• 第1章 绪论17-33
• 1.1 课题背景及研究目的和意义17-20
• 1.2 国内外研究现状与分析20-30
• 1.2.1 动态测量异常值识别与修正技术研究现状20-23
• 1.2.2 装卡偏心状态下齿轮测量技术研究现状23-27
• 1.2.3 齿轮测量中心几何误差补偿技术研究现状27-28
• 1.2.4 齿轮测量中心质量评价技术研究现状28-30
• 1.3 目前存在的问题与论文主要研究内容30-33
• 1.3.1 目前存在的问题30-31
• 1.3.2 论文主要研究内容31-33
• 第2章 动态测量异常值灰识别与修正技术研究33-60
• 2.1 引言33
• 2.2 灰数扩展运算33-36
• 2.2.1 灰色预测模型的性质33-35
• 2.2.2 扩展运算35-36
• 2.3 三维灰预测模型36-44
• 2.3.1 高维灰数定义36-37
• 2.3.2 TDGM模型的建立37-40
• 2.3.3 TDGM模型参数的优化解40-42
• 2.3.4 TDGM模型性能评定42-44
• 2.4 动态测量异常值灰识别与修正模型44-51
• 2.4.1 动态测量异常值灰识别与修正原理44-45
• 2.4.2 齿轮测量中心的动态测量异常值特点45-46
• 2.4.3 齿轮测量中心动态测量异常值灰识别与修正模型46-48
• 2.4.4 齿轮测量中心动态测量异常值灰修正模型的优化48-51
• 2.5 齿轮测量中心动态测量异常值灰识别与修正模型仿真51-54
• 2.5.1 采用偏差式数据对模型仿真51-52
• 2.5.2 采用坐标式数据对模型仿真52-54
• 2.6 动态测量异常值灰识别与修正模型验证实验54-59
• 2.6.1 采用偏差式数据对模型实验验证54-56
• 2.6.2 采用坐标式数据对模型实验验证56-59
• 2.7 本章小结59-60
• 第3章 装卡偏心状态下齿轮测量技术研究60-88
• 3.1 引言60
• 3.2 装卡偏心状态下齿轮测量模型60-71
• 3.2.1 装卡偏心对齿轮测量的影响60-62
• 3.2.2 装卡偏心状态齿轮测量模型的建立62-66
• 3.2.3 基于特征线的装卡偏心参数分离估计法66-70
• 3.2.4 装卡偏心状态下齿距和螺旋线测量轨迹调整方法70-71
• 3.3 非线性最小残留问题71-73
• 3.3.1 非线性最小残留问题的定义71-72
• 3.3.2 非线性最小残留问题的解法72-73
• 3.4 仿真验证73-76
• 3.4.1 装卡偏心参数求解算法仿真验证73-74
• 3.4.2 装卡偏心状态下齿轮测量模型仿真验证74-76
• 3.5 实验76-87
• 3.5.1 装卡偏心参数求解方法验证实验76-78
• 3.5.2 装卡偏心状态下齿轮测量模型验证实验78-85
• 3.5.3 装卡偏心对测量效率的影响验证实验85-87
• 3.6 本章小结87-88
• 第4章 齿轮测量中心几何误差补偿技术研究88-109
• 4.1 引言88
• 4.2 齿轮测量中心几何误差88-91
• 4.3 基于多体系统的几何误差补偿法91-95
• 4.3.1 多体系统拓扑结构及其数学描述91-93
• 4.3.2 典型体与相邻低序体间的位置关系93-95
• 4.4 基于MBS的齿轮测量中心几何误差补偿模型95-101
• 4.4.1 齿轮测量中心几何误差补偿原理95-96
• 4.4.2 齿轮测量中心拓扑结构96-97
• 4.4.3 齿轮测量中心几何误差补偿模型97-101
• 4.5 齿轮测量中心几何误差补偿模型仿真101-103
• 4.6 实验103-107
• 4.6.1 中小规格齿轮测量中心几何误差补偿模型验证实验103-107
• 4.6.2 大规格齿轮测量中心几何误差补偿模型验证实验107
• 4.6.3 实验结论107
• 4.7 本章小结107-109
• 第5章 齿轮测量中心质量评价技术研究109-131
• 5.1 引言109
• 5.2 齿轮测量中心单项精度评价109-113
• 5.2.1 转台位置旋转误差评价109-110
• 5.2.2 上下顶尖跳动的评价110
• 5.2.3 直线度、垂直度的评价110-111
• 5.2.4 空间测量不确定度评价111
• 5.2.5 上下顶尖同轴度的评价111-112
• 5.2.6 测量渐开线样板时齿廓最大示值误差评价112
• 5.2.7 测量螺旋线样板示值最大误差评价112
• 5.2.8 测量齿距累积总偏差最大示值误差评价112-113
• 5.2.9 Z轴与上下顶尖连线平行度评价113
• 5.3 齿轮测量中心综合精度评价113-118
• 5.3.1 环境引起的测量不确定度114-115
• 5.3.2 几何误差引起的测量不确定度分量115-118
• 5.3.3 仪器重复性误差引起的测量不确定度分量118
• 5.3.4 齿轮测量中心扩展测量不确定度118
• 5.4 基于灰关联的测量不确定度灰评定方法118-125
• 5.4.1 测量系统灰分析118-120
• 5.4.2 现有测量不确定度灰评定模型分析120-121
• 5.4.3 基于灰关联的测量不确定度灰评定模型121-123
• 5.4.4 数值仿真123-125
• 5.5 齿轮测量中心样机质量评价实验125-130
• 5.5.1 单项精度评价125-126
• 5.5.2 综合精度评价126-130
• 5.5.3 结论130
• 5.6 本章小结130-131
• 结论131-133
• 参考文献133-145
• 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果145-148
• 致谢148-149
• 个人简历149

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王晨晨;费业泰;尚平;;悬臂式坐标测量机误差分离与补偿的研究[J];电子测量与仪器学报;2012年05期

2 张引;;测量不确定度在化学检测符合性评定中的应用[J];科技致富向导;2012年17期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 王晨晨;异端类型三坐标测量机结构原理及误差修正技术研究[D];合肥工业大学;2012年

  本文关键词：齿轮测量中心若干关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：281975