基于MPU6050的砂轮立式静平衡检测装置设计与分析

摘要

随着高速高精度磨削技术的发展，磨削加工逐渐被应用于各种精密、高精密等加工场合，且涉及到机械加工的各个领域。砂轮作为磨削加工和磨床上最重要的工具，对其平衡精度的要求也是越来越高。由于砂轮的制造工艺及材质组成，使得砂轮极易出现不平衡的缺陷，因此，对砂轮的平衡检测原理和检测装置进行深入研究就显得十分有意义。鉴于传统砂轮卧式静平衡检测方法检测精度低，检测效率低及操作繁琐等缺点，本文提出了基于角度测量的立式砂轮静平衡检测装置的构想。
　　首先，本文基于大型转子立式静平衡检测的基本理论，对大重型转子静平衡检测方法和装置结构进行了分析和研究，总结了实现立式静平衡检测的关键技术，为基于角度测量的立式砂轮静平衡检测装置设计奠定了基础。
　　其次，相较于大重型转子，一般的砂轮具有质量轻、体积小的特点，基于此，建立了砂轮静平衡检测系统的几何模型和数学模型，进而对检测装置的机械结构部分进行了设计，重点通过对支撑板及调心环质量参数的设计，优化了组合质心到球面轴承球心的距离，满足检测装置对灵敏度及稳定性的要求；球面支撑的摩擦阻力矩影响是决定检测装置性能的重要因素，选用了低摩擦系数的自润滑向心球面轴承作为支撑；并对检测装置的灵敏度及分辨力等性能指标进行了分析。
　　接着，针对本研究的传感器检测部分，一方面要求检测精度高，另一方面要求对装置检测精度的影响小。因此，采用MPU6050（Micro Processor Unit）作为角度敏感元件，以无线蓝牙传输的方式实现与计算机的通信，由上位机软件MiniIMU对检测数据进行显示，并根据坐标变换将X、Y轴的旋转角度转化为 Z轴的摆动角度。传感器检测部分作为静平衡检测的一个误差环节，应在安装定位和调试时给予重视，并采取相应的措施进行补偿。
　　最后，针对本文提出的检测方法，分别对检测装置机械本体部分和传感器检测部分进行制作、安装并调试，完成了实验装置的搭建，并对给定的砂轮进行多次静平衡检测实验。通过对实验检测数据的分析，表明了基于MPU6050的立式砂轮静平衡检测装置在原理和方法上是可行的。
　　本文的研究工作不仅为砂轮静平衡精密检测打下了基础，并验证了该检测方法的可行性，也为小型转子的静平衡精密检测工具设计及理论研究提供了新的思路和参考。

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目录

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 砂轮面临的平衡问题

1.3 砂轮平衡技术概述

1.4 砂轮静平衡检测理论与方法研究意义

1.5 课题研究主要内容

1.6 研究方法

1.7 本章小结

2 静平衡检测方法与理论

2.1 静平衡检测方法

2.2 基于MPU6050立式砂轮静平衡检测方法的提出

2.3 本章小结

3 基于MPU6050砂轮立式静平衡检测装置结构及模型

3.1 砂轮立式静平衡检测装置几何模型与数学模型

3.2 球面接触摩擦阻力的影响

3.3 基于MPU6050立式砂轮静平衡检测装置结构

3.4 本章小结

4 砂轮静平衡倾角检测系统

4.1 静平衡检测的计算机原理

4.2 通信连接方式选择

4.3 上位机软件

4.4 本章小结

5 基于MPU6050砂轮静平衡检测装置性能分析

5.1 检测装置灵敏度分析

5.2 检测装置分辨力分析

5.3 检测精度的影响因素分析

5.4 本章小结

6 实验验证与数据分析

6.1 实验装置与检测过程

6.2 实验与数据分析

6.3 本章小结

7 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 后续工作展望

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢