OAP芯轴型腔径向跳动和半径变动量测量技术研究

摘要

汽车OAP（Overrunning Alternator Pulley发电机单向皮带轮）皮带轮是一种新型汽车发动机皮带轮，具有保护发动机、维持回转运动稳定及减低一氧化碳排放量等优点。OAP芯轴是此新型皮带轮的核心零部件，OAP芯轴的加工质量直接影响汽车OAP皮带轮的使用性能。目前国内OAP芯轴加工精度主要通过人工手动检测，劳动强度大，且检测的准确度不高，特别是芯轴型腔尺寸目前还无法准确测量。所以为了实现OAP芯轴的自动在线检测，提高测量准确性和精度，本文主要展开了对OAP芯轴型腔滚针接触点径向跳动测量和半径变动量测量的研究。 将OAP芯轴安装在高精度静压主轴上，大量程电感传感器与芯轴型腔接触。静压主轴带动OAP芯轴回转一圈，计算机采集电感传感器信号，得到一个截面型腔轮廓信号，然后移动电感传感器位置，采用同样方法得到OAP芯轴型腔五个截面轮廓信号。本文提出了一种基于极坐标转换方法，消除了OAP芯轴回转偏心，进而提取出OAP芯轴型腔径向跳动值和半径变动量。本文采用了非连续段轮廓信号，进行最小二乘圆拟合，分别得到芯轴型腔定位槽中心、芯轴接触圆直径和芯轴外圆直径等。 基于以上原理开发了一种OAP芯轴测量系统，系统包括机械部分和测控部分。机械部分主要包括静压主轴装置、OAP芯轴固定装置和传感器测量装置等。测控部分包括硬件系统和软件系统两部分。整个测量系统中主要硬件包括静压主轴伺服电机、位移传感器、PLC以及工控机等；软件系统包括基于PLC的运动控制软件和基于工控机的信号采集和处理软件，其中，PLC运动控制软件主要实现对伺服电机的控制，工控机软件是基于LabVIEW虚拟仪器技术开发的，主要实现数据采集和处理。 本文中搭建了一种OAP芯轴的测量实验装置，实际数据结果表明OAP芯轴型腔滚针接触点跳动测量重复性精度小于±1.5μm，半径变动量测量重复性精度小于±1.5μm，满足检测精度需求。

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