圆弧端齿几何参数测量技术研究

摘要

本论文研究的内容属于航空发动机计量检测技术范畴。随着现代航空工业的迅猛发展，航空发动机的制造水平大幅提升。航空发动机作为飞机的心脏，其质量与性能关系到整架飞机的寿命。对以检验来保证产品质量的现有条件来说，对发动机重要零部件的高精度检测显得尤为重要。圆弧端齿结构主要应用于发动机压气机转子与涡轮转子等高速运转轴的连接，其加工精度高、检测难度大，传统的测量方法无法满足工艺要求，因此采用先进的检测方法势在必行。本文通过对圆弧端齿的应用、加工、测量原理及常用几何量检测方法的研究，结合现有条件和实际情况，采用先进的检测技术实现圆弧端齿标准件及零件的测量。
　　本文首先对圆弧端齿在国内外的应用及测量情况进行综述。国外对该类型零件应用较早，测量一般配有专用设备;国内近两年才开始该类零件的加工和应用，检测方法主要依靠传统的尺表测量及着色检验。在对着色图像处理方面，多采用目视观察、人为判断的方式，缺少客观依据。
　　通过对测量理论及测量方法的研究，结合计量检测部门和生产现场的检测条件，实现了圆弧端齿标准件及零件的齿厚、齿顶高、齿廓等十余项技术指标的测量，完成原始量规、校对量规、检验量规的量值传递和溯源。采用三坐标测量技术，规划合理的检测路径，提出齿项高测量的改进方法。利用MATLAB对图像处理的强大功能，提出了基于视觉辅助的着色检验方法，实现了着色检验中对接触图案的识别和处理，摆脱了传统的目视识别方法。
　　对现有的测量结果及测量不确定度进行分析、计算，判断检测方法是否满足标准要求，并对确定的测量方法进行了测量系统分析，结果均符合要求，设计方法可以在实际测量中应用。
　　通过对圆弧端齿几何量参数测量技术的研究，解决了该类零件的检测难题，并为其它类似零件提供测量经验，研究的基于视觉辅助的着色检查方法可以推广到对其它零件的处理中。研究结果为企业端齿零件的研制和生产提供可靠的数据支持和质量保证。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究的背景及目的

1．2 国内外同类技术研究现状

1．2．1 测量技术发展情况

1．2．2 齿轮测量技术现状

1．2．3 机器视觉检测技术在齿轮测量中的应用现状

1．2．4 圆弧端齿的测量现状

1．3 研究内容及技术路线

1．4 论文的主要构成

1．5 本章小结

2 常见几何量参数测量方法简介

2．1 几何量参数测量的基本原则

2．2 测量方法的选择原则

2．2．1 测量方法选择的准确度原则

2．2．2 测量方法选择的经济原则

2．2．3 计量器具的选择原则

2．2．4 测量基准及定位方法的选择

2．2．5 测量头和工件接触形式的选择

2．3 常用测量方法

2．3．1 平行度误差的测量

2．3．2 垂直度误差的测量

2．3．3 圆跳动的测量

2．3．4 表面粗糙度的测量

2．4 本章小结

3 圆弧端齿几何量参数的测量

3．1 圆弧端齿的加工

3．2 圆弧端齿的测量原理

3．2．1 圆弧端齿标准件的制造和作用

3．2．2 标准件的使用规定

3．3 圆弧端齿标准件主要参数的测量方法

3．3．1 基准面跳动量

3．3．2 圆弧端齿的基本轮廓

3．3．3 凹齿弦齿厚的测量

3．3．4 凹齿标准件叠加尺寸的测量

3．3．5 凸齿标准件的叠加尺寸检测

3．3．6 节平面相对基准平面的平行度与垂直度

3．3．7 环槽中间的均布孑Ltfl对基准平面和基准圆、节平面的位置度

3．3．8 着色检验

3．3．9 端齿表面粗糙度检查

3．4 圆弧端齿零件主要参数的测量方法

3．4．1 齿顶高和齿根高的检验

3．4．2 着色检验及齿距检查

3．4．3 与基准面的跳动量

3．4．4 其它检测项目

3．5 本章小结

4 测量方法的改进

4．1 齿顶高测量方法的改进

4．1．1 圆弧端齿齿廓扫描方法

4．1．2 扫面结果的处理与计算

4．1．3 测量效果

4．2 基于机器视觉辅助的着色检验方法

4．2．1 图像的获取

4．2．2 MATLAB图像分析

4．2．3 测量结果比较

4．3 本章小结

5 测量误差与测量不确定度的评估

5．1 测量误差分析

5．1．1 用三坐标测量机测量齿厚产生误差原因

5．1．2 用精密转台测量与基准面跳动量产生误差原因

5．2 测量不确定度的评估

5．2．1 齿厚测量结果测量不确定度的评估

5．2．2 与基准面跳动量测量结果不确定度的评估

5．3 齿顶高测量系统的分析评价

5．4 本章小结

结论

参考文献

致谢