基于惯性参数零件内部缺陷的检测研究

摘要

基于目前对零件缺陷检测的方法中存在不直观、探伤难、人为因素多等缺点,根据惯性参数在刚体中具有重要的物理意义,利用刚体的惯性参数来检测零件内部缺陷的类型和缺陷大小具有重要意义。本文根据惯性参数与质量之间的关系,通过离散化整个零件的惯性参数,推导出惯性参数与离散点质量的关系,提出了利用惯性参数来求解零件内部各离散点的质量,通过对比同一离散点质量,从而判断离散点的缺陷类型和缺陷大小。具体工作如下:　　1、根据测量原理测量零件的惯性参数。根据能量衰减法原理,利用静压气体轴承理想状态下的运动规律,测得物体对空间轴的转动惯量。转动惯量的计算式中包含了物体针对自身坐标系的9个惯性参数,通过建立9个惯性参数测量方程组,求得物体对自身三坐标轴的转动惯量、惯性积、质心。　　2、根据离散化原理离散化零件的惯性参数。提出离散化原理,根据原理将物体的质量由连续质量分布转化为离散点集中质量分布,把连续质量分布惯性参数转化为离散质量分布惯性参数,利用离散化原理实现零件的质量和惯性参数的离散化。　　3、推导惯性参数与零件内部离散点质量之间的数学关系。根据实验室现有的转动惯量测量平台测量出标准零件和非标准零件的转动惯量,针对非标准零件里离散点中含有缺陷时,分析缺陷大小对零件惯性参数的影响。　　4、根据惯性参数与离散点质量的关系,提出检测原理,根据检测原理判断缺陷类型和缺陷大小。根据检测原理利用两条直线交点确定零件内部离散点的位置和质量,通过对比标准零件和非标准零件同一离散点的质量,判断该离散点的缺陷类型和缺陷大小;根据检测原理利用直线上质点的质量在经过旋转之后,该直线上质量点的质量的变化来判断该直线上是否存在缺陷,通过对比同一离散点质量,判定零件内部离散点的缺陷类型和缺陷大小;根据检测原理利用两条反比例函数曲线的交点确定零件内部离散点的位置和质量,通过对比标准零件和非标准零件在同一离散点的质量,判断该离散点的缺陷类型和缺陷大小。　　本文研究的是一种新的检测零件内部缺陷的方法。为克服现有检测技术中对构造复杂的零件内部缺陷检测结果存在不直观、探伤难、人为因素等不足,本方法可以方便的检测出零件内部存在气泡或杂质,检测方法原理简单、容易实现,且达到了一定的精度。

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第一章 绪论

§1.1 课题来源和背景

§1.2 国内外研究现状

§1.3 本文研究内容

§1.4 本文的研究目的和意义

第二章 利用转动惯量测量物体的惯性参数

§2.1 利用能量衰减法测量转动惯量的原理

§2.2 基于转动惯量的惯性参数的测量原理

§2.3 实验设备和测量步骤

§2.4 惯性参数的计算

§2.5 本章小结

第三章 连续质量分布物体惯性参数的离散化

§3.1 物体质量的离散化与惯性参数的离散化的基本原理

§3.2 利用离散化原理求解离散点质量与惯性参数

§3.3 离散化原理在求解过程中的运用

§3.4 本章小结

第四章 缺陷对零件惯性参数影响的研究

§4.1 零件内部含有气孔时对惯性参数的影响

§4.2 零件内部含有杂质时对惯性参数的影响

§4.3 本章小结

第五章 利用惯性参数检测零件内部缺陷的研究

§5.1 利用两直线相交求解零件内部各离散点质量的检测方法

§5.2 利用惯性参数对零件内部缺陷位置区域性的检测原理

§5.3 利用离散点集中质量分布检测零件内部缺陷的检测方法

§5.4 本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 全文总结

§6.2 展望

参考文献

致谢

作者在硕士期间主要研究成果

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