轴承内外圈轮廓测量分析软件开发及关键技术研究

作     者：卢珺琪 

作者单位：西安工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赫东锋;孙建勇

授予年度：2024年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0804[工学-仪器科学与技术] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 081202[工学-计算机软件与理论] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：轮廓分析 轴承 轴承内外圈 轮廓分割 滤波 表面评定 

摘      要：轴承是机械行业的一个重要且关键的基础部件,其性能的高低直接影响着相关机械的寿命、振动及噪声的大小。轴承内外圈是轴承的重要组成部分,其轮廓精度和表面形貌则影响着轴承的性能。对轴承内外圈轮廓进行表面形貌的测量和评定是保证轴承内外圈制造质量的重要手段。与泰勒等世界先进轮廓仪制造商提供的分析软件相比,目前国产轮廓分析软件以通用分析为主,缺乏轴承专用的分析功能。因此,本文对轴承内外圈分析软件中的关键技术及软件开发展开研究。具体研究内容如下: 针对当前轴承测量分析软件只能采用手工方法对轴承轮廓数据中的组成素线进行分割的问题,提出了一种实现轴承测量数据自动分割的方法。针对传统三点曲率法受噪声影响较大的缺陷,提出了基于多点曲率法与多项式拟合相结合的多项式拟合多点曲率分割算法,该方法能够有效分割出轮廓数据的交点和切点等特征点且受噪声影响小。针对前述分割算法提取出的特征点存在伪特征点的问题,提出了一种基于拟合残差阈值的伪特征点分割算法对产生的伪特征点进行删除。经过仿真数据和实测数据的测试证实了所提出的伪特征点删除算法能够有效删除多余特征点从而提取出正确的特征点。 为了比较传统2RC滤波器、相位校正滤波器和高斯滤波器在粗糙度、波纹度和形状信号分离中的效果,利用仿真数据和实验数据进行信号分离实验,实验结果表明三种滤波器都能成功对信号进行分离,其中高斯滤波器的分离效果最优。同时,由于测量数据中异常值会影响轮廓结构参数评定的精度,为此将高斯校正滤波器用于轮廓的提取,以减少异常值对结构参数的影响。仿真和实测实验证明,在采用高斯校正滤波器对异常值进行滤除后,结构参数评定的精度提升了5%。 首先,对软件模块进行了划分,通过数据流图分析了各个模块之间的数据关系。然后,基于MVC软件模型,提出了由人机界面层、控制层和基本算法层组成的三层软件架构。对各功能模块进行了详细设计,采用C#语言和WPF编写了相应的程序。最后,用实测数据对开发的分析软件上的主要功能进行了测试,证明了软件主要功能的正确性。对表面形貌参数和特定的结构参数的计算结果与泰勒分析软件的结果进行了比对。比对结果表明结构参数的相对误差均小于1.5%,粗糙度参数相对误差小于5%,波纹度相对误差不超过8%,证明了分析软件结果的正确性。