軸類零件的圓跳動檢測裝置設計

張琰

摘要：本文設計了一種軸類零件的圓跳動檢測裝置，其通過驅動機構帶動軸類零件轉動，利用激光測距傳感器測量零件表面距離變化并將數(shù)據(jù)輸出顯示在顯示模塊上，從而得到該位置的圓跳動數(shù)值。通過該檢測裝置，避免了撓性形變產生的干擾，提高了軸類零件軸向定位的準確性;方便獲取多個數(shù)據(jù)，進一步提高了圓跳動檢測的準確性。

Abstract： In this paper， we design a kind of device for measuring the circular run-out of shaft parts. The device drives shaft parts to rotate by driving mechanism， measures the change of surface distance of shaft parts with laser range finder， and displays the data output on the display module， the circular runout value of the position is obtained. By using the device， the interference of flexible deformation is avoided， the accuracy of axial orientation of shaft parts is improved， and the accuracy of circular runout detection is further improved.

關鍵詞：軸類零件;圓跳動;檢測裝置;準確性

Key words： shaft parts;circular runout;detection device;accuracy

中圖分類號：TG8? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）24-0100-03

0? 引言

軸類零件是機械制造中常見的生產零件之一，在生產成型后需要對其各種參數(shù)進行測量與檢驗，以判斷是否滿足生產要求，其中圓周表面的圓跳動公差是常規(guī)又重要的一項檢測項參數(shù)。如果圓度不滿足要求時，不僅裝配困難，而且會造成偏心度大，在離心力作用下造成設備的振動加劇，增加磨損和噪聲，降低零件的使用壽命，影響設備的整體功能，甚至出現(xiàn)安全事故。目前，一般檢測裝置在檢測圓跳動公差時，測量頭無法移動，導致被測量的某些部位會被遺漏;現(xiàn)有方式往往采用軸橫置的方式，其撓性形變對圓度影響較大，導致測量數(shù)據(jù)不準確。為解決上述問題，本文提出了一種軸類零件圓跳動檢測裝置的設計方案。

1? 軸類零件圓跳動誤差測量的現(xiàn)狀

1.1 圓跳動誤差的概念

跳動誤差是按測量方式規(guī)定的位置誤差項目，主要用于回轉表面誤差控制，而圓跳動誤差是指被測實際要素繞基準軸線無軸向移動地回轉一周時，指示表在給定方向上測得的最大讀數(shù)與最小讀數(shù)之差，取各測量面上圓跳動的最大值作為被測表面的圓跳動誤差。

1.2 圓跳動誤差的測量儀器及測量方法

目前常用的測量儀器包括偏擺儀（百分表或千分表）、測量表架、指示表，如圖1所示。

測量方法是調整偏擺儀兩端頂尖同軸，以兩頂尖的軸線模擬公共基準，調整被測工件對頂尖無軸向移動且能轉動自如，采用跳動原則，記錄指示表讀數(shù)，確定跳動量。如圖2所示，在檢測過程中，先用偏擺儀將被測工件兩端頂住，再用測量表架將指示表固定在被測圓柱面上，將指示表壓縮2-3圈，將被測工件回轉一周，讀出指示表的最大變動量。然后測量圓柱面的其它若干個截面對應的跳動量，取各截面上測得跳動量最大值作為該工件的徑向圓跳動誤差。

1.3 測量時出現(xiàn)的問題

通過多次測量才能判斷出跳動量的最大值和最小值，人工讀取數(shù)值也會產生誤差;要使被測軸類零件回轉一周，靠人為旋轉兩個頂尖夾持的工件或是通過三個圓柱滾輪擠壓旋轉的方式進行，不僅增加了測量的工作強度，而且存在動力輸入不穩(wěn)定的問題，也會對最終的測量結果造成較大的人為誤差;人工處理數(shù)據(jù)的過程較繁瑣，測量效率也會降低。

2? 軸類零件圓跳動檢測裝置的總體設計及其主要功用

為了克服以上現(xiàn)有測量技術的缺陷，現(xiàn)提出一種軸類零件圓跳動檢測裝置的設計。檢測裝置的總體設計主要包括：驅動機構、固定機構、夾持機構和測量裝置的

設計。

①驅動機構：通過電動機、減速裝置、齒輪傳動等，帶動被測軸類零件的旋轉運動。

②固定機構：用來固定被測軸類零件，主要有螺套、環(huán)套、連桿、壓板等組成。

③夾持機構：用來夾緊被測軸類零件，主要有螺套、環(huán)套、連桿、壓桿、滾輪等組成。

④測量裝置：通過激光測距傳感器測量被測軸類零件表面的距離變化，并將數(shù)據(jù)輸出顯示在顯示模塊上，從而得到該位置的圓跳動數(shù)值。其中，激光測距傳感器與控制顯示裝置中的顯示模塊相連，電機與控制顯示裝置中的控制模塊相連。

3? 軸類零件圓跳動檢測裝置的工作原理

首先利用固定機構和夾持機構，實現(xiàn)被測軸類零件的定位及夾緊;其次通過驅動機構，帶動被測軸類零件轉動;利用裝在導向套筒的側壁上沿徑向方向固定的多個激光測距傳感器進行測量，最后得到圓跳動誤差數(shù)值。

4? 軸類零件圓跳動檢測裝置的結構設計

如圖3所示，該軸類零件圓跳動檢測裝置的結構設計主要包括：底座1，底座1中部通過軸承定軸轉動連接中心軸線垂直向上的轉套8，轉套8外側壁中部固定有齒盤10，且齒盤10連接驅動機構，驅動機構包括電機2，且電機2的輸出軸通過減速裝置和齒輪嚙合連接齒盤10，轉套8上設置有用來固定軸類零件的固定機構9，轉套8的兩側且位于底座1上固定有兩個相互平行并垂直向上的導向柱3，導向柱3上滑動連接有導向套筒5，導向套筒5的外側壁通過兩個橫撐桿固定有兩個滑套4，并通過滑套4滑動連接在導向桿3上，滑套4上設置有用來固定在滑套4的緊固銷，導向套筒5與轉套8共用中心軸線，導向套筒5的側壁上沿徑向方向固定有多個激光測距傳感器6，激光測距傳感器6與控制顯示裝置中的顯示模塊相連，電機2與控制顯示裝置中的控制模塊相連，導向套筒5上設置有用來夾緊軸類零件的夾持機構7。

驅動機構包括電機2，且電機2的輸出軸通過減速裝置和齒輪嚙合連接齒盤10。

測量裝置包括導向套筒5的外側壁通過兩個橫撐桿固定有兩個滑套4，并通過滑套4滑動連接在導向柱3上，滑套4上設置有用來固定在滑套4的緊固銷。激光測距傳感器6與控制顯示裝置中的顯示模塊相連，電機2與控制顯示裝置中的控制模塊相連。

其中，圖3中的A、B分別為檢測裝置的夾持機構、固定機構，具體結構設計如圖4、圖5所示。

夾持機構包括螺紋連接在導向套筒外側壁上螺套一71，螺套一71上滑動套接有環(huán)套一72，環(huán)套一72上沿圓周走向等間隔鉸接連接有多個連桿一73，連桿一73的中部通過條形通槽一74和銷桿鉸接連接壓桿76，壓桿76沿導向套筒的徑向方向滑動穿過導向套筒的側壁并且位于導向套筒內部的一端鉸接連接有滾輪77，滾輪77的中軸線與導向套筒的中軸線互相平行，導向套筒的下端外側壁上通過銷軸鉸接連接有與連接桿一對應的連桿二，連桿二與連桿一通過銷軸鉸接連接，且連桿二與連桿一呈V字形，并且開口朝向導向套筒。

固定機構包括螺紋連接在轉套外側壁上的螺套二91，螺套二91上滑動套接有環(huán)套二92，環(huán)套二92上沿圓周走向等間隔鉸接連接有多個連桿三93，連桿三93的中部通過條形通槽二94和銷桿鉸接連接在轉套側壁上的通孔81內，并且連桿三93指向轉套內部的一端通過銷軸鉸接連接壓板95。

5? 軸類零件圓跳動檢測裝置的測量步驟

①將需要檢測的軸類零件呈豎直狀從插在導向套筒5和轉套8內部。

②正向或反向轉動螺套二91使得螺套二91帶動環(huán)套二92沿轉套8軸線方向向上移動，環(huán)套二92的上移使得連桿三93繞通孔81內部的銷桿旋轉，連桿三93旋轉的同時沿條形通槽二94向轉套8內部推動壓板95擠緊軸類零件。

③旋松滑套4上的緊固銷，根據(jù)檢測位置調節(jié)導向套筒5在導向柱3上的高度位置，使得激光測距傳感器6對準需要檢測的位置高度，然后旋緊滑套4上的緊固銷，使得滑套4相對導向柱3不能移動。

④正向或反向轉動螺套一71使得螺套一71帶動環(huán)套一72沿導向套筒5軸線方向向上移動，環(huán)套一72的上移使得連桿一73和連桿二75的夾角變大，從而推動壓桿76向導向套筒5內部移動，并使得滾輪77抵扣在軸類零件的表面，并且滾輪77與軸類表面可滾動。

⑤啟動電機2，電機2通過減速裝置和齒輪帶動齒盤10轉動，同時同步帶動轉套8轉動，轉套8帶動軸類零件轉動，激光測距傳感器6測量到軸類零件表面的距離變化，從而并將數(shù)據(jù)輸出顯示在顯示模塊上，從而得到該位置的圓跳動數(shù)值，并與標準值比對，若處于允許的誤差范圍內則該軸類零件的圓跳動公差合格，反之，則不合格。

⑥需要改變檢測位置時，停止電機2工作，正向或反向轉動螺套一71使得螺套一71帶動環(huán)套一72沿導向套筒5軸線方向向下移動，環(huán)套一72的上移使得連桿一73和連桿二75的夾角變小，從而推動壓桿76向導向套筒5外部移動，并使得滾輪77遠離在軸類零件的表面，按照步驟三操作調節(jié)位置，并繼續(xù)步驟四和步驟五，即可得到多組檢測數(shù)據(jù)。

⑦檢測結束后，停止電機2工作，正向或反向轉動螺套一71使得螺套一71帶動環(huán)套一72沿導向套筒5軸線方向向下移動，環(huán)套一72的上移使得連桿一73和連桿二75的夾角變小，從而推動壓桿76向導向套筒5外部移動，并使得滾輪77遠離在軸類零件的表面，然后正向或反向轉動螺套二91使得螺套二91帶動環(huán)套二92沿轉套8軸線方向向下移動，環(huán)套二92的上移使得連桿三93繞通孔81內部的銷桿反向旋轉，連桿三93旋轉的同時沿條形通槽二94向轉套8內部推動壓板95遠離軸類零件，取下軸類零件即可。

6? 結語

與現(xiàn)有技術相比，本次設計的軸類零件圓跳動檢測裝置達到的效果是：

①采用了豎向測量軸類零件的圓跳動公差，避免撓性形變產生的干擾，提高數(shù)據(jù)的準確性;

②導線套筒可在導向柱上移動，方便獲取多個數(shù)據(jù)，對軸類零件的檢測更加全面，提高檢測數(shù)據(jù)的豐富性;

③轉套上的固定機構對軸類零件進行固定，提高軸類零件的軸向定位準確性;

④導向套筒上的夾持機構對軸向零件進行夾持并使得軸類零件能夠定軸轉動，進一步提高檢測數(shù)據(jù)的準確性，降低檢測難度，從而提高檢測效率，有利于批量化生產檢測;

⑤利用激光測距傳感器自動測量圓跳動數(shù)值并將數(shù)據(jù)輸出，無需人工讀取圓跳動最大和最小的變動量數(shù)值，減少了由于讀數(shù)產生的誤差。

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