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基于弓高弦长的大型圆柱工件直径检测方法的研究

作　者: 卢振伟
导　师: 陈满意
学　校: 武汉理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 弓高弦长法大直径测量测量不确定度 Monte-Carlo法
分类号: TG806
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 79次
引　用: 2次
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内容摘要

对于大直径工件或者不完整圆工件而言,用直接法测量其直径往往非常困难,而用间接法测量可以有效地弥补直接测量法的不足。本论文分析了国内外大直径测量技术的现状,并对其中几种便携式大直径的测量方法进行了分析比较,提出了本论文所要解决的问题。本文以“弓高弦长”法的测量原理为基础,从弓高、弦长的标准差入手,通过对弓高、弦长等测量误差的分析研究,探讨了“弓高弦长”法的测量不确定度的传播规律,并在不同模拟直径下的情况对各个测量误差分量的传递系数进行了分析计算,并得出了通过控制弓高的方式可显著提高“弓高弦长”法测量精度的结论。基于测量误差的分析,对“弓高弦长”法的弓高、弦长、支承轮直径的测量不确定度分量进行评定,最后合成了在不同模拟直径下的“弓高弦长”法的标准不确定度和测量不确定度,并深入探讨了弓高、弦长与综合灵敏系数的关系,得到了使用“弓高弦长”法测量大直径工件时的最佳测量点的位置,此时用“弓高弦长”法测量工件的直径优于用直径的直接测量法;基于Monte-Carlo数值仿真方法对“弓高弦长”法的测量不确定度进行评定,通过Monte-Carlo数值仿真曲线与“弓高弦长”法解析值曲线的分析对比,推导出了弓高、弦长与被测工件直径的关系,并给出了判定弓高弦长测量法使用范围的准则,同时还提出了采用“弓高弦长”法测量大直径工件时检具基本结构尺寸的最佳配置。基于上述“弓高弦长”法的测量不确定度的研究,通过在不同尺寸分段条件下的被测工件直径测量范围和测量不确定度的误差分析,得出了在300～1200mm范围内圆柱工件尺寸的最佳尺寸分段。即使用“弓高弦长”法测量,当圆柱工件直径测量划分为五段情形时,此时划分的每一段测量不确定度均有最小值且最稳定。本文的研究结果为便携式大直径工件测量检具的研制提供了理论依据。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章绪论  9-23
  1.1 课题的目的和意义  9-10
  1.2 大直径测量技术的国内外现状与趋势  10-22
  1.3 课题研究的主要内容  22
  1.4 课题的来源  22-23
第2章弓高弦长法数学模型的建立与分析  23-36
  2.1 弓高弦长法的数学模型  23-25
  2.2 弓高弦长法的误差  25-32
    2.2.1 弦长L的误差  27-28
    2.2.2 弓高h的误差  28
    2.2.3 支承轮直径d的误差  28-29
    2.2.4 圆度误差  29-32
  2.3 弓高弦长法的综合误差  32-35
  2.4 本章小结  35-36
第3章弓高弦长法测量不确定度的评定  36-50
  3.1 测量不确定度  36-38
    3.1.1 测量不确定度的定义  36
    3.1.2 测量不确定度与误差  36-38
  3.2 测量不确定度的评定  38-43
    3.2.1 直接测量数据列不确定度的评定  39-40
      3.2.1.1 等精度直接测量不确定度的评定  39
      3.2.1.2 不等精度直接测量不确定度的评定  39-40
    3.2.2 线性化模型测量不确定度的评定  40-41
      3.2.2.1 不确定度的传播率  40-41
      3.2.2.2 不确定度传播率的特殊形式  41
    3.2.3 复杂模型测量不确定度的评定  41-43
      3.2.3.1 评定方法  42
      3.2.3.2 存在的问题  42-43
  3.3 弓高弦长法测量不确定度的评定  43-47
    3.3.1 测量不确定度分量  43-44
      3.3.1.1 弓高h的不确定度分量  43
      3.3.1.2 弦长L的不确定度分量  43-44
      3.3.1.3 支承轮d的不确定度分量  44
    3.3.2 测量不确定度的合成  44-47
  3.4 Monte Carlo法数值仿真  47-49
  3.5 本章小结  49-50
第4章弓高弦长法测量不确定度的误差分析  50-60
  4.1 量具的设计原则  50
  4.2 弓高弦长法测量不确定度的误差分析  50-58
    4.2.1 测量尺寸分三段时的情形  52-54
    4.2.2 测量尺寸分四段时的情形  54-56
    4.2.3 测量尺寸分五段时的情形  56-57
    4.2.4 测量尺寸分六段时的情形  57-58
  4.3 本章小结  58-60
第5章总结与展望  60-62
  5.1 全文总结  60
  5.2 工作展望  60-62
参考文献  62-65
攻读硕士期间发表的学术论文  65-66
致谢  66

基于弓高弦长的大型圆柱工件直径检测方法的研究

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