机械专业开题报告模板

毕业设计（论文）材料之二（2）

安徽工程大学机电学院

本科毕业设计(论文)开题报告题目：高精度螺纹测量仪的结构设计

课题类型：设计■实验研究□论文□

学生姓名：徐金斗

学号： 3072101432

专业班级：机械2074班

学院：机电学院

指导教师：王雷（讲师）

开题时间： 2011年2月21日

2011 年 2 月 21 日

一、毕业设计内容及研究意义

1、研究内容

螺纹是仪器设备中作为紧固、连接、密封和传递动力的一个重要零部件,它的结构尺寸及几何误差对所传动的零部件的几何位移精确度起着举足轻重的作用，所以螺纹的结构尺寸应该尽可能精确,几何误差应尽可能的小,传递精度才能比较高。因此关于“高精度螺旋测量仪的结构设计”是非常具有实用性的课题。本课题研究的主要内容：

(1)、对“高精度螺纹测量仪”做总体方案的探究和设计；

(2)、对方案中的各结构部件进行选型、设计等；

（3）、对选型好的机构进行设计加工和组装，并通过三维图的绘制，研究其可行性和机械干涉检验，最终绘制出结构本体、导轨部件和螺纹夹持结构的三维图。

2、研究意义

工业生产特别是机械制造中，螺纹是数量最大，应用最为广泛的一种结构要素，可用于紧固、连接、密封、传动、传力和精密定位等。因此螺纹连接在机器制造和仪器制造工业中占有极重要的地位。对于不同的螺纹它们都有共同的基本参数，如螺距、导程、螺纹升角、理论齿高、中径、顶径等。

而有一些参数对于某种螺纹是相当重要的，因此在实际生产中产生了许多测量单项指标的测量方法，例如测量螺纹中径 d，螺距 P，牙型半角和大、小径等。

长期以来，我国主要应用螺纹量规和其它通用量仪和一些螺纹测量仪对螺纹进行检测。这些检测方法缺点主要表现在以下一些方面：

（1）它们都须人工直接进行操作，测量精度跟操作人员有密切地关系;

（2）很多方法在检测过程中测量仪器要与螺纹发生直接接触，其结果是导致螺纹的损伤及测量精度的下降;

（3）因方法的局限性导致传统螺纹测量精度相对较低;

（4）整个测量过程耗时耗力，工作效率低下。

对于以上的这些缺点，研究人员也花费了大量地精力，对螺纹的检测方法进行不断地改进。但因理论和方法的局限性，其研究的重点主要集中在对螺纹检测的数据处理方面和对传统测量方法的一些优化上，很难有本质上的转变。因此通过本课题对高精度螺纹测量仪的各部件的选型、设计和绘制，为螺纹测量仪的实用化打下良好基础。

二、毕业设计研究现状和发展趋势

1、研究现状

目前，国内不少研究院所已开发出基于机器视觉的非接触螺纹参数测量仪。

上海海隆石油管材研究所的袁鹏斌研究的基于机器视觉的非接触式螺纹参数测量系统是将光源、CCD、计算机等有机结合,开发了一种基于面阵CCD 技术的石油管螺纹参数智能化测量系统此测量系统由近红外准直光源、被测品定位器、光学接收器、面阵CCD等部分组成。测量时,管道外螺纹经照明系统照明后成像于面阵CCD接收靶面上,由面阵CCD完成图像的光电转换及视频

信号输出功能。视频信号由图像卡转换为数字量,计算机对该数字图像按照算法处理后,计算出牙型角、螺距等参数。生产现场测量结果表明该系统具有重复性好、精度高、检测速度快等优点,此外,此系统具有抗环境光及振动干扰,可操作性强等特点,适用于各种规格钢管外螺纹参数的在线测量。

四川大学的王和顺、将大文研究了一种螺纹参数自动化测量仪。它采用光学投影的方法,结合机械传动,通过线阵CCD器件,获取螺纹轴剖面外轮廓的二位数据,通过微机处理后,得到螺纹的几何参数。

西安同视机电科技有限责任公司生产的外螺纹参数非接触自动测量装置。它通过光源发出的扫描光束对螺纹部分进行扫描，CCD 及驱动模块将扫描信号送入计算机处理装置，经高速计算、处理的测量结果可实时显示打印。

它的测量速度快、效率高、范围宽、测量准确、可靠，尤其适应于钢管螺纹的生产在线检测。

2、发展趋势

伴随着传感器技术和电子技术的快速发展,螺纹测量方法也快速发展,主要有以下发展趋势：

（1）电子式--把电子学的飞速发展应用于测量,改变传统的依靠仅仅机械测量的方式,使测量方式更加灵活。

（2）传感器设计水平的提高--传感器技术的发展及测量精度、灵敏度等的不断提高也将根本性的提高测试仪的测量精度。

(3)系统化、智能化--特别是各种高级编程语言应用于测试系统软件的开

发,将使整个仪器系统更加多功能化,使仪器的使用将更加便捷,降低了人为操作引起的误差,而且使用方便。

（4）检测的图像化--即把图像技术广泛应用于测量,使用CCD、激光、光纤等测量方式,进一步提高了测量的精度。

三、毕业设计研究方案及工作计划

1、研究方案

本课题主要是针对高精度螺纹测量仪的结构设计，使它实现对螺纹大径等基本参数的高精度测量。设计是在前人的研究成果上，做出改进，采用轮廓扫描接触式测量方法。在机械结构可行下，通过计算机与机械结构共同协调工作，把测针的运动轨迹通过传感器信号传递给计算机中的软件，转化为螺纹的轮廓形状，在用计算机软件对轮廓形状进行分析计算，测量出螺纹的基本参数。研究方案如下：

（1）测量仪结构总体方案的设计，包括机构的可行性设计、测量问题等；

（2）机械结构的选型，针对导轨、测针、传感器等机构；

（3）机械结构的设计，有关导轨、机械夹持机构等；

（4）机械结构的组装，三维制图对其进行机械干涉检验。

本课题的重点是测量仪总体结构的设计，难点则是螺纹参数测量精度的实现。所以通过对前人成果的学习，将机械总体结构进行细分。首先，完成对各结构部件的选型及设计；其次，将各结构部件进行组装，达到测量仪总体结构方案的设计要求；最后，通过三维建模制图，对机构做干涉检验。通过对总体结构的装配要求以及计算机软件的分析，完成对螺纹的高精度测量。

2、工作计划

如下所示是工作计划表（包括起止日期、周、计划内容、备注说明）。