1、II本科毕业论文（20 届）圆柱度及圆度误差评定软件设计所在学院专业班级 机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师完成日期III诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 2015 年 6 月 4 日III毕业设计任务书设计题目： 圆柱度及圆度误差评定方法软件设计 1课题意义及目标在精密机械零件的生产和加工过程中，要求零件必须达到很高的精度。圆度与圆柱度误差是衡量轴、孔类零件形位误差的主要指标。通过深入了解研究这个课题，查阅资料，学习使用 Matlab 软件设计出相应的数据处理软件。通过学习，最终认识到
2、圆柱度和圆度误差对于机械零件寿命的重要意义。2主要任务（1）了解圆柱度、圆度误差评定方法；（2）建立数学模型；（3）开发相应的数据处理软件；（4）编写设计说明书。3主要参考资料1 刘国光.基于 MATLAB 评定圆柱度误差J.工程设计学报,2005,12(4)2 张成悌.论圆柱度(一)J.实用丈试技术,1998(2):1-8.3 熊有伦.精密丈量的数学方法M.北京:中国计量出版社,1989.,23(3):63-65.4进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1 整理资料，系统设计方案 2015 年 3 月 1 日3 月 15 日2 研究圆柱度圆度误差算法 2015 年 3 月 16 日4 月 1
3、0 日3 开发相应的数据处理软件 2015 年 4 月 11 日5 月 13 日4 审查、改进设计 2015 年 5 月 14 日5 月 15 日5 完成毕业论文及答辩工作 2015 年 5 月 16 日6 月 22 日审核人： 年 月 日IV圆柱度及圆度误差评定方法软件设计摘要：轴类部件为机械产品的关键组成部分，它的两个主要参考指标是圆柱度及圆度，该误差数据的大小是影响部件的性能和寿命长短的重要因素，所以圆柱度及圆度的测量和误差评定方式有非常重要的含义。该研究课题描述了课题的背景和意义以及圆度和圆柱度误差的含义，介绍了测量圆柱度及圆度的常规方式以及误差评定方式。简要介绍 Matlab 软件，
4、并利用 Matalb 软件进行圆柱形零件建模，通过对模型的分析，在 Matlab 软件上编写相关的程序，通过该程序输入数据后，最终获得该零件的圆度圆柱度误差值。关键词：圆柱度误差 圆度误差 MATLAB 编程Software design for the error evaluation method of roundness and roundnessAbstract: Shaft member is a key component of mechanical products, its two main reference indicators are cylindrical and ro
5、undness, the size of the error data is an important factor affecting the performance and longevity of components, so the measuring cylinder and roundness of and error assessment methods are very important implications. This research describes the background and significance and the meaning of roundn
6、ess and cylindrical error of the subject, describes the measuring cylinder and roundness of conventional methods and error evaluation mode. Brief introduce the software of Matlab, and use Matlab for cylindrical part modeling, through analysis of the model and preparation of related programs，input th
7、e data, the cylindrical roundness error for that part will be display.Keywords: cylindrical error roundness error MATLAB ProgrammingV目 录1 绪论 .11.1 课题研究的背景和意义 .11.2 课题国内外研究现状 .12 圆度及圆柱度检测和测量原理 .32.1 圆度及圆柱度的检测原则 .32.2 圆度的测量方法 .32.2.1 回转轴法 .32.2.2 三点法 .42.2.3 两点法 .42.2.4 投影法 .42.2.5 坐标法 .52.3 圆柱度的测量方法
8、.62.3.1 半径测量方法 .72.3.2 坐标测量法 .72.3.3 两点、三点测量法 .82.3.4 分解测量法 .83 圆度及圆柱度误差评定方法 .103.1 圆度误差评定方法 .103.2 圆柱度误差评定方法 .104 编程软件 MATLAB .124.1 Matlab 简单介绍 .124.2 Matlab 特征 .134.3 Matlab 六大优势 .134.2 MATLAB 的特点 .145 程序设计及软件开发 .155.1 圆度误差评定程序 .155.2 圆柱度误差评定程序 .15VI5.3 软件开发 .206.结论 .21参考文献 .22致谢 .2311 绪论1.1 课 题
9、研 究 的 背 景 和 意 义在精密机械的生产，特别是在大型的自动化加工生产，测量技术起着非常重要的作用，先进的自动化仪表是现代工业生产和科学技术研究中不可或缺的工具。随着科学技术的发展，精密测量仪器的要求也在不断提高。目前，国外结合计算机技术和光学技术，实现了自动化、数字化和多功能化，国内也在向这方向发展。其中，圆柱测量仪是精密加工行业保证工件形状的测量仪器之一。可广泛应用于汽车配件、轴承、机床、航空航天和其他精密机械制造企业、研究机构、测量机构。在得到细密机械元件的工作进程中，元件必须满足精度很高的生产需要。然而，在现实产出时，通过于不同加工工序和装配过程，零件都会出现形状和位置偏差，直接
10、影响工件的几何精度，并且对产品性能、噪声和使用寿命产生一定影响。如圆柱面形状误差，使零件配合不匀，这就加快零件的磨损，使零件的使用寿命大打折扣。圆柱度仪在工业生产中适用条件有很大的局限性，这就使圆度和圆柱度误差检测起来很不方便。为解决这一问题，基于误差评定的原则，建立相应的数学模型，在 Matlab 软件开发平台，开发一套圆度、圆柱度误差测量的多功能综合测量软件。 1.2 课题国内外研究现状国外从 1940 年就已经开始对形位公差标准化， ISO 提倡对形位公差框格标注标准化。此后逐渐改善、统一，到 1980 年已经形成系统的形位公差的国际标准。这有利于各国对形位公差的研究和标准化工作。美国、
11、英国、法国、瑞士、加拿大等国家对标准的修订，使其与国际标准相一致。德国、法国、美国、日本在评估几何公差领域都走在世界的前列。对测量形位误差角度来说，关键在高精度、高效率的圆柱度及圆度测量仪器方面进行努力。有两种类别：非连接式和连接式，涵盖 TROPEI TM-25 光学圆柱仪、联邦 formstan3600 圆柱仪、马尔 mfu7 圆柱仪。我国在自己的生产实践上结合国外综合分析，在 70 年代中期颁布了三项形位公差国家标准。经过实践检验和理论探讨，不断完善国家标准。最近几年来，2为了符合市场要求，我国引进先进技术订正了四个根本的国家标准需求：形状和位置公差 未注公差值（GB/T1184-199
12、6），形状和位置公差 通则、定义、符号和图样表示法（GB/T1182-1996），形状和位置公差 非刚性零件标注法（GB / T16892-1997）公差原则（GB/T4249-1996）和形状和位置公差极大实体要求，极小实体要求和可逆要求（GB/T16671-1996），从而形成一个相对完整的，与国际标准相应的形状和位置公差的标准体系。对于形位误差的检测，国内许多科研院有较高的生产标准，然而通过理论结论向实际技术转化方面，特别是在测量仪表的探索和开发这块，与国际先进水平差之甚远。这么多年以来，我国发现了许多圆度圆柱度的误差测量方法，我国第一自动化的圆柱度测量仪在北京成功诞生。该圆柱度测量仪简
13、化了工业测量圆柱度误差，其原理是根据极小区域法来实现的。中原仪表厂另辟蹊径，采用螺旋法测量圆柱度误差。大连理工大学开发了一种新的五轴转子测量仪可以测量如圆罐、圆柱形、球形零件的内外表面轮廓误差。 “XWY-1”误差仪通过我国东北大学研制成功，并且研发出回转类元件形位误差测量数据处理软件程序。这一项发明通过国家鉴定表明该成果已达到国际水平。32 圆度及圆柱度检测和测量原理2.1 圆 度 及 圆 柱 度 的 检 测 原 则圆度可以展示元件上圆的要素的本质形态，与其中心维系同等距离的情况。可以说明圆是否圆整。圆柱度误差为圆柱表面特征的变化对其理论圆柱外表的实际值。根据评估表误差的原理，适用的功能与圆
14、柱外表的理论曲面原理相比，它应该决定基于实际圆柱面极小区域。当两同轴圆柱表面的圆柱形状公差非常吻合实际包含圆柱表面特性，当极小半径之差，即极小区域。圆柱形的检验应遵循三个基本方法，即对比方法和理想元素比较，坐标测量的方法，特征参数的测量的方法。圆度公差为所选取的任一个横截面中，两个园的半径之差等于公差值的两个同心圆的范围之内。它的作用是限制圆柱或圆锥内任一平面相对于理想圆误差的极大值。圆度误差指在垂直于回转体轴线截面上的轮廓对其理想圆的改变量；圆柱度误差是指圆柱面变化对其理想圆柱表面的实际改变。检测圆柱度有3 个方法：理想元素对比方式，测量坐标的方式，特征参数的测量方式。2.2 圆 度 的 测
15、 量 方 法圆度的测量方法大致为 5 种：回转轴法，两点法，三点法，投影法，坐标法。2.2.1 回转轴法半径测量是使用精密轴系中的轴旋转一周所形成的圆轨迹（理想圆）与被测量的圆进行比较，两个圆的半径之差所得值通过电学式长度传感器转变成电信号经电路处理和回转轴法4电子计算机计算得到圆度误差，或通过记录器记下被丈量的圆轮廓图样。回转轴法包括传感器旋转方法与工作台旋转方法。前面的元件适合用于高精度圆度测量，后者适合于测量小型工件。根据回转轴法获得的圆度测量器材称为圆度仪。2.2.2 三点法使被测量的元件安放在 V 形块开始测量。测量的时候,在 V 形块上将零件旋转一圈，通过测微仪得到极大与极小数据，两数据差的一半就是被测量的元件外圆的圆度误差。这种方法适合用在测量包括奇数棱边形状误差的外圆或内圆三点法，常用角度为直角的两块 V 形块依次测量。 2.2.3 两点法通常可以选取螺旋测微器、比较仪等测量，以被测圆一截面上各直径间极大差值之半成为这个截面的圆度误差。这种方式适合用在测量包含偶数棱边形状误差的外圆或内圆。2.2.4 投影法
