钢球全表面展开机构模型建立及其运动分析

针对镜面钢球缺陷检测装置中的球体全表面展开问题,建立展开机构接触模型并对球体运动进行分析,证明展开机构结构合理可行。首先由坐标变换建立数学模型,基于Matlab对模型空间接触位置进行计算,将展开运动合理简化,得到钢球和展开轮之间转动的同步关系;其次,对展开运动过程进行等效变换,寻找传动过程中能使钢球稳定展开的最优参数关系;最后,依据迭代法对球面上点的运动轨迹进行数值仿真,获得其具体规律为偏角固定的螺旋线。最终结果表明展开机构能够实现球体的全表面展开。     

钢球全表面展开原理及方法

针对轴承用钢球表面缺陷检测的生产需求,以实现球面全展开为目标,提出球面螺旋线运动展开原理。首先,设计实现钢球全表面展开的倾斜轴锥面驱动体,并建立其锥面模型;分析展开过程中球面上一点的运动参数,建立钢球和驱动体的接触约束模型,采用迭代法求解拟合出驱动体锥面上接触点的运动轨迹模型;为保证钢球全表面展开,进一步分析球面上接触轨迹,利用弧长积分得到展开过程中球面上的接触轨迹曲线模型;最后通过仿真技术和物理样机试验对钢球展开过程进行分析测试,验证了理论分析结果的正确性。提出的球面展开理论及方法可以应用到高精密轴承球类滚动体的表面缺陷检测设备,也可对其他球类物体的检测提供理论参考。     

钢球展开过程运动学及动力学分析

钢球表面质量检测常用的办法是依靠展开机构中的摩擦力将钢球表面完全展开,摩擦力对钢球表面检测效率和精度有着重要影响。为分析摩擦对钢球展开的影响,根据展开轮与钢球接触的几何约束关系,对钢球与展开轮接触模型进行运动学分析,得到钢球与展开轮接触点位置的变化规律;由于展开装置构件之间全部依靠干摩擦接触约束,在古典Coulomb摩擦模型基础上,结合展开装置特性,建立修正的Coulomb摩擦模型,建立钢球和展开轮的运动微分方程,得到钢球与展开轮接触点处摩擦力的变化规律,并分析接触点处接触力的影响因素;同时根据展开原理构建实体模型进行虚拟仿真并搭建物理样机进行试验,结果表明驱动轮转速直接影响钢球与展开轮接触点法向接触力变化,从而影响接触点处摩擦力变化特性,通过摩擦力变化特性,解释了展开轮能实现钢球表面展开的工作原理。     

钢球缺陷检测机构的逆向运动特性研究

为了研究钢球在检测过程中的运动形式及特点,根据AVIKO缺陷自动检测设备的工作原理设计并搭建了钢球展开机构物理观测平台;利用逆向动态分析的研究方法,通过高速摄像机追踪被测钢球表面标记点的运动轨迹;分析了工程中两类螺旋线的几何特点,并结合检测探头相对于钢球的运动形式进行研究.结果表明:钢球在展开轮的作用下做空间等弧长螺旋线运动,保证了钢球的全表面展开;同时检测探头相对钢球以均匀子午线形式进行扫描,实现球体全表面且无重复检测,为展开轮的结构设计提供理论依据.