基于ADAMS 的軸承內(nèi)圈內(nèi)徑形位公差檢測(cè)裝置研究

劉武發(fā)，李 攀，王福榮

（鄭州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，河南 鄭州 450000）

1 引言

智能化生產(chǎn)線是智能化制造的關(guān)鍵，軸承作為機(jī)械中重要的支撐零件，對(duì)軸承進(jìn)行智能化生產(chǎn)線工序間檢測(cè)是一種關(guān)鍵技術(shù)。其中軸承內(nèi)圈內(nèi)徑如圓度、垂直度和壁厚等參數(shù)是軸承重要的形位精度指標(biāo)，決定著軸承的旋轉(zhuǎn)精度、裝配精度和定位精度等，是軸承使用壽命和使用性能的重要評(píng)估指標(biāo)。目前國內(nèi)、外對(duì)軸承的檢測(cè)發(fā)展了新的檢測(cè)方法和檢測(cè)儀器。文獻(xiàn)[1]針對(duì)輪轂軸承內(nèi)圈端面平行度誤差測(cè)量進(jìn)行研究，采用了誤差補(bǔ)償?shù)臏y(cè)量方法；文獻(xiàn)[2]提出了基于軸承內(nèi)圈溝道新的方法對(duì)軸承內(nèi)圈的旋轉(zhuǎn)精度進(jìn)行研究；文獻(xiàn)[3]提出了基于TRIZ 的方法來對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承內(nèi)徑進(jìn)行測(cè)量，采用了夾緊裝置和標(biāo)準(zhǔn)量塊組合的方法，使測(cè)量的結(jié)果具有了更高的測(cè)量精度。但是，國、內(nèi)外對(duì)軸承的測(cè)量大多是單一測(cè)量，缺乏對(duì)軸承的綜合測(cè)量的方法和裝置，并且大多都運(yùn)用理論和實(shí)驗(yàn)研究的方法，一方面耗費(fèi)時(shí)間，另一方面耗費(fèi)成本。因此基于虛擬樣機(jī)技術(shù)和ADAMS 動(dòng)力學(xué)仿真軟件來研究軸承內(nèi)圈形位公差的綜合檢測(cè)裝置變得尤為必要，可以大大簡化產(chǎn)品的開發(fā)周期，通過無數(shù)次物理樣機(jī)無法進(jìn)行的仿真實(shí)驗(yàn)，來獲得最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案[4-6]。

因此基于虛擬樣機(jī)技術(shù)和ADAMS 動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)重點(diǎn)研究軸承內(nèi)圈形位公差的綜合檢測(cè)裝置。

2 檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

軸承內(nèi)圈內(nèi)徑檢測(cè)裝置主要由驅(qū)動(dòng)部分和定位部分等組成，驅(qū)動(dòng)部分由滾輪4、7 構(gòu)成；定位部分主要由支點(diǎn)2、支點(diǎn)5、支點(diǎn)8 和支點(diǎn)9，構(gòu)成測(cè)量軸承內(nèi)圈內(nèi)徑參數(shù)如直徑、圓度、垂直度和壁厚等檢測(cè)的定位支點(diǎn)。檢測(cè)裝置的原理圖，如圖1 所示。該裝置采用支撐軸承下端面的平臺(tái)作為檢測(cè)基準(zhǔn)。當(dāng)檢測(cè)軸承內(nèi)圈內(nèi)徑的圓度時(shí)，采用三點(diǎn)定位的方法。支點(diǎn)5、支點(diǎn)2 和傳感器10 一起對(duì)軸承的內(nèi)徑進(jìn)行定心，滾輪4 的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸承旋轉(zhuǎn)，軸承旋轉(zhuǎn)的過程中傳感器采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過一定的算法計(jì)算出圓度誤差；當(dāng)檢測(cè)軸承內(nèi)圈內(nèi)孔對(duì)端面的垂直度時(shí)，支點(diǎn)5 和支點(diǎn)2 互成90°對(duì)軸承內(nèi)圈進(jìn)行定心，滾輪4 的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸承旋轉(zhuǎn)，在支點(diǎn)2垂直的上方的傳感器1 對(duì)軸承進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量基準(zhǔn)是軸承的下端面，在軸承的旋轉(zhuǎn)過程中，傳感器1 測(cè)量的最大值和最小值之差即為內(nèi)孔對(duì)端面的垂直度；當(dāng)測(cè)量軸承內(nèi)圈外溝道的壁厚時(shí)，支點(diǎn)8 和支點(diǎn)9 互90°對(duì)軸承內(nèi)圈進(jìn)行定心，滾輪7 的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸承旋轉(zhuǎn)，傳感器6 正對(duì)支點(diǎn)8，傳感6 測(cè)的最大值與最小值之差即為軸承內(nèi)圈溝道壁厚誤差。此檢測(cè)裝置能夠按照設(shè)定的順序自動(dòng)地測(cè)量軸承內(nèi)圈上述參數(shù)誤差，檢測(cè)速度快，精度高；提供給軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的滾輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，對(duì)軸承參數(shù)檢測(cè)的影響很大，此外還有軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過程中軸承下端面的跳動(dòng)量和軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性對(duì)軸承各檢測(cè)參數(shù)的影響，為此，重點(diǎn)研究滾輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和軸承下端面的跳動(dòng)量對(duì)軸承檢測(cè)裝置的誤差測(cè)量的影響。

圖1 檢測(cè)裝置原理圖Fig.1 Schematic Diagram of Detection Device

3 影響測(cè)量精度的因素及誤差分析

3.1 軸承內(nèi)圈內(nèi)徑圓度檢測(cè)的誤差分析

在測(cè)量軸承內(nèi)圈內(nèi)徑的圓度誤差時(shí)，一方面采用三點(diǎn)定位的測(cè)量原理，因此支點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)測(cè)量的精度很重要，另一方面采用統(tǒng)一的測(cè)量基準(zhǔn)-工作臺(tái)，因此工作臺(tái)的平面度也對(duì)測(cè)量基準(zhǔn)有一定的影響。

3.1.1 支點(diǎn)與傳感器連線沒有通過軸承內(nèi)圈圓心的誤差分析

圖2 徑向定位誤差分析Fig.2 Analysis of Radial Positioning Error

圖中：BC—理論直徑；BD—實(shí)測(cè)直徑；A、B—固定支點(diǎn)；DE—偏移距離；D—理論直徑。

測(cè)量軸承內(nèi)圈內(nèi)徑的圓度，理論上要求支點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)連線通過軸承內(nèi)圈的圓心，實(shí)際因各種安裝和加工因素等原因，引起支點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)的連線偏離軸承內(nèi)圈的圓心，此時(shí)的測(cè)量誤差為ε1，誤差分析，如圖2 所示。

式中：DE—偏移距離；∠DBE—實(shí)測(cè)點(diǎn)與支點(diǎn)的連線與理論測(cè)點(diǎn)與支點(diǎn)連線的夾角；BD—實(shí)測(cè)直徑；BC—直徑；ε1—測(cè)量誤差。

分析式（1）可知，測(cè)點(diǎn)偏移的距離DE 越小，那么軸承內(nèi)圈內(nèi)徑的圓度測(cè)量誤差越小，因此在調(diào)整軸承內(nèi)圈檢測(cè)儀時(shí)，要注意測(cè)點(diǎn)與支點(diǎn)連線通過中軸承內(nèi)圈圓心的準(zhǔn)確度，使偏移距離盡量小。

3.1.2 工作臺(tái)的平面度對(duì)軸承內(nèi)圈圓度測(cè)量的誤差分析

測(cè)量軸承內(nèi)圈的圓度誤差，一方面要考慮支點(diǎn)與測(cè)量點(diǎn)的安裝因素等引起的測(cè)量誤差，另一方面既要考慮測(cè)量的基準(zhǔn)問題引起的測(cè)量誤差，因軸承內(nèi)圈檢測(cè)裝置采用基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，基準(zhǔn)的因素對(duì)測(cè)量誤差是影響很大的，因此工作臺(tái)的平面度對(duì)圓度測(cè)量誤差的影響是不容忽略的，由此引起的測(cè)量誤差為ε2，誤差分析，如圖3 所示。

圖3 垂直方向的誤差分析Fig.3 Vertical Error Analysis

圖中：Δ—工作臺(tái)的平面度；α—工作臺(tái)與水平面的傾角；d—實(shí)測(cè)的內(nèi)徑；d1—軸承的理論直徑；D—軸承的內(nèi)外徑，測(cè)量誤差。

式中：Δ—工作臺(tái)的平面度；D—軸承的內(nèi)外徑；d1—理論直徑；d—實(shí)際直徑；ε2—測(cè)量誤差。

分析式（2）可知，工作臺(tái)的平面度Δ 越小，軸承內(nèi)圈內(nèi)徑圓度測(cè)量誤差越小，同時(shí)此檢測(cè)裝置對(duì)軸承內(nèi)圈的內(nèi)外徑的尺寸是有一定要求的，軸承內(nèi)外徑的尺寸不能太小，因此在測(cè)量軸承內(nèi)徑圓度誤差時(shí)，要兼顧這兩個(gè)方面因素。

3.2 軸承內(nèi)圈溝道壁厚檢測(cè)的誤差分析

3.2.1 支點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)的連線沒有通過溝道的最低點(diǎn)的誤差分析

測(cè)量軸承內(nèi)圈溝道的壁厚，理論上要求支點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)的連線通過軸承內(nèi)圈溝道的最低點(diǎn)，實(shí)際上因加工和安裝原因等引起支點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)連線沒有通過軸承溝道的最低點(diǎn)，導(dǎo)致溝道壁厚測(cè)量產(chǎn)生誤差，此時(shí)的測(cè)量誤差為σ1，誤差分析，如圖4 所示。

圖4 壁厚徑向誤差分析Fig.4 Radial Error Analysis of Wall Thickness

圖中：C 點(diǎn)—實(shí)際測(cè)點(diǎn)；B 點(diǎn)—理論測(cè)點(diǎn)；O 點(diǎn)—溝道圓弧的圓心；A 點(diǎn)—理論測(cè)點(diǎn)C 在OB 上的投影點(diǎn)；AC—測(cè)點(diǎn)理論點(diǎn)的距離。

式中：CD—實(shí)測(cè)溝道半徑；OC—理論半徑；OB—理論溝道半徑；OA—實(shí)測(cè)點(diǎn)在理論測(cè)量方向上的投影長度；AC—測(cè)點(diǎn)與理論點(diǎn)的垂直距離。

分析式（3）可知，測(cè)點(diǎn)偏移理論測(cè)點(diǎn)的距離越小，那么溝道壁厚的測(cè)量誤差就越小，因此在調(diào)整軸承內(nèi)圈溝道壁厚的檢測(cè)裝置時(shí)，要盡量是實(shí)際測(cè)點(diǎn)與支點(diǎn)的連線通過軸承內(nèi)圈溝道的最低點(diǎn)。

3.2.2 工作臺(tái)的平面度對(duì)軸承內(nèi)圈溝道壁厚測(cè)量的誤差分析

同軸承內(nèi)圈內(nèi)徑圓度的檢測(cè)一樣，溝道壁厚的測(cè)量基準(zhǔn)也是工作臺(tái)的平面，因此工作臺(tái)的平面度同樣對(duì)軸承內(nèi)圈道壁厚的測(cè)量產(chǎn)生一定的測(cè)量誤差，此時(shí)的測(cè)量誤差為σ2，誤差分析，如圖5 所示。

圖5 壁厚垂直方向的誤差分析Fig.5 Error Analysis in the Vertical Direction of Wall Thickness

圖中：AC—理論溝道壁厚；BC—實(shí)測(cè)溝道壁厚；DE—軸承的內(nèi)圈外徑；EF—工作臺(tái)的平面度，用Δ 表示，工作臺(tái)與水平面的傾角為α。

式中：Δ—工作臺(tái)的平面度；DE—軸承內(nèi)圈外徑；AC—理論壁厚；BC—實(shí)測(cè)壁厚。

分析式（4）可知，工作臺(tái)的平面度Δ 越小，軸承溝道壁厚測(cè)量的誤差就越小，同時(shí)軸承的內(nèi)外徑的大小對(duì)測(cè)量誤差也有一定的影響，軸承內(nèi)外徑的尺寸越大，溝道壁厚的測(cè)量誤差就越小，即在調(diào)整軸承溝道壁厚的測(cè)量裝置時(shí)，要注意工作臺(tái)的平面度和軸承內(nèi)外徑的大小。

3.3 軸承內(nèi)圈內(nèi)徑垂直度檢測(cè)的誤差分析

測(cè)量軸承內(nèi)圈內(nèi)徑垂直度時(shí)，要求支點(diǎn)和測(cè)點(diǎn)的連線通過軸承內(nèi)圈內(nèi)表面的母線，實(shí)際上因各種安裝因素和加工因素等原因，導(dǎo)致測(cè)點(diǎn)與支點(diǎn)的連線沒有通過軸承內(nèi)圈內(nèi)表面的母線，而是偏離了一定角度θ，如圖6 所示；此時(shí)的測(cè)量誤差為γ，誤差分析，如圖7 所示。

圖6 測(cè)點(diǎn)傾斜圖分析Fig.6 Inclination Map Analysis of Measurement Points

圖7 垂直度的誤差分析Fig.7 Error Analysis of Perpendicularity

圖6 中：AC—支撐測(cè)點(diǎn)的導(dǎo)桿偏移距離；EC—導(dǎo)桿的長度，暫且設(shè)EC=L，圖7 中實(shí)際上測(cè)量垂直度就是測(cè)量軸承內(nèi)圈表面母線上一點(diǎn)相對(duì)于OD 所在平面并且垂直于軸承端面的平面的距離，OB 表示理論距離，CD 表示實(shí)測(cè)距離，此時(shí)的測(cè)量誤差γ=OB-CD。

式中：AC—導(dǎo)桿偏移距離；L—導(dǎo)桿長度；θ—偏移的角度；CD—實(shí)測(cè)點(diǎn)的距離；OB—理論測(cè)點(diǎn)的距離；γ—測(cè)量誤差。

分析式（5）可知，支撐測(cè)點(diǎn)導(dǎo)桿的偏移角度θ 越大，軸承內(nèi)圈內(nèi)徑垂直度的測(cè)量誤差就越大，同時(shí)支撐測(cè)點(diǎn)的導(dǎo)桿的長度不能越長，不然也會(huì)帶來一定程度的測(cè)量誤差，因此在調(diào)整軸承內(nèi)圈內(nèi)徑垂直度檢測(cè)的裝置時(shí)，要盡量保證支撐測(cè)點(diǎn)導(dǎo)桿的偏移角度和導(dǎo)桿的長度。以上軸承內(nèi)圈各參數(shù)檢測(cè)的誤差分析，主要從支點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)的一致性和測(cè)量基準(zhǔn)工作臺(tái)的平面度兩個(gè)方面出發(fā)，誤差分析的結(jié)果可為軸承內(nèi)圈參數(shù)檢測(cè)裝置的動(dòng)力學(xué)分析和實(shí)驗(yàn)裝置的測(cè)量提供分析依據(jù)和測(cè)量依據(jù)。

4 檢測(cè)裝置的仿真與數(shù)據(jù)處理

4.1 檢測(cè)裝置模型的建立

利用Solidworks 三維建模軟件建立軸承內(nèi)圈各參數(shù)測(cè)量的檢測(cè)裝置，并對(duì)軸承內(nèi)圈每個(gè)參數(shù)測(cè)量的各自裝置分別進(jìn)行簡化，再以parasolid 格式導(dǎo)出，此格式可以在Solidworks 和ADAMS之間提供精確的幾何參數(shù)（如密度、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等），在保證檢測(cè)裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性的基礎(chǔ)上，設(shè)置仿真的工作環(huán)境和模型物理量單位，并添加檢測(cè)裝置必要的約束、驅(qū)動(dòng)和接觸力。

4.2 軸承內(nèi)圈內(nèi)徑圓度與垂直度測(cè)量裝置的仿真與數(shù)據(jù)處理

測(cè)量軸承內(nèi)圈內(nèi)徑圓度和垂直度時(shí)，測(cè)量裝置不同之處是傳感器的位置不同；在ADAMS 中對(duì)軸承內(nèi)圈內(nèi)徑圓度和垂直度測(cè)量裝置添加約束、接觸和驅(qū)動(dòng)后，對(duì)其影響測(cè)量誤差的電機(jī)轉(zhuǎn)速和氣缸壓強(qiáng)因素進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，并且對(duì)軸承下端面的跳動(dòng)量的進(jìn)行測(cè)量，如圖8 所示。并對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分別得出軸承下端面跳動(dòng)量的極差值與電機(jī)轉(zhuǎn)速和氣缸壓強(qiáng)大小的關(guān)系圖，如圖9、圖10 所示。

圖8 軸承下端面的跳動(dòng)量Fig.8 The Runout of the Lower End of the Bearing

圖9 軸承下端面跳動(dòng)量極差值隨氣缸壓強(qiáng)變化圖Fig.9 Variation of Terminal Runout of Bearing with Cylinder Pressure

圖10 軸承下端面跳動(dòng)量極差值隨電機(jī)轉(zhuǎn)速變化圖Fig.10 Variation of End Surface Runout of Bearing with Motor Speed

從圖8 可以看出，軸承下端面跳動(dòng)量在仿真過程中的變化呈現(xiàn)出近似正弦規(guī)律，為此我們?nèi)≌覉D像的波峰和波谷的差值作為軸承下端面跳動(dòng)量變化的極差值；從圖9 可以看出，軸承下端面跳動(dòng)量的極差值隨著推動(dòng)電機(jī)向前運(yùn)動(dòng)的氣缸力呈現(xiàn)出一定的變化趨勢(shì)，在氣缸力剛開始比較小的時(shí)候，軸承下端面跳動(dòng)量極差值有逐漸減小的趨勢(shì)，隨后極差值隨氣缸力的增大逐漸變大，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)條件得限制，氣缸壓強(qiáng)增加到0.5MPa 以后比較吃力，因此又做了一定的預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)氣缸力再增大，極差值會(huì)變得非常大；從圖10 可以看出，軸承下端面極差值隨電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化比較平穩(wěn)，并且發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)最好的條件是電機(jī)轉(zhuǎn)速為1r/s。

4.3 軸承內(nèi)圈溝道壁厚測(cè)量裝置的仿真與數(shù)據(jù)處理

對(duì)有關(guān)檢測(cè)軸承內(nèi)圈溝道壁厚的裝置部分進(jìn)行簡化，并將其導(dǎo)入到ADAMS 進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，為了評(píng)估測(cè)量誤差因素對(duì)軸承溝道壁厚測(cè)量的影響，為此分別對(duì)氣缸壓強(qiáng)大小和電機(jī)轉(zhuǎn)速大小對(duì)測(cè)量影響進(jìn)行了分析，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分別繪制軸承下端面跳動(dòng)量極差值隨氣缸壓強(qiáng)和電機(jī)轉(zhuǎn)速變化的數(shù)據(jù)圖，如圖11、圖12 所示。

圖11 軸承下端面跳動(dòng)量極差值隨氣缸壓強(qiáng)變化圖Fig.11 Variation of Terminal Runout of Bearing with Cylinder Pressure

圖12 軸承下端面跳動(dòng)量極差值隨電機(jī)轉(zhuǎn)速變化圖Fig.12 Variation of End Surface Runout of Bearing with Motor Speed

從圖11 可以看出，在軸承溝道壁厚測(cè)量的動(dòng)力學(xué)分析中，軸承下端面跳動(dòng)量極差值隨氣缸壓強(qiáng)的增加在大致趨勢(shì)上逐漸減小；考慮到實(shí)驗(yàn)條件的限制，在氣缸壓強(qiáng)比較小的時(shí)候，0.2MPa作為實(shí)驗(yàn)條件的壓強(qiáng)比較合適，再增加氣缸壓強(qiáng)的大小軸承下端面跳動(dòng)量極差值會(huì)變??；從圖12 可以看出，軸承下端面跳動(dòng)量極差值的大小隨電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，大致上有逐漸減小的趨勢(shì)；

以上對(duì)軸承內(nèi)圈有關(guān)形位公差檢測(cè)（圓度、垂直度和壁厚等）的測(cè)量裝置進(jìn)行了ADAMS 動(dòng)力學(xué)分析，分析了測(cè)量誤差因素氣缸壓強(qiáng)大小和電機(jī)轉(zhuǎn)速大小對(duì)形位公差檢測(cè)的影響，動(dòng)力學(xué)分析的結(jié)果可以為實(shí)驗(yàn)裝置的分析提供理論依據(jù)。

5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

5.1 軸承內(nèi)圈內(nèi)徑圓度和垂直度測(cè)量的數(shù)據(jù)驗(yàn)證

在與ADAMS 中仿真同樣的條件下，為了驗(yàn)證仿真的正確性和合理性，搭建實(shí)驗(yàn)裝置，并對(duì)軸承內(nèi)圈內(nèi)徑圓度和垂直度參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，圓度測(cè)量的數(shù)據(jù)，如表1、表2 所示。垂直度測(cè)量的數(shù)據(jù)，如表3、表4 所示。

分析表1 可知，隨著氣缸壓強(qiáng)的增大，軸承內(nèi)圈的圓度誤差值有逐漸減小的趨勢(shì)，這與軸承內(nèi)圈圓度檢測(cè)裝置仿真的結(jié)果的趨勢(shì)大致上是一樣的，考慮到實(shí)驗(yàn)條件的限制，氣缸壓強(qiáng)0.4MPa以后無法實(shí)驗(yàn)，一方面考慮到安全性，另一方面考慮到零件的剛度和強(qiáng)度等因素，并且通過仿真的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以預(yù)測(cè)0.4MPa以后在增大氣缸壓強(qiáng)會(huì)增大軸承內(nèi)圈圓度誤差值；分析表2 可知，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的增加軸承內(nèi)圈圓度誤差值逐漸減小，這與軸承內(nèi)圈圓度誤差檢測(cè)的電機(jī)轉(zhuǎn)速因素的動(dòng)力學(xué)分析的結(jié)果趨勢(shì)一致，在電機(jī)轉(zhuǎn)速3r/s 以前的變化趨勢(shì)和仿真結(jié)果的趨勢(shì)大致上一致，并且考慮到實(shí)驗(yàn)條件的限制，電機(jī)轉(zhuǎn)速在3r/s 后再增加，一方面考慮到電機(jī)的啟動(dòng)問題，快速啟動(dòng)會(huì)對(duì)電機(jī)本身有一定的影響，并且也會(huì)對(duì)檢測(cè)裝置造成一定程度的沖擊，因此通過仿真的結(jié)果可以預(yù)測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速再增加會(huì)對(duì)軸承內(nèi)圈的圓度誤差造成增大。

表1 軸承內(nèi)圈內(nèi)徑圓度的隨氣缸壓強(qiáng)變化的數(shù)據(jù)Tab.1 Data of Inner Diameter Roundness of Bearing Inner Ring with Cylinder Pressure Change

表2 軸承內(nèi)圈內(nèi)徑圓度隨電機(jī)轉(zhuǎn)速變化的數(shù)據(jù)Tab.2 Data of Inner Diameter Roundness of Bearing Inner Ring with Motor Speed Variation

表3 軸承內(nèi)圈內(nèi)徑垂直度隨氣缸壓強(qiáng)變化的數(shù)據(jù)Tab.3 Data of Vertical Degree of Inner Diameter of Bearing Inner Ring with Pressure Change of Cylinder

表4 軸承內(nèi)圈內(nèi)徑垂直度隨電機(jī)轉(zhuǎn)速變化的數(shù)據(jù)Tab.4 Data of Vertical Degree of Inner Diameter of Bearing Inner Ring with Motor Speed Variation

分析表3 可知，與軸承內(nèi)圈圓度誤差檢測(cè)隨氣缸壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果大致一致；分析表4 可知，與軸承內(nèi)圈圓度誤差檢測(cè)隨電機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)大致一致。

5.2 軸承內(nèi)圈溝道壁厚測(cè)量的數(shù)據(jù)驗(yàn)證

同樣，保持與在ADAMS 中仿真分析一樣的條件下，對(duì)軸承內(nèi)圈溝道壁厚測(cè)量的裝置進(jìn)行搭建，并對(duì)軸承內(nèi)圈溝道壁厚進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)，如表5、表6 所示。

分析表5 可知，軸承內(nèi)圈溝道壁厚的誤差值隨氣缸壓強(qiáng)的增大有逐漸減小的趨勢(shì)，這與在ADAMS 中軸承內(nèi)圈溝道壁厚檢測(cè)裝置的動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果比較契合，雖然在仿真結(jié)果中有些點(diǎn)的值偏大，但是不影響總體上軸承溝道壁厚隨氣缸壓強(qiáng)增大逐漸減小的趨勢(shì)；分析表6 可知，隨電機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，軸承溝道壁厚的誤差值逐漸減小，ADAMS 中仿真結(jié)果也表現(xiàn)出同樣的現(xiàn)象，同時(shí)還預(yù)測(cè)了隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的再進(jìn)一步增加的現(xiàn)象，也表現(xiàn)出軸承溝道壁厚誤差值減小的現(xiàn)象。

以上通過搭建軸承內(nèi)圈形位檢測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與仿真的結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi)，可以認(rèn)為兩者的結(jié)果是比較契合的。

表5 軸承內(nèi)圈溝道壁厚隨氣缸壓強(qiáng)變化的數(shù)據(jù)Tab.5 Data of Variation of Groove Wall Thickness of Bearing Inner Ring with Cylinder Pressure

表6 軸承內(nèi)圈溝道壁厚隨電機(jī)轉(zhuǎn)速變化的數(shù)據(jù)Tab.6 Data of Variation of Groove Wall Thickness of Bearing Inner Ring with Motor Speed

6 結(jié)論

（1）為了解決軸承智能化生產(chǎn)線上工序間的在線檢測(cè)問題，為了更好地為軸承下一道檢測(cè)工序提供反饋信息，設(shè)計(jì)了軸承內(nèi)圈參數(shù)的綜合自動(dòng)化檢測(cè)裝置。

（2）采用誤差分析的方法，對(duì)影響軸承內(nèi)圈參數(shù)測(cè)量因素進(jìn)行了誤差分析，為軸承內(nèi)圈檢測(cè)裝置動(dòng)力學(xué)仿真和實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證提供了一定的參考依據(jù)；利用Solidworks 和ADAMS 聯(lián)合仿真，并采用Hertz 接觸理論對(duì)ADAMS 中重要的接觸力進(jìn)行設(shè)置，仿真結(jié)果表明氣缸的壓強(qiáng)和電機(jī)轉(zhuǎn)速大小對(duì)軸承內(nèi)圈參數(shù)測(cè)量有很大的影響。

（3）搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來驗(yàn)證誤差分析和動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果的正確性和合理性，實(shí)驗(yàn)的測(cè)量數(shù)據(jù)表明軸承內(nèi)圈參數(shù)測(cè)量誤差確實(shí)與氣缸的壓強(qiáng)和電機(jī)轉(zhuǎn)速大小有很大的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和仿真結(jié)果相吻合，一定程度上證明了檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)的正確性合理性。