球棒標準器是一種常用的一維長度標準件,它提供的標準距離為球棒兩端的標準球之間的球心距。球棒標準器具有魯棒性好、易于使用、便攜性好、成本較低等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于關(guān)節(jié)式坐標測量機、激光跟蹤儀、機床、工業(yè)機器人的標定與測量。本文提出了一種新穎的球棒設(shè)計方法,這種設(shè)計使得球棒標準器能夠在10-30℃之間保持2μm以內(nèi)的相對長度變化量,實現(xiàn)近零熱膨脹。本文具體闡述了這種球棒標準器的三維模型設(shè)計;對這類球棒標準器的熱變形補償原理進行了分析;對球棒標準器的結(jié)構(gòu)進行了變形分析、模型凝練和公式推導(dǎo);對處于不同溫度環(huán)境下的球棒進行了熱變形的有限元仿真分析;利用三坐標測量機對不同溫度下的球棒進行初步長度測量實驗;利用萬能測長機對變溫后的球棒標準器進行了進一步的長度測量實驗,驗證了球棒的近零熱膨脹特性。在驗證了球棒性能之后,將球棒的熱變形測量轉(zhuǎn)化為微位移測量,探究了球棒熱變形的激光干涉測量法、四象限探測器測量法以及光纖同軸位移傳感器測量法等全新的測量方法,并對這些測量系統(tǒng)及方法進行了可行性分析與實驗驗證。所設(shè)計的球棒標準器能夠應(yīng)用于關(guān)節(jié)式坐標測量機、激光跟蹤儀、機床、工業(yè)機器人等高精度儀器的在線標定,降低離線標...

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1典型的長度標準件實物圖

合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文零熱膨脹性能對于在線標定和在位測量的發(fā)展具有重要的研究現(xiàn)狀準件包括一維標準件（量塊、球桿、步距規(guī)等），二維標標準件（三維球板、正四面體、正八面體等）。球棒（或者標準件，由一根低熱膨脹系數(shù)的桿件和兩個高精度標準球離為球棒兩端標準球的球心距[6][7]。

圖2.2溫度補償器爆炸視圖

（b）（a）圖2.1球棒結(jié)構(gòu)圖(a)球棒結(jié)構(gòu)的爆炸圖；(b)球棒結(jié)構(gòu)的剖面圖Figure2.1Structureoftheballbardedviewoftheballbar;(b)Sectionaldrawingof

圖3.5球棒有無補償器時在0-40℃之間的相對熱膨脹值對比圖

2bi11332(')AAiitiAiESSLLTRlkkEtltl以上公式，將溫度從0℃變化到40℃，每隔4℃記錄一次相應(yīng)量bL，計算結(jié)果如表3.1所示（為了與ANSYS中的仿真結(jié)果為參考....

圖3.6楊氏模量與溫度的關(guān)系圖

圖3.6楊氏模量與溫度的關(guān)系圖igure3.6RelationshipbetweentheYoung'smodulusandthetempera的外文文獻也能看出相同的規(guī)律，在一定范圍內(nèi)的溫度下的彈性模量隨溫度的升高而減小。從微觀的角度講，隨著的距離膨脹，原....

本文編號：3897935