火车车轮关键几何参数在线检测系统及误差分析研究

主要符号说明 .............................................................. I 第一章绪论 .. (1)

1.1 课题来源 (1)

1.2 论文研究背景及意义 (1)

1.3 研究现状 (3)

1.3.1 国外研究现状 (3)

1.3.2 国内技术现状 (4)

1.4 本文的主要研究内容 (6)

第二章车轮测量要素分析 (8)

2.1 车轮外形几何参数 (8)

2.1.1 车轮基本外形几何参数 (8)

2.1.2 车轮踏面外形 (9)

2.2 车轮外形检测要求 (10)

2.2.1 车轮分级 (10)

2.2.2 车轮型式尺寸及公差要求 (10)

2.3 车轮测量要素 (11)

2.3.1车轮径向尺寸参数 (12)

2.3.2车轮轴向尺寸参数 (12)

2.4 本章小结 (12)

第三章车轮检测系统方案设计 (13)

3.1 车轮关键几何参数检测系统实施方案 (13)

3.1.1 车轮检测系统方案实施 (13)

3.1.2 车轮检测系统构成 (14)

3.2 车轮定心装置 (15)

3.2.1 车轮周向三脚滚轮定心装置 (15)

3.2.2 车轮锥形轴套筒导向定心装置 (16)

3.2.3 车轮锥形定心装置 (16)

3.3 测量传感器的布置 (18)

3.3.1 传感器的选用 (18)

3.3.2 测量传感器位置选择 (19)

3.4 测量过程与误差算法模型 (20)

3.4.1 测量步骤 (20)

3.4.2 车轮圆度误差算法模型 (20)

3.5 启动角加速度的选取 (23)

3.6 本章小结 (25)

第四章车轮检测误差分析 (26)

4.1 测量系统的误差源分析 (26)

4.1.1 随机误差 (27)

4.1.2 系统误差 (27)

4.1.3 粗大误差 (28)

4.2 车轮测量误差模型 (28)

4.2.1 车轮轮毂轮辋尺寸链误差模型 (28)

4.2.2 踏面测量单因素误差模型分析 (31)

4.2.3 车轮踏面测量双因素误差模型 (35)

4.2.4 车轮踏面测量多因素综合误差模型 (39)

4.3 误差对测量几何参数的影响 (39)

4.3.1 尺寸链误差对测量的影响 (39)

4.3.2 单因素误差对车轮踏面测量结果的影响 (42)

4.3.3 双因素误差对车轮踏面测量结果的影响 (44)

4.3.4 多因素综合误差对车轮踏面测量的影响 (47)

4.4 误差补偿策略分析 (48)

4.4.1 误差修正 (48)

4.4.2 误差匹配 (49)

4.4.3 误差防止 (50)

4.5 踏面测量不确定度评价 (51)

4.5.1 不确定度的定义 (51)

4.5.2 踏面参数不确定度评价 (51)

4.6 本章小结 (53)

第五章误差分析可视化界面与模拟检测 (54)

5.1 车轮检测误差分析可视化界面 (54)

5.1.1 MATLAB GUI可视化界面 (54)

5.1.2 显示主面板 (56)

5.1.3 误差分析面板 (59)

5.1.4 踏面数据分析面板 (60)

5.1.5 小波工具箱面板 (61)

5.1.6 文件封装 (62)

5.2 模拟检测 (63)

5.2.1 模拟检测模型与数据提取 (63)

5.2.2 检测结果分析 (63)

5.3 本章小结 (65)

第六章总结与展望 (66)

6.1 论文主要工作内容总结 (66)

6.2 研究工作展望 (66)

参考文献 (68)

简历研究生期间参与的学术活动 (71)

致谢 (72)

主要符号说明

D滚动圆直径（名义直径）；

H轮辋宽度；

L 轮毂宽度；

F 内侧毂辋距；

S i最小二乘半径差；

S1最小二乘半径差平方和；

S2最小二乘平方差平方和；

a0最小二乘拟圆圆心X坐标；

b0最小二乘拟圆圆心Y坐标；

R 最小二乘拟圆半径；

F N车轮正压力；

M 启动摩擦惯性力矩；

J 车轮转动惯量；

a 启动的角加速；

A0封闭环；

T0封闭环公差；

A i增环/减环；

e 车轮偏心；

O 车轮回转中心；

r i实际测量半径；

r0理论测量半径；

Δr0i采样误差；

α 车轮偏心角；

βi采样角；

φy0 传感器与测量截面交角；

ρi 倾斜测量半径；

d 传感器偏移回转原点距离；

θ 实测椭圆长半轴和坐标轴夹角；

γ 回转中心轴线和测量基准轴线的夹角；r L实测椭圆长半轴；

u 不确定度；

ε 不确定度传递系数；