论文总字数：19906字

摘 要

表面粗糙度数值的大小对零件有影响很大的影响，因此它在产品的设计、加工与检测中是一项重要参数。科学地对表面粗糙度进行评定，增强零件的可靠性与寿命，对机械工业发展影响很大。零件表面粗糙度的评定分为二维和三维评定方法。目前零件的二维评定方法已经发展成熟，并且已经得到了广泛应用。二维评定方法毕竟片面，在科技的不断发展中三维评定方法走进了人们的视野，已然成为一种发展趋势。在表面粗糙度的测量手段的发展中。传统的接触式测量逐步退出舞台，非接触式测量开始向成熟发展。本文首先介绍了表面粗糙度研究的背景与意义，阐述表面粗糙度评定的国内外研究发展现状，在表面粗糙的测量中介绍了两类方法的测量原理。表面粗糙度评定方法主要侧重于二维评定方法，在二维评定方法中主要以基准线评定为主，选取了主要的三维评定方法进行原理论述。最后对比了现有二维评定方法各自的优缺点以及评定精度。

关键词：表面粗糙度 粗糙度评定 粗糙度测量

Research on Evaluation Method of Surface Roughness of Parts

Abstract

The surface roughness directly affects the wear resistance, fit property, sealing property, fatigue strength and corrosion resistance of the parts. Therefore, it is an important parameter in product design, processing and testing. It has great influence on the development of mechanical industry to evaluate the surface roughness scientifically and enhance the reliability and life of parts. The evaluation of surface roughness of parts can be divided into two-dimensional and three-dimensional evaluation methods. At present, the two-dimensional evaluation method of parts has been developed and widely used. After all, the two-dimensional evaluation method is one-sided. In the continuous development of science and technology, the three-dimensional evaluation method has entered people's field of vision and has become a development trend. In the development of measurement methods of surface roughness. The traditional contact measurement gradually exits the stage, and the non-contact measurement begins to mature. Firstly, this paper introduces the background and significance of the research on surface roughness, describes the research and development status of surface roughness assessment at home and abroad, and introduces the measurement principle of two kinds of methods in the measurement of surface roughness. The evaluation method of surface roughness mainly focuses on the two-dimensional evaluation method. In the two-dimensional evaluation method, the baseline evaluation is the main method, and the main three-dimensional evaluation method is selected to discuss the principle. Finally, the advantages and disadvantages of the existing two-dimensional evaluation methods and the evaluation accuracy are compared.

KEYWORKS：surface roughness; Roughness evaluation; Roughness measurement

目 录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1课题研究的背景与意义 1

1.2表面粗糙度国内外发展现状 1

1.3课题研究主要内容 2

第2章 表面粗糙度测量方法 3

2.1表面粗糙度测量 3

2.1.1接触式测量 3

2.1.2非接触式测量 4

2.2现代科技测量手段典型分析 5

2.2.1超辐射发光二极管（SLD）的散斑自相关法 5

2.2.2基于MATLAB 图像处理测量方法 7

2.3本章小结 9

第3章 表面粗糙度评定方法 10

3.1表面粗糙度评定方法 10

3.1.1表面粗糙度二维评定方法 10

3.1.2表面粗糙度三维评定方法 14

3.2本章小结 15

第4章 表面粗糙度评定对比分析 16

4.1表面粗糙度评定方法对比 16

4.1.1高斯滤波与最小二乘直线 16

4.1.2高斯滤波与样条小波 16

4.1.3最小二乘直线与最小二乘曲线 17

4.2本章总结 17

第5章 经济与环保性分析 18

第6章 总结与展望 19

6.1课题主要内容总结 19

6.2课题展望 19

参考文献 21

致谢 24

第1章 绪论

1.1课题研究的背景与意义

随着机械加工行业的不断发展，表面粗糙度评定技术也取得了长足的进步，它在机械、电子、光学等精密加工行业中的地位也显得越发重要^[1]。在工件加工过程中工件的自身材料﹑加工设备等因素都会产生一定的误差。在工人实践的过程中发现表面粗糙度参数值的大小直接影响零件的耐磨性 、配合性质、密封性﹑疲劳强度以及抗腐蚀性等^[2-5]。在最开始的时候，工业对于表面粗糙度的印象只有用一个概念，在不断地发展中人们意识到了粗糙度对于零件不可或缺，早期的零件因为制造技术不够发达，配合的零件精度也很低，在行业粗糙度精度都相对较低的情况下，虽然效率不是很理想但是也能满足需要。技术一直是在进步的，高效率的机器会随着时代的推动发明出来，这就要求粗糙度的精度要跟得上机器的需求。在这个过程中，一些学者为粗糙度这个领域贡献了很大的力量，有关测量的方法开始被学者提出，经过不断的验证，合理的粗糙度测量方法开始为机械服务。有了测量方法，测量的仪器也随之诞生。评定在粗糙度中是非常重要的一部分，科学的对表面粗糙度评定方法的研究，增强零件的可靠性和寿命，对机械工业的发展有很大的影响。

1.2表面粗糙度国内外发展现状

表面粗糙度的最早的来源是在工业领域^[6,7]。在20世纪30年代的时候，人们就已经开始测量零件的二维表面粗糙度，并研究表面粗糙度的评定方法。在表面粗糙度评定方法中我国规定的标准方法是最小二乘法。随着时代的发展，表面粗糙度评定方法出现了以滤波法为代表的滤波中线，而且人们还对其进行了改进，发展出了精度更高的滤波技术。在二维情况下，最早的在对一个零件粗糙度进行参数评定时只用了两个，这两个参数是和。在前几年还有Ry这个参数，但是随着时间的推移，Ry和Rz合并只存在Rz这个参数。这两个参数可以单独对表面轮廓进行评定这。只用这两个参数评定还有欠缺，所以有增加了三个参数对其辅助。这三个参数是轮廓微观不平度的平均间距Sm和轮廓的单峰平均间距S以及轮廓支承长度率tp，他们不能单独对轮廓表面进行评定^[9.10]。但是采用二维的表面粗糙度评定方法有一定的缺陷，二维方法方法只能进行一个面的评定，评定获得的表面参数不能完全的反映整个零件的全部表面信息。为此，随着时代的进步为了满足人们对零件表面精度的要求三维评定方法开始进入人们的视野。与二维方法所不同的是，三维评定方法可以综合的对整个零件表面信息进行评定。20世纪70年代以前，人们就开始了对三维表面粗糙度的研究^[11]。但是人们对其研究的重点不是在评定方法中，更主要的是如何进行三维表面的测量，由此三维表面测量仪成为研究重点。学者从二维方法中得到了灵感，成功将二维表面的方法扩充移植到三维中去。除此之外还有一些其他可行的方法，比如说分形法、GPS操作算子技术。在1990年的时候，评定三维表面粗糙度的参数学者只提出了17个，随着评定技术的发展，评定参数已经有30多个了，这些参数后续肯定还会有所增长。关于表面粗糙度的测量，一些传统的非接触式测量已经逐渐淡出了视野，表面粗糙度的测量开始向非接触式转变。因为比较法测量精度非常低，触针法不仅容易损伤自己的触针还会破坏测量物体的表面。非接触式测量方法很多用到了光学原理，也还有其他的方法比如说超声波技术和机械视觉技术等。

1.3课题研究主要内容

主要研究内容为：

（1）第一章讲解了表面粗糙度的背景意义以及表面粗糙度国内外发展现状。

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