大学垫圈内径检测装置课程设计

1、机械原理课程设计说明书设计题目 ：垫圈内径检测装置 机电建工学院机械设计制造及其自动化 091 班 设计者： 同组者： 指导老师：2011年6月3日目录一、设计题目及其要求 . .3二、题目分析 . .4三、运动方案简介 .4 垫圈检测装置功能原理方案 .5 拟定机构的运动形式和运动循环图 7 执行机构的具体说明 8四、机械传动系统方案的拟定 .9 、推料机构设计 . 9 压杆运动机构设计 11 止动销运动机构设计 . 13 重要零件图和三视图 . 14五、机械运动方案自评 .17六、设计小结 .17七、个人小结 .18八、参考书目 .19一、 设计题目及其要求设计垫圈内径检测装置，检测钢制垫

2、圈内径是否在公差允许范围内。 被检测的工件由推料机构送入后沿一条倾斜的进给滑道连续进给，直到 最前边的工件被止动机构控制的止动销挡住而停止。然后，升降机构使 装有微动开关的压杆探头下落，检测探头进入工件的内孔。此时，止动 销离开进给滑道，以便让工件浮动。检测的工作过程如图所示。当所测工件的内径尺寸符合公差要求时 （图 a），微动开关的触头进入压杆的环形槽，微动开关断开，发出信号 给控制系统（图中未给出），在压杆离开工件后，把工件送入合格品槽。 如工件内径尺寸小于合格的最小直径时（图 b ），压杆的探头进入内孔深 度不够，微动开关闭合，发出信号给控制系统，使工件进入废品槽。如 工件内径尺寸大于允

3、许的最大直径时（图 c），微动开关仍闭合，控制系 统将工件送入另一废品槽。1工件 2带探头的压杆 3 微动开关a） 内径尺寸合格 b） 内径尺寸太小 c） 内径尺寸太大题目分析垫圈内径检测装置，主要的运动步骤为：推料机构将工件送到检测 台。到达检测台后，通过控制止动销的止动机构使工件被止动销挡在压杆 的检测位置处，然后压杆下来检测内径是否符合要求。在压杆下来检测的 时间里，微动开关向右移动检测垫圈内径是否符合要求。微动开关检测完 后向左移动，回到其原来所在的。接下来，压杆和止动销一起上升回到其 原来的地方。传动机构将已检测的工件送走，并将下一个将被检测的工件 送到检测处。三、运动方案简介垫圈内

4、径检测装置，用以下 3 个机构结合搭配组成：传动机构设计， 止动销运动机构设计，压杆运动机构设计 。题目所给的设计数据： 平垫圈内径检测装置设计数据：方案号被测钢制平垫圈尺寸电动机转 速 r/min每次检 测时间 s公称尺 寸 mm内径 mm外径 mm厚度 mmA1020214405B12132414406C202137314408D30315649608E363766596010经过小组讨论，我们决定采用方案 A 来进行课程设计 .A1020214405周期 T=5s，角速度 =2/T=s.垫圈检测装置功能原理方案的确定方案原理图用传送带来作为传动构件，将工件传送到检测台，到达检测台后，通过

5、外槽轮机 构，使止动销立起挡住工件，凸轮机构作为升降机构，通过连杆使其下降和上升，以 实现检测。优点：推料机构、止推销传动机构、压杆探头传动机构都采用了比较好的方案， 使用带轮绕中心的联系，传动可以实现待测垫圈的连续输入，以实现检测的批量化进 行提高经济效益。用外槽轮作为止推销间歇运动的传动机构，机构简单，间歇运动精 确且是往复间歇运动，压杆探头传动机构运用杠杆放大原理，将凸轮推程减小，减小 了凸轮的制造尺寸。便于制造。能保证垫圈内径检测仪有条不紊的完成批量化检测的 要求，而且检测的精确性和耐用性也得到了保障。缺点：皮带和皮带轮之间会存在打滑问题，外槽轮机构摩擦较大，制造起来比较 复杂，机构比

6、较复杂，制造成本较高。方案原理图用四杆机构的连杆曲线来实现运料的间歇运动，凸轮机构实现止动销的止动控 制，曲柄滑块机构实现压杆探头升降功能。优点：送料机构调节曲柄的回转中心的高度可以调节步长。利用凸轮的连续回转 来实现止动销的往复运动，凸轮近休止时止动销停在最低点，远休止时止动销被推至 最高点。压杆探头的升降使用曲柄滑块机构，机构简单容易制造易于理解接受。缺点：杆件过多，运动时易产生冲击，且需加物料位置固定装置。凸轮机构由于 行程较大，很大程度上加大了凸轮尺寸，不利于制造，切凸轮磨损较大。升降机构的弹簧的选取比较困难。无法满足压杆探头需要的高精度的操作要求，传动平稳性不够考虑到检测的准确性，检

7、测机构的耐用性，以及批量化检测等要 求，我们采用了方案原理图作为最终方案。 拟定机构的运动形式和运动循环图本垫圈内径检测装置中采用了三个执行构件：推料机构、控制止推 销的止动机构，压杆升降机构。推料机构采用的是带轮传动，以实现检 测的批量化进行，提高效益；压杆升降机构的传动机构采用的是凸轮， 经过计算可精确计算出近休止和远休止的角度以及相应半径；控制止推 销的止动机构采用的外槽轮结合齿轮，这样能很好的实现止推销的间歇 运动以及和送料机构和压杆升降机构的配合，以保证检测能有条不紊、 高效快速、精度较高的进行。在一个周期（ 5s）内，为满足要求，各个机构的运动情况：送料机构工作行程间歇停止时间止动

8、机构止动销上升止动销停止止动销下降压杆升降机构压杆停止压杆下降压杆上升压杆停止上图为表格式运动循环图即在一个周期 5s内，近休止占用时间为 2s，近休止的前 1s用于推杆 推出检测完成后的垫圈去相应的槽内（合格槽、废品槽、返工槽），后 1s 用于稳定带轮运来的待测垫圈；推程、远休止及回程用于垫圈的检测。 执行机构的具体说明表 3.3.1 推料机构3.3.2止推销传动机构选型四、机械传动系统方案的拟定推料机构垫圈内径检测装置止推销传动机构、推料机构设计压杆升降机构推料机构是整个装置中负责将待检测的工件传送到检测位置的机 构。它需要在运动规律上和控制止动销的止动机构和压杆升降机构相互 配合才能完成

9、此装置的工作要求。为了使工作周期易于控制，我们决定由皮带轮传动来达到运送工件 的目的，且其可以循环往复无间断的来进给垫圈。机构由齿轮来传动， 因为其功率范围大、传动效率高的特点正好符合我们的需要。从所给的设计数据中我们得知：原动件的转动周期为 1/24s ，而检测 周期为 5s ，因此推料机构的齿轮系的传动比需为 120 ： 1，这要由多级齿 轮传动来实现。下为推料机构齿轮系简图其中：z1=z2=3z1=8z2=54z3=72z4=90z4=34z5=68传动比 i15=z2z3z4z5/z1z23zz4=54*72*90*68/18*18*18*34=120/1、压杆升降机构设计压杆升降机构

10、运动方案示意图 控制压感探头的凸轮设计： 采用 5 次多项式运动规律的凸轮 ,以防止产生刚性冲击和柔性冲击。 以下是推杆回程的计算过程：周期： T=5s ； 基圆半径 =50mm ；推程： 44.4mm推程运动角： 0=4 /15 ； 回程运动角： 0=4 /15 ； 远修止角 =2/3 ； 近修止角 = 4/5 ；计算公式： s=C 0+C 12+C 33+C 4 4+C 55； v=C 1w+2 C 2w+3 C 3w2+4 C 4w3+5 C 5w4； a=2 C 2w2+6 C 3w 2+12 C 4w22+20 C 5w23； 在始点处：=0 ， s=0,v=0,a=0 ； 在终点处

11、：= 0,s=h,v=0,a=0 ； 分别代入方程得到：C0=C 1=C 2=0 C3=10h/ 03 C4=-15h/ 04 C5=6h/ 05 位移： s=10h 3/ 30-15h 4/ 40+6h 5/ 50； 速度： v=12 h2/30-24 h3/40+12 h4/50； 加速度： a=48 2h/5 30-144 2h2/5 40+96 2h3/550；SolidWorks 设计的凸轮：z3=72、止推销运动机构设计 发动机带动齿轮传动，再借助带 轮传动外槽轮，外槽轮再经由齿轮传 动止推销，最终实现止推销的间歇运 动。止推销传动比计算如下：如上图： z1=z2 =3z1=8 z

12、2=54z4=90z5=36z6=18带轮主被动传动比是 1:2，外槽轮主被动传动比是 1:4传动比 i16=(z2z3z4z6/z1z23z5z)*2/1*4/1=240/1止动销机构，由外槽轮控制其运动规律。外槽轮的间歇运动特性很 好的实现了止推销的间歇运动特性，在外槽轮主动件槽轮杆的带动下， 被动槽轮进行间歇运动，再在传动齿轮的作用下，将其运动特性传递给 了止推销。通过这三个机构的组合，最终完成了垫圈内径的检测。 、重要零件图和三视图上图：外槽轮机构上图：槽轮三视图上图：缺口圆盘三视图上图：凸轮三视图上图：齿轮三视图五、机械运动方案自评经过小组的一起努力，向老师请教疑难解答，我们从一开始

13、提出的 各种想法，再一步步完善，构思，最终确定了机械运动方案，并计算参 数、建模、装配。每一步过程中不免有疑惑、坎坷，我们也参考了很多 书目，综合评价该检测装置，该装置止动销、压杆、推料机构精确地配 合运动，符合每 5 秒检测一个垫圈的技术要求，检测的探头对工件的冲击 较小，总的来说该设计符合技术要求。但我们知道我们做的还远远不 够，许多运动方式，还拘泥于自己的想象中，希望老师能提出批评建 议。六、设计小结这次的课程设计完成了，经过了一个星期的分析、计算和绘制，经 过了团队合作和各自的思考，经过了无从下手和有所领悟，课程设计总 算完成了。这是分工协作的的成果：钱奔腾负责传动机构运动和配合， 韩

14、海静负责零件的建模，周汉强负责说明书的制作。然而我们并不是等 到各个部分的设计完成之后再将其合并汇总，而是交流和讨论贯穿了设 计的整个过程。在这次课程设计中找到的问题和经验，使我们认识到， 课本只是获取知识的途径，但不是全部，我们要通过自己的思考与生活 才能更好的将知识为我所用。这次的课程设计，对我们今后的学习，有 很大的帮助。七、个人总结经过这么多天的努力，我们终于完成了机械原理课程设计的垫圈内 径检测装置。不知不觉已经 6 月 3 日，到了完善说明书，提交方案的时 候。可以说，这一个星期真的是煎熬，时时有就这样放弃的想法，可我 们都知道，这是不行的，不经历失败，不知道成功来之不易。即使困难

15、 再大，我们风雨兼程。我们遇到问题时，即使有过分歧，我们也会提出 自己的观点，并且细心聆听队员的观点，发现自己的不足，已经大家观 点的可取出。最终我们坚持了下来，并完成了课程设计。体会有很多1. 我明白了团队合作的重要性。如果没有大家的互相合作，互相鼓 励，根本不可能很好的完成课程设计，时间很紧迫，当一个方案出来 后，分析了半天，才发现它的不合理性，时间就是这么一分一秒的过去 的。直到最后的方案的确定下来，在合理的分工后，我们还有很多协 作，遇到问题大家一起商量，当想出一个解决方法时，心情真的很喜 悦。2. 实践才是检验真理的唯一标准。虽然我们已经学过了机械原理，可 是由于学的都是理论知识，没有实践，所以缺乏理解，许多东西都还只 停留在想象的层面上。而通过课程设计，我们才能将概念付诸实践，明 白很多理念性的东西在现在的科技发展水平上还是行不通的。如何运用 现在的技术，让我们自己来造出一个具有一定功能的机器来，这对我们 来说是一个机遇和挑战，更是一个温故知新，运用知识的途径。经过这次课程设计，加深了我对机械原理的理解，熟练了上学期的 CAD 制图软 件的运用。为我之后的机械设计的课程设计打下了坚实的基础。我知道，这次的课程设计是为以后的毕业设计做准备的，只有好好 去做，才