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yz90 机油 冷却器 气密 性能 机能 自动 测试 设计 通过 答辩 毕业论文 cad 图纸

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毕业设计报 告 油冷却器 气密性能自 动测试 台的 设计 学 生姓名： 学 号 ： 班 级： 指 导 老 师 姓名： 专 业 名 称 ： 报 告 提 交 日期： 毕业设计 答 辩 日期： 扬 州大 学 广陵 学 院 储月平 油冷却器 气密性能自动测试台的设计 摘 要 机油冷 却 器是 发动 机必不可少的配套 装 置，但是它在生 产 制造中必 须进 行密封性 试验 。本文 设计 了一台气密性能自 动测试 台，用 来测试 机油冷 却 器的一种 气密性能。 本测试 台 参考 了原 来 人工操作 时 的某些方面，它主要包括 两个 部分：一、机械系 统 部分；二、 电气 控制 系 统 部分。第一部分主要包括整体方案的确定，以及各零部件的 选 取和 设计 。第二部分主要包括 气压 控制基本回路、控制原理、元气件 选择 和 电气 控制基本回路、 电气 控制原理、元气件 选择 及整 个 回路控 制过 程。 对 整体而言，用 电气 控制 电 路 来 控制 气压传动 系 统 ，再由 气压传动 系统驱动 整 个 机械部分 运动 ， 进 行 气密性能 测试 。 关键词 ： 机油冷 却 器，气密性，自 动测试 台， 电气 控制。油冷却器 密性能自动测试台的设计 he of is to In to we to we of of is to we of We to of we to We of is is by of to 油冷却器 密性能自动测试台的设计 目 录 摘 要 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 第 1 章 引言 . 6 题的提出 . 6 计的主要内容 . 6 第 2 章 总体方案的设计 . 8 置的设计要求 . 8 计思路及方案论证 . 8 体方案的确定 . 错误 !未定义书签。 0 第 3 章 机械系统的设计 . 错误 !未定义书签。 3 缸的选取 . 错误 !未定义书签。 4 杆的设计 . 错误 !未定义书签。 5 头的设计 . 错误 !未定义书签。 6 箱的设计 . 19 囊的设计 . 20 作台 和定位夹具 的设计 . 21 、下台架的设计 . 22 它零件 . 24 第 4 章 气压传动 系统的设计 . 26 压传动系统的设计 . 26 油冷却器 密性能自动测试台的设计 结 论 . 31 参考文献 . 32 谢 辞 . 33 油冷却器 密性能自动测试台的设计 油冷却器 密性能自动测试台的设计 油冷却器 密性能自动测试台的设计 油冷却器 密性能自动测试台的设计 油冷却器 密性能自动测试台的设计 油冷却器 密性能自动测试台的设计 第 1 章 引 言 本科 毕业设计 是 毕业 之前的最后一次 综 合 验 收，也是 迈 出校 门 之前的第一步，这 一步是必不可少的。但是，必 须 承 认绝 大部分同 学所 做的都是前面已 经 有人做 过了 的，我做的也不例外，很 紧张 而充 实 的完成了 这次 也是最后的 设计 。 出 机油冷 却 器是 对发动 机 润 滑用机油 进 行冷 却 的 装 置，在汽 车 行 业中应 用 广泛 。机油冷 却 器在生 产 制造 过 程中要保 证 能 将 油路和水路完全隔 开 ， 该 密封性能 会 直接影 响 到 发动 机的可靠性。若密封性能得不到保 证 ， 将会发 生油水混合 现 象， 这将导致发动 机得不到可靠 的润 滑和冷 却 而 烧毁 。因此在生 产过 程中必 须 对 其气密性能 进行 检测 。 长期 以 来 ， 这 一 工艺过 程一直靠人手工操作，效率低，工作 劳动强 度大，随着 企 业 用 户 需求量的增加， 这 一 工艺过 程已成 为 制 约产 量提高和企 业发 展的瓶颈 ，如何在出厂之前快速 、稳 定地 测试 机油冷 却 器的密封性能的 问题 越 来 越突出。本 课题的 目的就是根据企 业 的需求，采用操作方便的自 动 化 测试装置来取 代手工操作，在 满 足 测试质 量的前提下提高工作效率，以 适应企业发 展的需求。 这对 于企 业的技 术进 步和 经济 效益都具有十分重要的意 义 。 主要 内 容 本 设计所 做的是 油冷却器 气密性能 测试 台的 设计 。主要成果是完成了对 油冷却器 气密性能 测试 台的 设计 ，完成了 测试 台 总装图 一幅， 零件图 一套， 设计计 算 说 明 书一 份。 总装图 主要是 两个 部分，机械部分和 气压 部分。机械部油冷却器 密性能自动测试台的设计 分主要包括箱体、工作台、水箱的 设计 以及气缸的 选 取等等。 本 设计 既注意了融 合学 校 所学 的 书 本知 识 ，也注意了 结合 机械、 气压 与 电气 控 制当 前 的发 展，同 时 力求机构的 简单 合理化， 尽 量遵循人机工程 学 原理，具有一定的推 广 性， 对 企 业的发 展有一定的促 进 作用。 本 设计 由 魏孝斌博士 担 任指 导 老 师 ，在 魏孝斌博士 对 我的悉心指 导 下完成。 于设计 者的水平，而且 时间仓 促，本 设计还 有不成熟之 处 ， 恳请 各位老 师 批 评 指正。油冷却器 密性能自动测试台的设计 第 2 章 总 体方案的 设计 置的 设计 要求 在 对两 种型 号 的 圆 形机油冷 却 器的气密性能 测试 要求和 过 程的分析、了解的基 础 上， 进 行气密性能自 动测试 台的 设计 ，具体要求如下： 1）除上下工件外，整 个测试过 程必 须 自 动 完成； 2）工作机构 选用 气 动 作 为动 力源，密封 测试压力为 12kg/缸工作 压力为 8 kg/产 生的作用力 要稳 定、 可调 并能在不少于 3分 钟内 保持； 3）在 测试过 程中，与 产 品的 接头 部分 应 能保 证 可靠的密封，在通入 试验压力时 不漏气； 4） 测试 台的控制部分需要具有 时间 控制系 统 ，保 证时间 在 20s3可调 ，电气 控制系 统采 用 编 程控制器； （不需要设计） 5）结构简单，动作可靠，符合人机工程学原理，制造成本尽可能低。 计思路及方案论证 根据以上 设计 要求， 设计 出的密封性能自 动测试 台 应 具有以下一些功能： 1）工件安放定位； 2）工 件夹 持； 3）密封 检测 ； 4） 动 作控制。下面分 别 考 虑这 几 个功能的 实现 方案。 1、 工件的安放 工件的上下是由工人手工操作的，不需要另外 设计 机构。需要 设计 工作台， 起支 撑 作用的台架， 工作台要能 满 足定位要求。我考 虑两 种定位方式： 用 挡块定 位， 将 工作台油冷却器 密性能自动测试台的设计 做成形如工件 内 腔 的凸台，利用凸台定位。我采用第一种。因 为 采用第一定位方式的工作台制作起 来 有 点 麻 烦 ，第二种制作比 较 方便，但是定位精度也很高。 台架我采用一 组 角 钢 焊接制成。 2、 工件的 夹紧 工件的 夹紧 包括 两个内 容： 是 夹紧点 的封堵， 是 夹紧。 本 设计 中要封堵的 点显 然不止一 个 ，我准 备 用一 块压 板，下面引出若干根堵杆，堵杆的下端 再装 上橡 胶堵头 ， 来对工 件 进 行封堵。 将 工 件夹紧 有多种方式： 气 动夹紧 ； 液 压夹紧 ； 机械 夹紧 ； 电动夹紧 ，等等。因 为车间 有 现 成的气源，我 选用 气缸 来带动压 板向 下运动将 工 件夹紧。 另外，在 进 行密封性 检测时 必 须往 工件 内 腔 通入气体， 这 里 选用 气 动夹紧 也使整 个系统显得协调 。 3、 密封 检测 工件密封性能的 检测 主要由密封系 统来 完成，密封系 统 主要包括： 通气 装 置； 浸水 装 置； 检测装 置。 通气 装 置主要是气嘴。根据工件的 结 构，我把它分 别 安置在 堵头 上，工作的 时候， 从 往工件 内 腔 冲 气 进 行气密性能 测试 。 浸水 装 置：我考 虑了 三种形式：一是空中吊 篮结 构；二是水中浮 台结 构；三是气囊式 结 构。吊 篮结 构 是将 工作台安放在吊 篮 底部（或者干脆 将 吊 篮 底部作 为 工作台）， 检测时 由吊 篮将 工件送入水中。浮 台结 构是在工作台的下面 装 置一 个弹 簧套筒， 检测时 由工作台上面加力， 将夹紧 在 工作台上的工件 压 入水中。气囊式 结 构是气缸 带动堵头堵 住油口，工作台 不动 ，通 过 水箱中气囊的膨 胀 和 收缩来 控制水面的油冷却器 密性能自动测试台的设计 高 低来 完成 测试 。 暂时决定 采用气囊式 结 构，因 为吊篮结 构 结 构繁冗，不 稳 定，需要的附件比 较 多，成本 较 高，并且 视野 不 开阔 ，不方便于 观 察；浮 台结 构 长期 工作弹 簧的 稳 定性不好，相比之下，气囊式 结 构 没有这 些缺 点 。 检测 主要是通 过 工人的 观 察，看工件的 内 腔 冲 入一定 压力气 体后在水中是否有气泡冒出。需要一 个 水箱。 4、 动 作控制（ 电气 控制本 设计 不作要求） 控制系 统 包含气 动 控制和 电气 控制 两个 方面 内 容。一般 来说 ， 动 作控制人工手动 控制和 自 动 控制 两 种方式。根据要求用自 动 控制方式，建 议电气 控制采用 制方式。 方案的确定 根据 装 置的功能要求和以上各 个 部分的 设计 思路及方案比 较 ，我初步出三种 总体 设计 方案：空中吊 篮结 构、水中浮 台结 构和气囊式 结 构。（ 见下页 示意 图 ）。 空中吊 篮结 构 是将压紧 气缸安 装 在一 个 形象地 称 之 为篮 子的框架里， 篮 子的底部就是工作台。再用一 个 密封气缸 来带动这个篮 子上下移 动 。 测试 的 时 候，先由 压紧 气缸下移 对工 件上 所选 的 压紧 部位 进 行 压紧 ， 冲 气，然后由密封气缸 将篮 子里的工件送到水箱中 进行测试 看是否有气泡冒出。 水中浮 台结 构不用 吊 篮 ，先由 压紧 气缸 将 工件 压紧 在工作台上，然后再加力，将 工作台 压 入水中 进 行 试验观 察 ，测试结 束后由工作台底部的 弹簧将 工作台送回原来 位置 进 行下一 个测试过 程。 气囊式 结 构：气缸 带动堵头堵 住油口。工作台 不动 ，通 过 水箱中气囊的膨 胀 和收缩来 控制水面的高低完成 测试 。 油冷却器 密性能自动测试台的设计 吊篮结构的特点是：结构复杂，附件较多，相比浮台结构而言明显地多用了一个气缸和一个吊篮，成本较高，并且视野不开阔，不方便于观察；浮台结构结构简单，成本低，但稳定性不如吊篮结构好，但是也能完成相应的工作要求；气囊式结构：机械结构方面更为简单，成本低，稳定性好，虽 然控制回路比较复杂，但是气囊式结构比较新颖。 以上三种方案的 结 构示意 图见图 图 图 还有其它方案可以实现上述功能要求，比如： 1）我还可以直接进放水：压紧工件后，我往水箱内注入一定量的水，测试完毕后再将水排出。考虑到进出水的速度比较慢，故不采用。如果做的好，这也是一种很好的方法； 2）我可以在水箱下面放一个 气缸，测试的时候让水箱托着水上下移动。考虑到这种情况下工作台的安放比较困难，而且多用了一个气缸，不用； 3）我还可以设计一套夹具将周边夹紧，用一凸轮机构带动夹具周期性往复运动。考虑到凸轮机构不容易由气源来控制，而且工作台 工件 机架 水箱 气缸 横 梁 图 囊式 结 构示意 图 气囊 工作台 工件 机架 水箱 气缸 大套筒 小套筒 弹 簧 横 梁 图 台式 结 构示意 图 图 篮 式 结 构示意 图 工作台 工件 封堵 气缸 升降气缸 吊 篮 机架 水箱 油冷却器 密性能自动测试台的设计 夹具的制作和安放很成问题，故不采用。 最 终 ，我采用的是 气囊式结构 ，我 称 之 为 改 进 的浮 台结 构。 结 构中我 将 工作台固定， 设法 使水箱 内 的水升降 ，测试 的 时 候 让 水上升 没过 被 测试 的工件，根据是否有气泡冒出判 断 工件合格与否。 测试 中， 为 了使水升降，我 选用 的是气囊。我在水箱底部 装 上气囊，气囊 冲 气 时将 水箱里的水抬起 进 行气密 性 实验，测试结 束后 将 气囊里的气放掉，水在自身重力作用下落回水箱底部。其它 结 构及 动 作 过 程与浮 台结构相同。 装 置要 实现 的技 术 路 线如 下： 放好工件气缸下移件 压紧 工件气囊 冲 气 观 察气囊放气件水落回重复 由于整 个装 置 较 复 杂， 可以 进 行分 块设计 。本 装 置的 设计 主 要有两 部分 组 成：1. 机械部分的 设计 ； 2. 电气系统 及控制系 统 （控制部分不在本 设计 范 围中 ）。 这两 部分既相 对独 立，又 紧 密 关联 。 该 系 统 的基本工作情 况为： 由控制系 统对电气系统实 施控制，再通 过电气传动驱动执 行 组 件完 成预 定 的测试动 作。油冷却器 密性能自动测试台的设计 第 3 章 机械系 统 的 设计 本 设 计 的机械部分自上而下主要有气缸、工作台、水箱、支架等几 个 部分 组 成，结 构不是很复 杂 。根据人机工程 学 原理 和测试 台的功能及技 术 要求，考 虑总 体采用箱体式 结 构，分 为上 箱和下 箱两个 部分，上箱放气缸及其支架，用与封堵下箱工作台上的 产 品；下箱主要由水箱及其支架构成，工作抬和气囊放在水箱 内 ，用 于测试密 封性能 ，测试 台的 电 路部分和气路部分在下箱控制柜 内摆 布；控制面板 设 在下箱的上部，便于工人操 作，测试 台的整体 结构见总图 。 由 于本测试 台的零部件不多，采用上 述结 构， 结 构 简单 ，升降 灵 活，操作方便，因起 总 体上可行。 自 动 化 测试 成 为 关键问题 关键问题 注 释 （由于 该产 品的水道和油道在相互垂直的平面 内 ，如何 实现 整 个油道和水道一次 装夹 后 连续 自 动 完成 测试 成 为关键问题 。解 决 方法我考 虑了 三种：一、 设计一个 自 动 翻 转 机构，以 实现从 油道 测试 平面向水道平面的自 动过度 ，但是该 机构 设计较 复 杂难 以 实现 ；二、是把 两个 汽缸垂直放置， 该 方法 测试稳 定性好，但是 该 方法布置不合理 会让 整 个 水平方向尺寸增大且不美 观 ；三、是把汽缸的垂直运动转 化 为 水 平运动 ，其方法： 1）采完全 转 化，但是 该 方法 实现 控制起 来 也比 较麻 烦 ， 2）近似 转 化，方法 实现 控制起 来 相 对简单 密封的精度也能打到，在本 设计中我采用近 似 转 化， 转 化机构 为 杠杆机构 （ 若实际中不能满足密封测试要求就考虑用上述其他方法代替） 。 油冷却器 密性能自动测试台的设计 缸的 选 取 1）油道封堵汽缸直 径 的 计 算 汽缸的 轴 向 负载 力 F 0 74 选 取 负载 率 为 理论输 出力 缸 内径 4 计 算而得 D= 选择缸径 查表可得选取作用汽缸缸径 2） 水 道封堵汽缸直 径 的 计 算 汽缸的 轴 向 负载 力 F 12 21 选 取 负载 率 为 理论输 出力 缸 内径 4 计 算而得 D=28 选择缸径 查表可得选取作用汽缸缸径 32 油冷却器 密性能自动测试台的设计 3）汽缸行程的选择 汽缸行程应选择生产厂方提供的标准行程。查 择两个汽缸的行程为 100 4）活塞 杆的连接 一般活塞杆与工件的连接宜采用柔性连接，用来补偿轴向或径向偏差以及与汽缸在一个平面上实现摆动连接，但考虑到本测试台的特殊性，汽缸的活塞的运动是在垂直方向 且要保证接头处的密封性能，故在活塞杆和中间导杆之间采用刚性连接。 最后我确定选择 的汽缸 形型号 为： 32 杆 的 设计 在本测试台中，由于汽缸和工件的距离较远，如果直接用汽缸的活塞与堵头相连夹紧工件，则要求选择的汽缸的行程较大，则活塞杆的伸出的距离也越长，若在活塞杆上承载的轴向推力负载达到极限力 后活塞杆的刚度不够就会出现压杆不稳定现象，发生弯曲变形，这样会导致堵头和工件接头处泄漏，无法进行气密性测试 。因起，在设计是考虑在活塞杆和堵头之间连接一个直接较大的导杆来保证其在测试时不发生弯曲变形，从而保证测试的可靠性。导杆的材料选用 45 号钢，导杆的具体尺寸计算如下： 1） 油道导杆的设计计算 根据普遍形式的 欧 拉公式：22)( ，油冷却器 密性能自动测试台的设计 其中 10 ，644 ， 2 ， 取导杆长度 L=450于导杆的一端固定，一端自由，故选择长度系数 2 于是3242464计算 得 6 设计 中 选取应该大于 D，保留一定的余量，保证工作的可靠性，故 我 选取 的 导杆直径 是 30两头加工螺纹分别与汽缸和堵头相连接 。 2）水道的连杆的选取 由于水道的作用力 相对油道的作用力较小而且杠杆的每段长度较短 些 ， 我直接根据水道的公式选取的杠杆的尺寸 最小的直径为 130估算最多要求 10详细 尺寸见 零件图 ，还有侧压板见零件图 头 的 设计 设计 中我的 堵头设计 形式如下： 水道 堵头 的设计 1） 夹具上的 设计成下面形式的通孔橡胶头，孔用来通压力气测试水道的密封性能。 油冷却器 密性能自动测试台的设计 2）压板上的堵头设计 设计成如下图形式的 该堵头前面采用圆弧形状这样可以抵消杠杆近似直线运动带来的误差（由于 位移很小误差也就很）再加上橡胶本身的伸宿性又可以抵消一部分误差所以该方案理论可行但是如果 实际不能达到要求可以用前面说的几种方法替代。 油冷却器 密性能自动测试台的设计 油道 堵头 的设计 在原来的金属堵头上包裹一层橡胶用来保证密封性能，形状如下图所示： 其实将堵头 做的再大一 点 才好，因 为图 示形式的橡 胶堵头不 容易 从 堵杆上卸下来 ，但是因 为 工件 结 构的原因， 堵头不能 做的太大。 采用的橡 胶材 料 为： 聚胺酯。 油冷却器 密性能自动测试台的设计 箱的 设计 方案一 因 为 水箱 内 有水，工作台离水箱底部必 须 要有一定距离， 这之间 不可能全部做成 实 心 铁块 ，我考 虑了两 种方案：前一种是在工作台上位于 两个气 缸的 压力 中心 处放置 两个 空 心圆 柱，在 圆 柱上焊接工作台，在工作台的下面安置气囊。下面一种方法 是将 水箱做成台 阶状 的，在台 阶 上放置工作台，台 阶 下面放置气囊和水。 油冷却器 密性能自动测试台的设计 方案二 我 将 水箱做成台 阶 形式的， 见零件图 。是因 为： 第一种方法，一方面零件 之间的 连结 定位比 较 困 难 ，另一方面水的升降速度不如第二种快，效率不高。 水箱的材料 为 不 锈钢 ， 水箱的 详细 尺寸 见零件图。 计 本 设计 中的气囊只起 冲 气后 将 水台升起 来 的作用，所受水的 压力 可以不考 虑 ，油冷却器 密性能自动测试台的设计 主要是气囊体 积 的确定，气囊 冲 气后的体 积 ，即 33 升。 所选 气囊只要 满 足 这 个 体 积 要求即可。 气囊 尽量选用标准件若没有就 自制。 定位夹具 设计 工作台的 长 度 和宽 度 定为 和水箱台 阶 的 长 度 和宽 度相等，分 别 是 550200度为 10 由于该产品的特殊性需要设计专用的夹具用来夹紧和定位。设计出来的专用夹具如下图所视： 油冷却器 密性能自动测试台的设计 、下台架的 设计 台架结构是整个测试台的安装机体，要承受整个测试台的所有重力，其好坏关系到整个测试台工作时的稳定性，因此在设计时，其最重要是要有足够的刚度和稳定性来保证工作时的稳定性。在材料 方面，考虑采用刚度较高同时还要具备一定韧性的材料 ，另外还要考虑到经济性。在结构方面，即要考虑结构的简洁性和可安装性，还要保证设计的要求。从人机工程学的角度，要设计出适当高度的台架以方便操作者的操作和观察。根据以上要求，综合分析，考虑采用 4的角钢焊接。 1、 上 台架 上台架 主要是支 撑两个 工作气缸 还有自重 ， 在设计时考虑到汽缸的安装方式、结构稳定性和操作的方便，其结构如下 页 的 立体示意 图 ： 油冷却器 密性能自动测试台的设计 上台 架立体示意 图 2、下台架 下台架首先必 须 有一 个 放置水箱的 结 构，防止水箱不 稳 定，我又用了 几 根 将 它和周 围 框架 连 接起 来 。下台架承受的力比 较 大，它 不仅承受着 上台架及各零部件的重量 ，而且还承受着 工作 压力 ，我用了 4根角 钢将这些力传导 到地面。水箱下面必须 留有一定空 间 以安 装电气 和控制系 统 。下台架的立体示意 图见 下 页 。 油冷却器 密性能自动测试台的设计 下台架立体示意 图 它零件 其它的小零件有日光 灯 、水 龙头 、密 垫 圈 、密封胶带 等等。 油冷却器 密性能自动测试台的设计 日光 灯 安置在上台架 顶 部，用 来 提供照明。 水 龙头装 在水箱底部， 当 水箱里的水 太脏时 用 来放 掉 脏 水。 在 测试时 位于工 件和 定位夹具 之间 放在密封 垫 圈 ，否 则 工件和 夹具 之间 不可能很好地密封，厚度 为 3 美 观 起 见 ， 将 上、下台架的外面用 2 皮包起 来 。 铁 皮外 面进 行涂漆 处理，材料 为 不 锈钢 。油冷却器 密性能自动测试台的设计 第 4 章 气 压 系 统 的 设计 气压传动 是靠密封容器 内 的 压缩 空气的 压力 能 来进 行能量 转换 ， 传递 与控制的一种 运动 方式。它有易于 实现 快速 启动 、制 动 和 频 繁的 换 向，操作控制方便、省力，易于 实现 制 动 控制、超 载 保 护 ， 运动 速度快，工作 压力 底等优 点 。特 别 是 当气压传动 系 统 与 电气 控制系 统组 合构成 电气组 合控制系 统时 ，能方便的 实 现 多种复 杂 的自动 循 环 工作。 气压传动 系 统 主要由 四个 部分 组 成： （ 1） 动力组 件（气源） 电动 机 输 出的机械能通 过气压 泵 转换为气压 能，气液压系统 提 供压力气 体。 （ 2） 执 行 组 件（气缸） 把气体的 压力转换为 机械能 输 出， 以驱动工 作部件 运动 。 （ 3）控制 调节组 件（ 调速阀 和 电 磁 阀 等） 用以控制 气压系统 中气体的 压力 ，流量和流 动 方向，保 证执 行 组 件完 成预 期的 运动 。 （ 4） 辅 助 组 件 （输 气管道，气 动接头 ， 过滤 器， 压力 表等） 设 置必要的 条件以保 证气压系统 正常地工作。 压传动 系 统 的 设计 由于生 产车 间 有 现 成的气源，故本 设计 忽略气源方面的 设计 ，只 从 自 动测试 台的 进气口开始 。由于本工作 压力 和 试验压力 分 别为 使用 8Kg/2Kg/缩 空气，故在 设计 的 时 候需要采用 压力 控制回路 来实现 。在本 测试 台中可在 压力 回路中油冷却器 密性能自动测试台的设计 设 置 两个减压阀来实现 不同 压力 的同 时输 出。 气缸在下行 时 需要控制其 运动 速度，而上行 时则是 越快越好 ,可在速度控制回路的气缸旁 设 置一 个单 向 节 流 阀来实现 。 另外 ，还 需要 设 置 换 向回路 来实现 气缸上行和下行的切 换 ， 试验 气体的充、放的切 换 。由于本 测试 台采用的 两 工位 测试 方法，且互不影 响 ，在 设计 中主要 实现对两 气缸 的分 别 控制，不需要 实现 同步 实现 因此采用 两个 三位五通 阀来 完成。气体的充、放的切 换 采用一 个两 位三通 阀来实现 控制。 根据以上回路分析，在加上必要 的辅 助 组 件，确定 气压系统简 化原 理图 ，如下面 气 压 原理 图 油冷却器 密性能自动测试台的设计 气压原理图 系统自动工作循环路线为：放好工件 个汽缸动作压紧 囊和工件充气 时，观察 气 汽缸回升 环。 油冷却器 密性能自动测试台的设计 各阀 通 断状态表 ： 动作说明 : 压紧时： 1电， 油道气缸 下压 将产品压紧，然后 3电， 水道气缸 下压 将压头压住水道。 气囊充气 ： 5电 气囊充气，将产品浸入水中。 测试油道密封性时， 6电， 7电，油道加压，查看产品外表面有无气泡，以及水道出气口有无气泡。 测试水道密封性时， 7电， 6电，水道加压，查看产品外1紧 + + 充气 + + + 测试 + + + 放气 返回 + + 结束 测 试 油冷却器 密性能自动测试台的设计 表面有无气泡，以及油道道出气口 有无气泡。 5电 气囊放气，待产品出水后， 4 电 3电 ，先 松 开水道压头，后 2 电 1电 ，再 松开油道压头。 取出产品。 油冷却器 密性能自动测试台的设计 结 论 本次 设计 是建立在原有 测试装 置上的， 参考 了人工操作的某些方面，主要目的是 实现测试 的自 动 化，以提高 测试 的效率，降低工人的 劳动强 度。本次 设计 主要成果 为： 1）完成了自 动测试 台 设计 的全套 图纸 ，其中： 总装配图为 0#绘 制，部件及零件 为计 算机 绘图 ； 2）完成了自 动测试 台气 动 系 统设计全 套 图纸 ； 3） 编写 了自 动测试 台 设计说 明 书一 份。 通 过 本次，所 设计 出的自 动测试 台基本上 达 到了 预 期的目的， 该测试 台大大地提高了 测试 的自 动 化程度， 减轻 了工人的 劳动强 度。但是，它 还没 有真正的 实现 全部自 动 化 ，还 有一些工作需要人工的 参 与 ，还 有待 进 一步改 进。 下一步的工作可以 从 以下 两个 方面入手： 1） 争取实现装 卸被 测试 工件的自 动 化，以 实现 真正的自 动 化； 2）提高 测试 台的柔性， 争 取使得 测试 台 不仅能够测试这 种28总 成 产 品 组 件的气密性，而且能 够测试其它 型 号机 油冷 却 器的气密性，使 测试 台的功能 实现 多 样 化。 为 期 2个 多 月的 毕业设计对 我 来说既 是 紧张 又是充 实 的，我收 获 的 不仅仅 是 这一份 毕 业设计报 告 还 有一种 设计 的方法、 设计 的 态 度。即 将结 束 之际 ，我自信地迎接明天的 开始 。 油冷却器 密性能自动测试台的设计 参考 文 献 1机械制造自动化技术 2液压与气压传动 3机械设计手册 4气动自动化系统的优化设计 5材料力学 (第三版 )6液压与气压传动 7大连理 工大学工程画教研室编 高等教育出版社 8姜楠编 91011,得到了魏孝斌老 师 的极大 帮 助，他在 设计过 程中指出很多 宝贵而富 有成效的意 见 和建 议，还 有 同组同学 密切的合作与支持 ,才使本次 设计 任 务 能够顺 利完成。在此一并致以忠心的感 谢 ！ 毕业设计（论文）开题报告 学 生 姓 名： 学号： 专 业： 设计（论文 ）题目： 油冷却器 气密性能自动测试台的机构设计 指 导 老 师： 2006 年 4 月 15 日 开题报告填写要求 1、开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审核的依据材料之一。此报告应在指导老师的指导下，由学生在毕业设计 （论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业的教科部审核后生效； 2、开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按统一设计的电子文档标准格式（可从本学院网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3、“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于 15 篇（不包括辞典、手册）； 4、有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯 数字书写。如“ 2006 年 3 月 21日”或“ 2006 毕业设计（论文）开题报告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述： 文 献 综 述 我的毕业设计的任务就是针对运用到车间的 气密性能自动测试台 来研究 其 机构设计 以实现自动运行进行 气密性能测试 等操作。这 样 可 以 大大减少工人的劳动量，而且效率高。 随着 21 世纪世界经济和科学技术的飞速发展 ,全球性的市场竞争日益激烈。产品消费结构不断向多元化、个性化方向发展。面对难以预测、持续发展的市场需求，企业为了提 高竞争力 ,必须尽快推出新品种 ,更新设计手段 ,缩短新产品的研发周期 ,提高产品的设计质量 ,降低产品的研发成本 ,进行创新性设计 ,这样才能对快 速多变的市场需求做出敏捷响应 ,从而在市场竞争中获得相当的市场份额和利润 ， 高效率的自动测试台就是在这种迫切需要的驱动下产生的 。 随着汽车工业的发展，发动机的转速和功率不断提高，热负荷也越来越大，对发动机润滑系统的可靠性提出了更高的要求。而影响可靠性最主要因素之一就是机油温度。机油温度过高，机油粘度降低显著，机油稳定性降低，氧化变质加剧，机油压力偏底，易造成烧瓦轴、烧曲轴、缸 套拉伤等故障。因此，为控制发动机机油温度，保证各部件有效而可靠的润滑，当机油温度超过 95 C 时，就应该使用一定的装置降低其温度，机油冷却器就是用来对发动机润滑用机油进行冷却的装置，它可以保持发动机工作状态下可靠的润滑。提高其工作可靠性和寿命，降低发动机本体的制造精度，特别地对于车载发动机来说是必不可少的配套装置。 另一方面，一旦其气密性能不好，发生泄露，会导致整台发动机的瘫痪，故其气密性能对于发动机乃至整台机器来说起着至关重要的作用 ， 但机油冷却器在生产制造过程中，必须进行密封性能测试，以保证其工作的稳定性和可 靠性。长期以来，这一工艺过程一直靠人手工操作，效率低，工作劳动强度大，随着企业用户需求量的增加，这一工艺过程已成为制约产量提高和企业发展的瓶颈。本课题的目的就是根据企业的需求，采用自动化测试装置来取代手工操作，在满足测试质量的前提下提高工作效率，以适应企业发展的要求。这对企业的技术进步和经济效益都具有十分重要的意义。 本文设计了一台气密性能自动测试台，用来测试机油冷却器的一种 气密性能。本测试台参考了原来人工操作时的某些方面，它主要包括两个部分：一、机械系统部分；二、电气控制系统部分。 第一部分主要包括整体方案的确定，以及各零部件的选取和设计。第二部分主要包括气压控制基本回路、控制原理、元气件选择和电气控制基本回路、电气控制原理、元气件选择及整个回路控制过程。对整体而言，用电气控制电路来控制气压传动系统，再由气压传动系统驱动整个机械部分运动，进行 油冷却器 的气密性能测试。 主要参考文献： 1机械制造自动化技术 2液压与气压传动 3机械设计手册 4气动自动化系统的优化设计 5材料力学 (第三版 )6液压与气压传动 7大连理工大学工程画教研室编 高等教育出版社 8姜楠编 91011本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 一 、课题主要内容及要求 在对两种型号的圆形机油冷却器的气密性能测试要求和过程的分析、了解的基础上，进行气密性能自动测试台的设计，具体 要求如下： （ 1） 除上下工件外，整个测试过程必须自动完成； （ 2） 工作机构选用气动作为动力源，密封测试压力为 12kg/缸工作压力为 8 kg/生的作用力要稳定、可调并能在不少于 3 分钟内保持； （ 3） 在测试过程中，与产品的接头部分应能保证可靠的密封，在通入试验压力时不漏气； （ 4） 测试台的控制部分需要具有时间控制系统，保证时间在 20s3可调，电气控制系统采用 编程控制器； （不作要求） （ 5） 结构简单，动作可靠，符合人机工程学原理，制造成本尽可能低。 二 、技术路线、实现方案、关键问题及解决途径 技术路线：放 好工件 气缸下压 气缸继续下压，将工件没入水中 往工件腔内充气 观察压力表和是否漏气 气缸回升，工作台回到原位 循环反复。 实现方案：（ 1）空中吊蓝结构 （ 2）水中浮台结构 （ 2）气囊式结构 关键问题：（ 1）工件周边孔较多，压紧点的选取是一个关键，原则是堵杆与工件及工件与工作台之间应能保证可靠的密封； （ 2） 压紧点较多，压板的设计和制作也是一个关键，原则是应能保证压板的刚、强度及各根堵杆之间的相互位置关系。 解决 途径：对与（ 1），参照手工操作； 对于（ 2），（ 3）设计时满足刚、强度要求。 三 、方案的可行性分析及比较 根据该型号冷却器目前在国内外的现状和水平以及该公司的现有条件和相关要求，经过具体的分析研究，认为两种方案都符合人机工程学相关原理都能完成气密性能自动测试要求。 方案比较：吊蓝结构，结构复杂， 成本较高；浮台结构，结构简单，成本底，但是稳定性不如吊蓝结构好； 气囊式结构：机械结构方面更为简单， 稳定性好 ，成本底 ， 控制回路 比较复杂，但是 气囊式结构 比较新颖。 综合考虑，最后选用 气囊式结构 。 指导教师意见： 1对“文献 综述”的评语： 2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导老师： 年 月 日 所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 设计标题 : 测试台的机构设计 班 级 : 学 号 : 设 计 人 : 校内指导老师 : 校外指导老师 : 前 言 机油冷却器是发动机必不可少的配套装置 ， 但是它在生产制造中必须进行密封性试验 。 本文设计了一台气密性能自动测试台 ， 用来测试机油冷却器的一种 本测试台参考了原来人工操作时的某些方面 ， 它主要包括两个部分：一 、 机械系统部分；二 、 电气控制系统部分 。 第一部分主要包括整体方案的确定 ， 以及各零部件的选取和设计 。 第二部分主要包括气压控制基本回路 、 控制原理 、 元气件选择和电气控制基本回路 、 电气控制原理 、 元气件选择及整个回路控制过程 。 对整体而言 ， 用电气控制电路来控制气压传动系统 ， 再由气压传动系统驱动整个机械部分运动 ， 进行 在对两种型号的圆形机油冷却器的气密性能测试要求和过程的分析、了解的基础上，进行气密性能自动测试台的设计，具体要求如下： 除上下工件外，整个测试过程必须自动完成； 工作机构选用气动作为动力源，密封测试压力为 12kg/缸工作压力为 8 kg/生的作用力要稳定、可调并能在不少于 3分钟内保持； 在测试过程中，与产品的接头部分应能保证可靠的密封，在通入试验压力时不漏气； 测试台的控制部分需要具有时间控制系统，保证时间在 20s3气控制系统采用 不作要求） 结构简单，动作可靠，符合人机工程学原理，制造成本尽可能低。 技术路线、实现方案、关键问题及解决途径 技术路线：放好工件 气缸下压 气缸继续下压，将工件没入水中 往工件腔内充气 观察压力表和是否漏气 气缸回升，工作台回到原位 循环反复。 实现方案：（ 1）空中吊蓝结构 （ 2）水中浮台结构 （ 3）气囊式结构 关键问题： （ 1）工件周边孔较多，压紧点的选取是一个关键，原则 是堵杆与工件及工件与工作台之间应能保证可靠的密封； （ 2） 压紧点较多，压板的设计和制作也是一个关键，原则是应能保证压板的刚、强度及各根堵杆之间的相互位置关系。 解决途径：对于（ 1），参照手工操作； 对于（ 2），（ 3）设计时满足刚、强度要求。 方案的可行性分析及比较 根据该型号冷却器目前在国内外的现状和水平以及该公司的现有条件和相关要求，经过具体的分析研究，认为两种方案都符合人机工程学相关原理都能完成气密性能自动测试要求。 方案比较：吊蓝结构，结构复杂，成本较高；浮台结构，结构简单，成本底，但是稳定性不如吊蓝结构好；气囊式结构：机械结构方面更为简单，稳定性好，成本底，控制回路比较复杂，但是气囊式结构比较新颖。 综合考虑，最后选用气囊式结构。 结 束 语 因为本人还未有多少社会实际经验故本设计中有错误和不完善的地方，希望各位老师给予指导和帮助 . 更希望各位老师让我通过这次答辩，让我得以毕业 . 在此我感谢杨老师和工程师对我的指导帮助 . 感谢所有帮助我完成毕业设计的老师、同学和朋友 . 感谢给我答辩的老师 请各位老师提问 谢谢！ 毕业设计报 告 油冷却器 气密性能自 动测试 台的 设计 学 生姓名： 学 号 ： 班 级： 指 导 老 师 姓名： 专 业 名 称 ： 报 告 提 交 日期： 毕业设计 答 辩 日期： 扬 州大 学 广陵 学 院 储月平 油冷却器 气密性能自动测试台的设计 摘 要 机油冷 却 器是 发动 机必不可少的配套 装 置，但是它在生 产 制造中必 须进 行密封性 试验 。本文 设计 了一台气密性能自 动测试 台，用 来测试 机油冷 却 器的一种 气密性能。 本测试 台 参考 了原 来 人工操作 时 的某些方面，它主要包括 两个 部分：一、机械系 统 部分；二、 电气 控制 系 统 部分。第一部分主要包括整体方案的确定，以及各零部件的 选 取和 设计 。第二部分主要包括 气压 控制基本回路、控制原理、元气件 选择 和 电气 控制基本回路、 电气 控制原理、元气件 选择 及整 个 回路控 制过 程。 对 整体而言，用 电气 控制 电 路 来 控制 气压传动 系 统 ，再由 气压传动 系统驱动 整 个 机械部分 运动 ， 进 行 气密性能 测试 。 关键词 ： 机油冷 却 器，气密性，自 动测试 台， 电气 控制。油冷却器 密性能自动测试台的设计 he of is to In to we to we of of is to we of We to of we to We of is is by of to 油冷却器 密性能自动测试台的设计 目 录 摘 要 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 第 1 章 引言 . 6 题的提出 . 6 计的主要内容 . 6 第 2 章 总体方案的设计 . 8 置的设计要求 . 8 计思路及方案论证 . 8 体方案的确定 . 错误 !未定义书签。 0 第 3 章 机械系统的设计 . 错误 !未定义书签。 3 缸的选取 . 错误 !未定义书签。 4 杆的设计 . 错误 !未定义书签。 5 头的设计 . 错误 !未定义书签。 6 箱的设计 . 19 囊的设计 . 20 作台 和定位夹具 的设计 . 21 、下台架的设计 . 22 它零件 . 24 第 4 章 气压传动 系统的设计 . 26 压传动系统的设计 . 26 油冷却器 密性能自动测试台的设计 结 论 . 31 参考文献 . 32 谢 辞 . 33 油冷却器 密性能自动测试台的设计 第 1 章 引 言 本科 毕业设 计 是 毕业 之前的最后一次 综 合 验 收，也是 迈 出校 门 之前的第一步，这 一步是必不可少的。但是，必 须 承 认绝 大部分同 学所 做的都是前面已 经 有人做 过了 的，我做的也不例外，很 紧张 而充 实 的完成了 这次 也是最后的 设计 。 出 机油冷 却 器是 对发动 机 润 滑用机油 进 行冷 却 的 装 置，在汽 车 行 业中应 用 广泛 。机油冷 却 器在生 产 制造 过 程中要保 证 能 将 油路和水路完全隔 开 ， 该 密封性能 会 直接影 响 到 发动 机的可靠性。若密封性能得不到保 证 ， 将会发 生油水混合 现 象， 这将导致发动 机得不到可靠 的润 滑和冷 却 而 烧毁 。因此在生 产过 程中必 须对 其气密性能 进行 检测 。 长期 以 来 ， 这 一 工艺过 程一直靠人手工操作，效率低，工作 劳动强 度大，随着 企 业 用 户 需求量的增加， 这 一 工艺过 程已成 为 制 约产 量提高和企 业发 展的瓶颈 ，如何在出厂之前快速 、稳 定地 测试 机油冷 却 器的密封性能的 问题 越 来 越突出。本 课题的 目的就是根据企 业 的需求，采用操作方便的自 动 化 测试装置来取 代手工操作，在 满 足 测试质 量的前提下提高工作效率，以 适应企业发 展的需求。 这对 于企 业的技 术进 步和 经济 效益都具有十分重要的意 义 。 主要 内 容 本 设计所 做的是 油冷却器 气密性能 测试 台的 设计 。主要成果是完成了对 油冷却器 气密性能 测试 台 的 设计 ，完成了 测试 台 总装图 一幅， 零件图 一套， 设计计 算 说 明 书一 份。 总装图 主要是 两个 部分，机械部分和 气压 部分。机械部油冷却器 密性能自动测试台的设计 分主要包括箱体、工作台、水箱的 设计 以及气缸的 选 取等等。 本 设计 既注意了融 合学 校 所学 的 书 本知 识 ，也注意了 结合 机械、 气压 与 电气 控 制当 前 的发 展，同 时 力求机构的 简单 合理化， 尽 量遵循人机工程 学 原理，具有一定的推 广 性， 对 企 业的发 展有一定的促 进 作用。 本 设计 由 魏孝斌博士 担 任指 导 老 师 ，在 魏孝斌博士 对 我的悉心指 导 下完成。 于设计 者的水平，而且 时间仓 促，本 设计还 有不成熟之 处 ， 恳请 各位老 师 批 评 指正。油冷却器 密性能自动测试台的设计 第 2 章 总 体方案的 设计 置的 设计 要求 在 对两 种型 号 的 圆 形机油冷 却 器的气密性能 测试 要求和 过 程的分析、了解的基 础 上， 进 行气密性能自 动测试 台的 设计 ，具体要求如下： 1）除上下工件外，整 个测试过 程必 须 自 动 完成； 2）工作机构 选用 气 动 作 为动 力源，密封 测试压力为 12kg/缸工作 压力为 8 kg/产 生的作用力 要稳 定、 可调 并能在不少于 3分 钟内 保持； 3）在 测试过 程中，与 产 品的 接头 部分 应 能保 证 可靠的密封，在通入 试验压力时 不漏气； 4） 测试 台的控制部分需要具有 时间 控制系 统 ，保 证时间 在 20s3可调 ，电气 控制系 统采 用 编 程控制器； （不需要设计） 5）结构简单，动作可靠，符合人机工程学原理，制造成本尽可能低。 计思路及方案论证 根据以上 设计 要求， 设计 出的密封性能自 动测试 台 应 具有以下一些功能： 1）工件安放定位； 2）工 件夹 持； 3）密封 检测 ； 4） 动 作控制。下面分 别 考 虑这 几 个功能的 实现 方案。 1、 工件的安放 工件的上下是由工人手工操作的，不需要另外 设计 机构。需要 设计 工作台， 起支 撑 作用的台架， 工作台要能 满 足定位要求。我考 虑两 种定位方式： 用 挡块定 位， 将 工作台油冷却器 密性能自动测试台的设计 做成形如工件 内 腔的凸台，利用凸台定位。我采用第 一种。因 为 采用第一定位方式的工作台制作起 来 有 点 麻 烦 ，第二种制作比 较 方便，但是定位精度也很高。 台架我采用一 组 角 钢 焊接制成。 2、 工件的 夹紧 工件的 夹紧 包括 两个内 容： 是 夹紧点 的封堵， 是 夹紧。 本 设计 中要封堵的 点显 然不止一 个 ，我准 备 用一 块压 板，下面引出若干根堵杆，堵杆的下端 再装 上橡 胶堵头 ， 来对工 件 进 行封堵。 将 工 件夹紧 有多种方式： 气 动夹紧 ； 液 压夹紧 ； 机械 夹紧 ； 电动夹紧 ，等等。因 为车间 有 现 成的气源，我 选用 气缸 来带动压 板向 下运动将 工 件夹紧。 另外，在 进 行密封性 检测时 必 须往 工件 内 腔通入气体， 这 里 选用 气 动夹紧 也使 整 个系统显得协调 。 3、 密封 检测 工件密封性能的 检测 主要由密封系 统来 完成，密封系 统 主要包括： 通气 装 置； 浸水 装 置； 检测装 置。 通气 装 置主要是气嘴。根据工件的 结 构，我把它分 别 安置在 堵头 上，工作的 时候， 从 往工件 内 腔 冲 气 进 行气密性能 测试 。 浸水 装 置：我考 虑了 三种形式：一是空中吊 篮结 构；二是水中浮 台结 构；三是气囊式 结 构。吊 篮结 构 是将 工作台安放在吊 篮 底部（或者干脆 将 吊 篮 底部作 为 工作台）， 检测时 由吊 篮将 工件送入水中。浮 台结 构是在工作台的下面 装 置一 个弹 簧套筒， 检测时 由工作台上面加力， 将夹紧 在工作台上的工件 压 入水中。气囊式 结 构是气缸 带动堵头堵 住油口，工作台 不动 ，通 过 水箱中气囊的膨 胀 和 收缩来 控制水面的油冷却器 密性能自动测试台的设计 高 低来 完成 测试 。 暂时决定 采用气囊式 结 构，因 为吊篮结 构 结 构繁冗，不 稳 定，需要的附件比 较 多，成本 较 高，并且 视野 不 开阔 ，不方便于 观 察；浮 台结 构 长期 工作弹 簧的 稳 定性不好，相比之下，气囊式 结 构 没有这 些缺 点 。 检测 主要是通 过 工人的 观 察，看工件的 内 腔 冲 入一定 压力气 体后在水中是否有气泡冒出。需要一 个 水箱。 4、 动 作控制（ 电气 控制本 设计 不作要求） 控制系 统 包含气 动 控制和 电气 控制 两个 方面 内 容。一般 来说 ， 动 作控制人工手动 控制和自 动 控制 两 种方式。根据要求用自 动 控制方式，建 议电气 控制采用 制方式。 方案的确定 根据 装 置的功能要求和以上各 个 部分的 设计 思路及方案比 较 ，我初步出三种 总体 设计 方案：空中吊 篮结 构、水中浮 台结 构和气囊式 结 构。（ 见下页 示意 图 ）。 空中吊 篮结 构 是将压紧 气缸安 装 在一 个 形象地 称 之 为篮 子的框架里， 篮 子的底部就是工作台。再用一 个 密封气缸 来带动这个篮 子上下移 动 。 测试 的 时 候，先由 压紧 气缸下移 对工 件上 所选 的 压紧 部位 进 行 压紧 ， 冲 气，然后由密封气缸 将篮 子里的工件送到水箱中 进行测试 看是否有气泡冒出。 水中浮 台结 构不用吊 篮 ，先由 压紧 气缸 将 工件 压紧 在 工作台上，然后再加力，将 工作台 压 入水中 进 行 试验观 察 ，测试结 束后由工作台底部的 弹簧将 工作台送回原来 位置 进 行下一 个测试过 程。 气囊式 结 构：气缸 带动堵头堵 住油口。工作台 不动 ，通 过 水箱中气囊的膨 胀 和收缩来 控制水面的高低完成 测试 。 油冷却器 密性能自动测试台的设计 吊篮结构的特点是：结构复杂，附件较多，相比浮台结构而言明显地多用了一个气缸和一个吊篮，成本较高，并且视野不开阔，不方便于观察；浮台结构结构简单，成本低，但稳定性不如吊篮结构好，但是也能完成相应的工作要求；气囊式结构：机械结构方面更为简单，成本低，稳定性好，虽然控制回路比较复杂，但是气囊式 结构比较新颖。 以上三种方案的 结 构示意 图见图 图 图 还有其它方案可以实现上述功能要求，比如： 1）我还可以直接进放水：压紧工件后，我往水箱内注入一定量的水，测试完毕后再将水排出。考虑到进出水的速度比较慢，故不采用。如果做的好，这也是一种很好的方法； 2）我可以在水箱下面放一个气缸，测试的时候让水箱托着水上 下移动。考虑到这种情况下工作台的安放比较困难，而且多用了一个气缸，不用； 3）我还可以设计一套夹具将周边夹紧，用一凸轮机构带动夹具周期性往复运动。考虑到凸轮机构不容易由气源来控制，而且工作台 工件 机 架 水箱 气缸 横 梁 图 囊式 结 构示意 图 气囊 工作台 工件 机架 水箱 气缸 大套筒 小套筒 弹 簧 横 梁 图 台式 结 构示意 图 图 篮 式 结 构示意 图 工作台 工件 封堵 气缸 升降气缸 吊 篮 机架 水箱 油冷却器 密性能自动测试台的设计 夹具的制作和安放很成问题，故不采用。 最 终 ，我采用的是 气囊式结构 ，我 称 之 为 改 进 的浮 台结 构。 结 构中我 将 工作台固定， 设法 使水箱 内 的水升降 ，测试 的 时 候 让 水上升 没过 被 测试 的工件，根据是否有气泡冒出判 断 工件合格与否。 测试 中， 为 了使水升降，我 选用 的是气囊。我在水箱底部 装 上气囊，气囊 冲 气 时将 水箱里的水抬起 进 行气密性 实验，测试结 束后 将 气囊里的气 放掉，水在自身重力作用下落回水箱底部。其它 结 构及 动 作 过 程与浮 台结构相同。 装 置要 实现 的技 术 路 线如 下： 放好工件气缸下移件 压紧 工件气囊 冲 气 观 察气囊放气件水落回重复 由于整 个装 置 较 复 杂， 可以 进 行分 块设计 。本 装 置的 设计 主 要有两 部分 组 成：1. 机械部分的 设计 ； 2. 电气系统 及控制系 统 （控制部分不在本 设计 范 围中 ）。 这两 部分既相 对独 立，又 紧 密 关联 。 该 系 统 的基本工作情 况为： 由控制系 统对电气系统实 施控制，再通 过电气传动驱动执 行 组 件完 成预 定 的测试动 作。油冷却器 密性能自动测试台的设计 第 3 章 机械系 统 的 设计 本 设计 的机械部分自上而下主要有气缸 、工作台、水箱、支架等几 个 部分 组 成，结 构不是很复 杂 。根据人机工程 学 原理 和测试 台的功能及技 术 要求，考 虑总 体采用箱体式 结 构，分 为上 箱和下 箱两个 部分，上箱放气缸及其支架，用与封堵下箱工作台上的 产 品；下箱主要由水箱及其支架构成，工作抬和气囊放在水箱 内 ，用 于测试密 封性能 ，测试 台的 电 路部分和气路部分在下箱控制柜 内摆 布；控制面板 设 在下箱的上部，便于工人操 作，测试 台的整体 结构见总图 。 由 于本测试 台的零部件不多，采用上 述结 构， 结 构 简单 ，升降 灵 活，操作方便，因起 总 体上可行。 自 动 化 测试 成 为 关键问题 关键问题 注 释 （由于 该产 品的水道和油道在相互垂直的平面 内 ，如何 实现 整 个油道和水道一次 装夹 后 连续 自 动 完成 测试 成 为关键问题 。解 决 方法我考 虑了 三种：一、 设计一个 自 动 翻 转 机构，以 实现从 油道 测试 平面向水道平面的自 动过度 ，但是该 机构 设计较 复 杂难 以 实现 ；二、是把 两个 汽缸垂直放置， 该 方法 测试稳 定性好，但是 该 方法布置不合理 会让 整 个 水平方向尺寸增大且不美 观 ；三、是把汽缸的垂直运动转 化 为 水 平运动 ，其方法： 1）采完全 转 化，但是 该 方法 实现 控制起 来 也比 较麻 烦 ， 2）近似 转 化，方法 实现 控制起 来 相 对简单 密封的精度也能打到，在本 设计中我采用近似 转 化， 转 化机构 为 杠杆机 构 （ 若实际中不能满足密封测试要求就考虑用上述其他方法代替） 。 油冷却器 密性能自动测试台的设计 缸的 选 取 1）油道封堵汽缸直 径 的 计 算 汽缸的 轴 向 负载 力 F 0 74 选 取 负载 率 为 理论输 出力 缸 内径 4 计 算而得 D= 选择缸径 查表可得选取作用汽缸缸径 2） 水 道封堵汽缸直 径 的 计 算 汽缸的 轴 向 负载 力 F 12 21 选 取 负载 率 为 理论输 出力 缸 内径 4 计 算而得 D=28 选择缸径 查表可得选取作用汽缸缸径 32 油冷却器 密性能自动测试台的设计 3）汽缸行程的选择 汽缸行程应选择生产厂方提供的标准行程。查 择两个汽缸的行程为 100 4）活塞杆的连接 一般活塞 杆与工件的连接宜采用柔性连接，用来补偿轴向或径向偏差以及与汽缸在一个平面上实现摆动连接，但考虑到本测试台的特殊性，汽缸的活塞的运动是在垂直方向 且要保证接头处的密封性能，故在活塞杆和中间导杆之间采用刚性连接。 最后我确定选择 的汽缸 形型号 为： 32 杆 的 设计 在本测试台中，由于汽缸和工件的距离较远，如果直接用汽缸的活塞与堵头相连夹紧工件，则要求选择的汽缸的行程较大，则活塞杆的伸出的距离也越长，若在活塞杆上承载的轴向推力负载达到极限力后活塞杆的刚度不够就会出 现压杆不稳定现象，发生弯曲变形，这样会导致堵头和工件接头处泄漏，无法进行气密性测试 。因起，在设计是考虑在活塞杆和堵头之间连接一个直接较大的导杆来保证其在测试时不发生弯曲变形，从而保证测试的可靠性。导杆的材料选用 45 号钢，导杆的具体尺寸计算如下： 1） 油道导杆的设计计算 根据普遍形式的 欧 拉公式：22)( ，油冷却器 密性能自动测试台的设计 其中 10 ，644 ， 2 ， 取导杆长度 L=450于导杆的一端固定，一端自由，故选择长度系数 2 于是3242464计算 得 6 设计 中 选取应该大于 D，保留一定的余量，保证工作的可靠性，故 我 选取 的 导杆直径 是 30两头加工螺纹分别与汽缸和堵头相连接 。 2）水道的连杆的选取 由于水道的作用力 相对油道的作用力较小而且杠杆的每段长度较短些 ， 我直接根据水道的公式 选取的杠杆的尺寸 最小的直径为 130估算最多要求 10详细 尺寸见 零件图 ，还有侧压板见零件图 头 的 设计 设计 中我的 堵头设计 形式如下： 水道 堵头 的设计 1） 夹具上的 设计成下面形式的通孔橡胶头，孔用来通压力气测试水道的密封性能。 油冷却器 密性能自动测试台的设计 2）压板上的堵头设计 设计成如下图形式的 该堵头前面采用圆弧形状这样可以抵消杠杆近似直线运动带来的误差（由于 位移很小误差也就很）再加上橡胶本身的伸宿性又可以抵消一部分误差所以该方案理论可行但是如果实际不能达到要求可以用前 面说的几种方法替代。 油冷却器 密性能自动测试台的设计 油道 堵头 的设计 在原来的金属堵头上包裹一层橡胶用来保证密封性能，形状如下图所示： 其实将堵头 做的再大一 点 才好，因 为图 示形式的橡 胶堵头不 容易 从 堵杆上卸下来 ，但是因 为 工件 结 构的原因， 堵头不能 做的太大。 采用的橡 胶材 料 为： 聚胺酯。 油冷却器 密性能自动测试台的设计 箱的 设计 方案一 因 为 水箱 内 有水，工作台离水箱底部必 须 要有一定距离， 这之间 不可能全部做成 实 心 铁块 ，我考 虑了两 种方案：前一 种是在工作台上位于 两个气 缸的 压力 中心 处放置 两个 空 心圆 柱，在 圆 柱上焊接工作台，在工作台的下面安置气囊。下面一种方法 是将 水箱做成台 阶状 的，在台 阶 上放置工作台，台 阶 下面放置气囊和水。 油冷却器 密性能自动测试台的设计 方案二 我 将 水箱做成台 阶 形式的， 见零件图 。是因 为： 第一种方法，一方面零件 之间的 连结 定位比 较 困 难 ，另一方面水的升降速度不如第二种快，效率不高。 水箱的材料 为 不 锈钢 ， 水箱的 详细 尺寸 见零件图。 计 本 设计 中的气囊只起 冲 气后 将 水台升起 来 的作用，所受水的 压力 可以不考 虑 ，油冷却器 密性能自动测试台的设计 主要是气囊体 积 的确定，气囊 冲 气后的体 积 ，即 33 升。 所选 气囊只要 满 足 这个 体 积 要求即可。 气囊 尽 量选用标准件若没有就 自制。 定位夹具 设计 工作台的 长 度 和宽 度 定为 和水箱台 阶 的 长 度 和宽 度相等，分 别 是 550200度为 10 由于该产品的特殊性需要设计专用的夹具用来夹紧和定位。设计出来的专用夹具如下图所视： 油冷却器 密性能自动测试台的设计 、下台架的 设计 台架结构是整个测试台的安装机体，要承受整个测试台的所有重力，其好坏关系到整个测试台工作时的稳定性，因此在设计时，其最重要是要有足够的刚度和稳定性来保证工作时的稳定性。在材料方面，考虑采用刚度较高同 时还要具备一定韧性的材料 ，另外还要考虑到经济性。在结构方面，即要考虑结构的简洁性和可安装性，还要保证设计的要求。从人机工程学的角度，要设计出适当高度的台架以方便操作者的操作和观察。根据以上要求，综合分析，考虑采用 4的角钢焊接。 1、 上 台架 上台架 主要是支 撑两个 工作气缸 还有自重 ， 在设计时考虑到汽缸的安装方式、结构稳定性和操作的方便，其结构如下 页 的 立体示意 图 ： 油冷却器 密性能自动测试台的设计 上台架立体示意 图 2、下 台架 下台架首先必 须 有一 个 放置水箱的 结 构，防止水箱不 稳 定，我又用了 几 根 将 它和周 围 框架 连 接起 来 。下台架承受的力比 较 大，它 不仅承受着 上台架及各零部件的重量 ，而且还承受着 工作 压力 ，我用了 4根角 钢将这些力