垫圈内径检测装置设计说明书课程设计

1 目录 1. 设计任务 . 2 2. 工作原理分析 . 4 3原动机选择 . 4 4.主运动机构选型与分析比较 . 4 4.1推料机构选择 . 4 4.2.止动方案设计 . 6 4.3 压杆升降机构 . 8 5.机器传动方案的拟定和比较 . 9 6 .主运动机构尺度综合 . 14 7 .主运动机构的 运动分析 . 16 8. 主运动机构的动力分析 . 16 9.机械系统运动循环图 . 17 10.课程设计小结 . 17 11.参考资料 . 19 2 垫圈内径检测装置设计 1. 设计任务 一、设计题目：垫圈内径检测装置 设计垫圈内径检测装置，检测钢制垫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。 二、设计条件 表 1 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 mm 3 A 10 10.5 20 2 1440 5 B 12 13 24 2.5 1440 6 C 20 21 37 3 1440 8 D 30 31 56 4 960 8 E 36 37 66 5 960 10 三 、设计提示 1. 由于止动销的动作与压杆升降动作有严格的时间匹配与顺序关系，建议考虑使用凸轮轴解决这个问题。 2. 推料动作与上述两个动作的时间匹配不特别严格，可以采用平面连杆机构，也可以采用间歇机构。 四 、 运动方案简介 垫圈内径检测装置，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 mm A 10 10.5 20 2 1440 5 B 12 13 24 2.5 1440 6 C 20 21 37 3 1440 8 D 30 31 56 4 960 8 E 36 37 66 5 960 10 经过小组讨论，我们决定采用方案 A来进行课程设计 . E 36 37 66 5 960 10 4 周期 T=10s，角速度 =2 /T=0.6283rad/s. 2. 工作原理分析 为实现垫圈内径的检测工艺过程，其运动过程可分解为三种工艺动作： 1推料垫圈经槽轮推动， 送往检测处，为此，需要设计传动机构。 2 止动 垫圈被止动机构挡住，待检测，为此，需要设计控制止动销的止动机构。 3.检测垫圈被止动销挡住后，止动销离开轨道，压杆升降机构探头下落，开始检测内径。 3原动机选择 3.1 电动机类型的选择 按工作要求和条件，选用三相笼型电动机，电压 380V,Y型 .转速960r/min 4.主运动机构选型与分析比较 4.1 推料机构选择 方案 一：采用皮带轮 机构 5 轮每转动一周 ，将待测工件送到检测位置，等检测完毕后将工件送走，并把新的工件送来。 给方案结 构合理，方便安装，满足运动要去，选用本方案。 方案二：采用凸轮滑块机构 此机构通过杆的往复左右运动，虽然能够满足运动的要求，但由于该机构有凸轮机构，导致在机构的运动路线的计算时非常复杂，而且凸轮机构易磨损，机构的平衡性不好，导致在机构运动时，产生很大的噪声，而且构件会损坏的非常快，所以舍弃这个方案。 方案三：曲柄滑块机构 6 该机构结构简单，制造容易，安装方便，但机构间冲击较大，故舍去该方案。 4.2.止动方案设计 方案一： 7 该方案结构简单，易于加工，但难以满足与检测装置的时间配合要求，故舍弃 。 方案二 该机构由曲柄 的转动带动杆上下摆动，从而带动止动销的运动，虽然满足机构运动要求，但对位置随时间变化规律确定较为困难，难以实现精确控制的要求，故舍弃该方案。 方案三 8 该方案通过凸轮的转动使止动销上下移动，且结构简单，便于设计，采用该方案。 4.3 压杆升降机构 方案一 此机构通过曲柄的转动带动摆杆的摆动，再通过滑块带动压杆的运动，但该机构难以实现对压杆动作的精确控制，故舍去。 方案二 9 本机构通过凸轮转动式载物台上下移动，从而实现对垫圈的检测。结构简单，但对 凸轮磨损较大，用一段时间后会影响测试精度，故舍去。 方案三 该方案通过凸轮转动时压杆上下运动，已达到对垫圈检测的目的，结构较为简单，且容易控制行程，故采用它。 5.机器传动方案的拟定和比较 方案 1 10 机构的送料机构采用的是凸轮带动滑块 ， 此机构通过杆的往复左右运动，虽然能够满足运动的要求，但由于该机构有凸轮机构，导致在机构的运动路线的计算时非常复杂，而且凸轮机构易磨损，机构的平衡性不好，导致在机构 运动时，产生很大的噪声，而 且构件会损坏的非常快 。 机构的 止动 机构采用的是 凸轮与曲柄滑块的组合，结构简单，易于加工，但难以满足与检测装置的时间配合要求，而且对杆的强度要求较高，且传动角随着凸轮的转动而变化，传动效率低。 方案 2 11 该 机构的送料机构采用的是 曲柄滑块机构， 该机构结构简单，制造容易，安装方便，但机构间冲击较大 ， 稳定性小，有震动。不是很经济。 机构的 止动 机构采用的是 曲柄带动， 该机构由曲柄的转动带动杆上下摆动，从而带动止动销的运动，虽然满足机构运动要求，但对位置随时间变化规律确定较为困难，难以实现精确控制的要求 。 该 机构的 压杆 机构采用的是 凸轮 本机构通过凸轮转动式载物台上下移动，从而实现对垫圈的检测。结构简单，但对凸轮磨损较大，用一段时间后会影响测试精度，故舍去。 方案 3 12 该 机构的送料机构采用的是 皮带轮机构 轮每转动一周，将待测工件送到检测位置，等检测完毕后将工件送走，并把新的工件送来。 该方案结构合理，方便安装，满足运动要去， 而且传动平稳，冲击较小，选用本方案 机构的 止动 机构采用的是 凸轮机构， 通过凸轮的转动使止 动销上下移动，且结构简单，便于设计， 采用该方案。 该 机构的 压杆 机构采用的是 凸轮机构，具有急回作用 ， 只要正确选择参数 ， 就可满足行程速比系数 k和滑块 行程的要求。 通过凸轮转动时压杆上下运动， 已达到对垫圈检测的目的，结构较为简单，且容易控制行程，传动效率高，设计经济简便。 方案一：选用行星 轮系（如下图所示） 选用行星 轮系，其输出运动具有确定性，且传动效率高，结构简单，紧凑，精度高，便于装配。 选用行星 轮系 13 方案二：选用带传动与齿轮传动 带传动与齿轮传动 该方案优点是皮带轮制造简单，成本低，安装方便，但在此使用有严重的缺点，例如，传动比小，不能为整套设备提供优良的减速方案，若采用皮带轮传动，那么在调速方面，比例悬殊，制造成本高，有打滑现象，轴上受力较大。故舍去此方案。 方案三：涡轮蜗杆传动 14 由于蜗杆蜗轮啮合齿轮间的相对滑动速度较大 ,摩擦磨损大 ,传动效率较低 ,易出现发热现象 ,常需要用较贵的减磨耐磨材料来制造蜗轮 ,制造精度要求高，刀具费用昂贵，成本高。故不采用该方案。 6 .主运动机构尺度综合 凸轮设计 压杆机构凸轮 凸轮机构的最大优点是只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且响应快速，机构简单紧凑。正因如此，凸轮机构不可能被数控、电控等装置完全代替。 现代机械日益向高速发展，凸轮机构的运动速度也越来越高，因此，高速凸轮的设计，及其动力学问题的研究已引起普遍重视，并以提出了许多适于在高速条件下采用的推杆运动规律以及一些新型的凸轮机构。另一方面随着计算机的发展，凸轮机构的计算机辅助技术和制造已普遍的被应用，从而调高了设计和加工的速度及质量，这也为凸轮机构的更广泛应用创造了条件。 如图，按机构运动循环图设计压杆机构凸轮 位移时间曲线 15 止动销凸轮 位移时间曲线 齿轮设计 1）按照设计要求，原动件的转动周期是 1/16s，而检测周期是 10s， 16 因此推料机构的传动比是 160： 1，这由多级齿轮传动来实现。 2) 传动比分配，选用差动 轮系传动，根据传动比的分配原则，为使传动构件获得较小的尺寸，结构紧凑，采用传动比先小后大原则，因此确定齿轮齿数分别如下， Z1=40 Z2=50 Z3=18 Z2 =24 （ nH-n3） /nH=1-n3/nH=（ z2*z3） /(z1*z2 ) n3/nH=1-（ z2*z3） /（ z1*z2 ） =1/160 (z2*z3)/(z1*z2 )=(53*18)/(40*24)=159/160 取模数为 M=2 7 .主运动机构的运动分析 电机输出一定的转矩， 由差动轮系 减速后，带动带轮和凸 轮转动，凸轮转一周 ，垫圈被送入滑道后带轮停止动作，压杆始终处于最高点，止动销开始下降，当止动销挡住垫圈后压杆下降，直至压杆顶端通规开始检测，止动销上升，最后压杆返回，一次检测结束。 8. 主运动机构的动力分析 17 垫 圈内径检测装置是由带传动的推料机构及止动销构与压杆机构构成的，两者都属于轻载低速运动，因而他们对各构件之间力的相互作用要求并不太高。在止动机构和压杆机构中最大影响受力的因素是压力角的大小，这与设计时尺寸设计有密切关系，在低速运动中，尽可能减小压力角，增大传动角，保证各构件受力合理，运动平稳，从而提高运动效率。在机构选择及尺寸设计时，要充分考虑力的平稳性，从而在保证整体机构在平稳运转的同时，节省原材料，减少占用空间，提高机构整体寿命。最终达到机构经济实用耐用的真正目的。 9.机械系统运动循环图 送料机构 转动 压杆机构 最高点 下降 检测 上升 止动销机构 最低点 上升 最高点 下降 最低点 退料机构 最高点 下降 最低点 上升 0 2.5 5.0 7.5 10.课程设计小结 话说 经过九天 的奋战我们的课程设计终于完成了。 所谓养兵千日，用在一时。 在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这课堂上所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片 18 面。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验， 而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。 在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。 通过学习，也让我系统的复习了机械设计的相关知识，同时也明白了要将理论知 识和实践相结合，这样才能真正的掌握知识，提高自己的学习与实践的能力。也通过一步一步的设计，明白了整个过程连接性，需要有个整体的规划才能作好每步的分析，否则一步的脱节或者错误就直接导致走弯路，所作的无用功增加，耗时也随之增加不少。从制定传动方案，合理选择标准部件的 我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我 认为只有到真正会用的时候才是真的学会了 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。 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 。 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