近年来，由于机械设备行业，汽车工业等行业的迅速发展，推动了弹簧工业的产品设计制造工艺生产设备以及弹簧的材料等的发展。由于行业的需要，对于弹簧的检测以及分选设备的设计开发，是弹簧工业发展的必然趋势。弹簧分选机是安装在弹簧加工过程中的检测工艺工段线上。对此，本文是针对碟形弹簧分选机的设计，涉及到机械、电气等方面的技术，是一个典型的机电一体化系统设计，主要是碟形弹簧分选机的机构设计。结合目前所掌握的各项技术，旨在开发一套具有较高自动化水平，安全可靠，性价比高的数控自动碟形弹簧分选机。弹簧检测是其生产过程必不可少的工序，而测力是检测的主要内容之一。弹簧力参数直接影响弹簧的性能和工作状态。尤其是高精度弹簧以及需配对或者配套使用的弹簧，要求严格按力参数分选包装。　结合碟形弹簧的特点，本文旨在设计一种自动化数控机构，能够在生产碟形弹簧时，根据其弹性系数的不同，按照不同指标测试弹力，筛选出不同弹性系数的碟形弹簧，并且流入不同的落料箱，以达到碟形弹簧分选的目的。要求设计的试验机能按照试验标准要求进行连续运行，运动动力源采用电动机，其筛选的范围是根据碟形弹簧直径而定为50mm-100mm。

关键词碟形弹簧测力分选弹性系数电动机

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title Disc spring?force?mechanism design of?sorting machine

Abstract

In recent years, the rapid development of machinery industry, automobile industry and other industries, and promote the development of the product design and manufacturing process equipment and industrial spring material such as spring. Due to the need of the industry, for the spring testing and sorting equipment design and development, industrial development is the inevitable trend of spring. Spring sorter is installed in the spring of the detection processing section processes the line. In this regard, the design is a disc spring sorting machine design, which involves mechanical, electrical and other aspects of technology, is a typical mechatronic system design, primarily sorter disc spring mechanism design. Combined with the currently available technology, to develop a set of high level of automation, safe, reliable, cost-effective disc spring CNC automatic sorting machine. Spring testing is an essential step of its production process. One of the main load is detected. The spring force of the spring parameters directly affect the performance and operation. Especially in high-precision springs and spring required matching or supporting the use of force by demanding parameters sorting packaging.

Combining the characteristics of the disc spring, in the production of this paper is to design the disc spring, according to the different modulus of elasticity, elasticity test according to the different indicators screened different modulus of elasticity of the spring disc, and into a different tank falls to coned disc spring reaches the sorting purposes. Experimental design performance requirements in accordance with the design requirements of the standard test for continuous operation, the motive power source is an electric motor which is based on the range of screening the diameter of the disc spring is 50mm-100mm.

Keywords Disc spring force Dorting Dhe elastic coefficient The electric motor　　　　　　　　　　碟形弹簧是一种圆环垫片状的材质不同的金属机械配件，是一种结构简单、尺寸紧凑的弹性元件，又名贝勒维尔弹簧垫圈，是法国人贝勒维尔发明的。一般是通过相当数量的叠加来提供足够弹性伸展而发挥作用。由于有变刚度特性、承载能力大、缓冲减震性强并且易于获取不同弹性特性和安装紧凑等的特点，广泛应用于机械设备行业，汽图1-1 碟形弹簧结构示意由于机械设备行业，汽车工业等行业的迅速发展，推动了弹簧工业的产品设计制造工艺生产设备以及弹簧的材料等的发展。由于行业的需要，碟形弹簧的合格与不合格，弹性系数不同的检验至为重要。碟形弹簧产量的增加也导致碟形弹簧分选工作量的增加。因此碟形弹簧测力分选机的设计，既能很好的按弹性系数分成几类，又能提高检测效率。

1.2 工作原理　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　结合碟形弹簧的特点，在生产碟形弹簧时，根据其弹性系数的不同，按照不同指标测试弹力，筛选出不同弹性系数的碟形弹簧，并且流入不同的落料箱，以达到碟形弹簧分选的目的。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　碟形弹簧测力分选机由上料装置、控制系统、测力机构、分选机构组成。上料装置又分为自动上料装置和手动上料装置，手动上料装置工作效率低下，而自动上料装置效率高。将需要测力分选的碟形弹簧放入自动上料装置，自动上料装置通过传送带传送并由气缸推送使得弹碟形簧有序地推入碟形弹簧定位装置，工作台转动使碟形弹簧进入待测力点，以待检测。测力机构由加力装置和称重传感器等零件组成，压杆由液压缸组成，液压缸推动向下压弹簧，直到达到预定的弹簧变形量时停止，称重传感器输出检测的值，控制系统通过测侧值判断弹簧是否合格，为哪一组弹簧，通过分选机构的气压缸推出，将其送入相应的料箱。

1.3 国外分选机研究现状　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　在分选机研究方面，国外的公司起步较早，美国 ESM 公司及 Sortxe 公司分别于20 世纪 30 年代及 40 年代研制了这种设备，并根据市场需要不断推陈出新。日本佐竹公司于 1979 年首次推出这种产品，且目前生产的 GS 系列大米色选机性能优越，技术指标稳定，得到了广泛的应用。日本安西制作所一直着力于分选技术的研究，2002 年 4 月成功开发出世界首创的用于分选低粘度小麦的专用分选机AU，2004 年开发并生产搭载高速 CCD(ChargeCoupledDeviee)的大型号色选机。另外从事分选机研究的公司还有美国布勒集团及英国和瑞士的一些粮食加工设备生产企业。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　因此早期的分选机主要运用在农副产品如水果、谷物类等分选上。随着工业化速度加快，在二十世纪四五十年代弹簧分选机运用与发展，但也仅限于像飞机油门弹簧等高精度分选场合。同时一些弹簧专业生产厂也根据自身需要开发了一些以单一要素为主要分选体的分选设备。如瑞典的 Tekno – Detaljer 公司于 1970 年开发的弹簧分选机。该类分选机虽在精度上具有较大的优势，但由于其大多结构简单，且分选单一，因此仅适合一些实验性和小加工生产上作为检测使用。目前国外市场上有两种弹簧分选机——高精度型与高速度型；高精度型弹簧分选机用来分选那些分检精度要求很高的弹簧，如喷气飞机的油门弹簧，该弹簧的每个变形即对应一个飞行速度。因此，这种弹簧对精度要求十分苛刻，但这种分选机的分选速度很低，一般低于每分钟 4 件，不适合大批量弹簧生产的需要。高速度型弹簧分选机主要为大批量弹簧生产商研制的专用分选机，如英国Testometric 公司研制的 Testometric AT-S 机，这种分选机在速度上能达到较高的要4求，但高昂的费用使的大多数的企业都无法接受。2 方案的选择与设　　结合碟形弹簧的特点，在生产碟形弹簧时，根据其弹性系数的不同，按照不同指标测试弹力，筛选出不同弹性系数的碟形弹簧，并且流入不同的落料箱，以达到碟形弹簧分选的目的。主要的设计难点在于碟形弹簧定位机构、测力机构和分选机构的结构设计。

2.2 设计思想和思路　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　根据碟形弹簧的外观特性，本文选择如图2-1所示的传送带上料方式。传送带将碟形弹簧由左往右传送，当到达指定位置时气压缸依次将碟形弹簧推送到托盘的定位工位上，完成上料弹簧分选机定位机构的设计计算，是分选机机械结构设计的中心问题，也是决定分选机性能的关键之一　　　　　目前碟形弹簧的定位方式一般分为两种，分别是固定式和运动式。固定式即指工件相对工位固定，在测试过程中，工位的数量不小于工件数量，工件一直与工位相对固定直到这个工件检测结束。运动式定位是指运用外力使弹簧在检测过程中运动直到检测完毕。固定式定位法有利于检测台结构布局的整体性，但固定式定位法限制了工件的运动速度，降低了设备的整体运行效率。而运动式定位法虽然在整体性方面不及固定式，但在运行的效率以及可控性方面却比固定式大大提高，且在连接上位传送机构与下位分选装置提供了良好衔接点。

查询和浏览了大量相关资料之后，参考了圆柱螺旋弹簧分选机的设计，选出了几种定位方式进行参考比较　　　　图2-2，2-3所示是一种定位方式推固定双进的定位系统结构图，图中数字的意义分别为：1支撑板、2检测元件、3被测元件、4定位架、5小气缸、6小气缸座、7大气缸、8工作台。大气缸推动小气缸往返运动，到达设定位置后小气缸带动定位架将被测弹簧带到下一工位，如此循环往复工作。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

图2-4所示的机械传送定位机构由转位油缸、分度板、三只爪（弹簧加压）、控制凸轮、转位工作盘等五个部件组成。齿轮上的一号爪卡入分度盘上的一个槽中，转位油缸带动一号爪转动，一号爪带动分度盘转动，带动转动轴转盘转位，当转盘转过45度时，二号爪与三号爪同时卡入分度板上的两个相应槽内。此时，转位工作台保持不动，弹簧进入待测位置，然后，测力机构作压缩运动，转位油缸退回，一号爪卡入分度板的另一相应槽内，控制凸轮挡回二号爪的爪尖，使二号爪与分度板隔开。测力油缸活塞退回原位，进毕业设计是本科阶段一次非常重要的而且难得的学习经历，它跟课程设计一样是将理论学习和实际相结合的学习过程，但是它比课程设计历时更长，运用的知识更多，考察的东西更多，对个人的学习能力和思维能力都是一场考验。

　通过这次碟形弹簧测力分选机机构设计，我努力的从固定的理论学习，固定的思维中跳脱出来，运用自己本科四年所学习到的相关知识，解决实际的机械设计问题，同时我也发挥自己浏览文献资料，筛选有用的信息，从整体机构的设计出发，再逐步细化到局部、零件的设计，反复对比斟酌修改，最终定下了本论文所阐述的设计。在此期间，我的动手制图能力得到提升，思考问题并且解决问题的能力得到锻炼，并且抗压能力，毅力以及追求完美的品质都得到一定的提升。这些正是毕业设计所要考察的地方以及最终目的虽然毕业设计考察的东西比较多，真正实施起来也比较繁琐，但是自打开始以来，我乐在其中，各种零部件的设计，各种标准件的选用，反复的斟酌查找资料，接触到很多上课时候接触不到的知识。而机构的设计装配，也在自　在设计期间，轴的配合带动整个托盘转动这部分是最头疼的地方，但是我坚持不懈，反复的修改试验，查找资料，询问周建华老师，最终定案的时候兴奋的差点蹦起来。自此我得出，再大的困难也抵不过人的坚持人的一生都该在不断的学习不断的进步，这一次的毕业设计让我积累了更多的专业知识，也检验了我伦理与实践结合的能力，让我受益匪浅。

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内容简介：: 碟形弹簧测力分选机技术要求：FXJ.01闫相宜1、表面不得有划痕擦伤等表面缺陷。扬州大学广陵学院机械81001班2、所有相对运动的零件，要求运动自如，不得有卡死现象存在。项目号零件号说明数量30推子129GBT1096-2003普通平键A型1436128托盘FXJ.01.08127压头126液压缸座FXJ.01.07125机座FXJ.01.06124GBT6170-20001型六角螺母A级和B级M101623小套122GBT301-1995推力球轴承51208121小齿轮盖120GBT1096-2003普通平键A型823119GBT5783-2000六角头螺栓全螺纹M530518圆柱齿轮1362117GBT5783-2000六角头螺栓全螺纹M8252616Z2涨紧套115电动机座FXJ.01.05114圆柱齿轮342113伺服电机0.75112轴承盖FXJ.01.04111GBT5783-2000六角头螺栓全螺纹M10701610腿49气压缸支架底座FXJ.01.0338气缸底座子1 气缸座FXJ.01.022 CS1_G感应开关型号 - CS1-G2 SDA_25_M8x1_25SDA SSA STA Series - Nut - Nut2 SDAS_25x120_B120_rSDA SSA STA Series - Rod - Rod1 SDAS_25x120120_bSDA SSA STA Series - Body - Body17气缸SDAS_25x120_B_G_2_0_SDA SSA STA - Compact Cylinder36轴FXJ.01.0115托盘盖14GBT5781-2000六角头螺栓全螺纹C级M53063GBT6171-20001型六角螺母细牙A级和B级M8142GBT276-94深沟球轴承6211-ZN2 零件31 HSG_63_25.step11液压缸63-25-01替代描校描图借(通)用件登记零件代号版本校核654321DCBA564123DCBA审核设计标记处数分区更改文件号签名年月日工艺标准化批准阶段标记共张第张重量比例日期签字底图总号旧底图总号主管设计 900 AA302265182716617A-A1189415324121023251921221413287201 760 1104 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 125 2XM8 75 10 72 140.5 替代1234AB4321BA审核校核设计标记处数分区更改文件号签名年月日工艺标准化批准阶段标记共张第张重量比例日期签字底图总号旧底图总号描校描图借(通)用件登记零件代号版本主管设计1:2气压缸支架底座FXJ.01.03Q235扬州大学广陵学院机械81001班 65 2XM8 69 28 153 10 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 R10 2X5.5 50 28 10.5 8 17 AA 32 替代1234AB4321BA审核校核设计标记处数分区更改文件号签名年月日工艺标准化批准阶段标记共张第张重量比例日期签字底图总号旧底图总号描校描图借(通)用件登记零件代号版本主管设计2：1气压缸底座FXJ.01.02Q235A-A 3 R2 扬州大学广陵学院机械81001班PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建技术要求：1、45钢调质处理，Hrc2832。2、表面粗糙度为6.3。扬州大学广陵学院机械81001班替代1234AB4321BA审核校核设计标记处数分区更改文件号签名年月日工艺标准化批准阶段标记共张第张重量比例日期签字底图总号旧底图总号描校描图借(通)用件登记零件代号版本主管设计1：4液压缸座FXJ.01.0745钢 20 20 40 40 20 100 4XM8 75 65 18 123 200 150 40 120 16 63 60 4X9 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 63.6 28.2 100 40 20 技术要求：1、其余表面粗糙度为6.3。2、锐边去毛刺。扬州大学广陵学院机械81001班替代1234AB4321BA审核校核设计标记处数分区更改文件号签名年月日工艺标准化批准阶段标记共张第张重量比例日期签字底图总号旧底图总号描校描图借(通)用件登记零件代号版本主管设计1：1电动机座FXJ.01.05Q235C1 4XM6 22 140 120 105 45 64 10 3.2C1 4XM8 90 10 3.2 90 115 C1 10 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建其余技术要求：1、倒角均为C1。扬州大学广陵学院机械81001班6.3替代1234AB4321BA审核校核设计标记处数分区更改文件号签名年月日工艺标准化批准阶段标记共张第张重量比例日期签字底图总号旧底图总号描校描图借(通)用件登记零件代号版本主管设计1：1轴承盖FXJ.01.0445钢A-A3.23.2 86 R1 55 +0.300.20 R1 160 100 -0.1000.020 10 19 160 6XM8均布 R65 AAPDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建扬州大学机械工程学院毕业设计（论文）任务书教科部：机械电子专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：闫相宜学号： 100007138 毕业（论文）题目：碟形弹簧测力分选机结构设计起迄日期： 2014.2.172014.5.10 设计（论文）地点：指导老师：周建华专业负责人：宋爱平发任务书日期： 2014年 2 月 17 日任务书填写要求1、毕业设计（论文）任务书由指导老师根据各课题的具体情况填写，经学生所在专业的负责人审查、学院分管领导签字后生效。此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生；2、任务书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（可在本学院网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴；3、任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业的教科部及学院主管领导审批后方可重新填写；4、任务书内有关“教科部”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号，不能只写最后2位或1位数字；5、任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标GB 7714-87文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性；6、有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408-94数据元和交换格式、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“2005年3月21日”或“2005-03-21”。毕业设计（论文）任务书1本毕业设计（论文）课题应达到的目的：通过该课题的毕业设计可以使学生在综合运用所学的机械结构设计的知识，解决设计中的问题，着重培养学生的设计能力，以及独立解决和分析问题的能力。通过碟形弹簧测力分选机结构设计，让学生获得一定的设计能力。 2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：1）查阅文献资料15篇以上、翻译不少于五千印刷符的英文资料；2）碟形弹簧测力分选机结构方案论证；3）碟形弹簧测力分选机结构设计，绘制图纸；4）碟形弹簧测力分选机结构分析；5）碟形弹簧测力分选机结构设计说明书。3对本毕业设计（论文）课题成果的要求（包括毕业设计论文、图表、实物样品等）：1）碟形弹簧测力分选机结构全套图纸；一套2）碟形弹簧测力分选机结构分析计算报告；一份3）碟形弹簧测力分选机结构设计说明书；一份4）翻译不少于5000印刷符的英文资料。一份4主要参考文献：（1） MinoruHamada,Yasuyuki Seguchi. On the Strength of a Disk Spring（2）谢一明. 弹簧自动测力分选包装机M/OL. 2014-3-20. .（3）谢一明. 郭志勇. 弹簧自动测力分选包装机 J. 包装与食品机械, 1995年, 第13卷(第1期).（4）邹安阳等. 弹簧分选机的机构设计及控制原理研究M/OL. 2014-3-20. .（5）吕俊. 嵌入式弹簧负荷测控系统的研制M/OL. 2014-3-20. .（6）王英浩, 李文斌, 王川云, 等. 基于有限元的航天器用碟形弹簧优化设计J. 导弹与航天运载技术, 2013年(第6期总第329期).（7）李祝强. 数控自动圆柱螺旋弹簧分选机的研究与设计 D. 重庆大学机械工程学院 , 二0一0年五月 .（8）冯宗德. 弹簧参数自动检测仪M/OL. 2014-3-20. .（9）易先忠. 碟形弹簧基本特性参数分析 J. 石油机城, 1995年, 第23卷(第3期 ).（10）王晓波. 碟形弹簧的力学性能研究D. 郑州大学 , 2007年.（11）李光梅. 水果机器视觉重量综合分选机机械系统及称重模块的设计D. 山东：山东农业大学硕士学位论文，2008.（12）卞宗林,等.国内弹簧高新技术(材料)的发展J.弹簧工程,2000,(4):3-5.（13）王清提. 小尺寸碟形弹簧的测力J. 航天工艺 , 1988年8月 (第4期).（14） McLean, R.P.: Approximation theory for stochastic variational and Ky Fan inequalities in finite dimensions. Annals of Operations Research 44(1), 4361 (2006)（15）（英）监凯维奇，（美）泰勒有限元方法（第5版）第1卷：基本原理清华大学出版社毕业设计（论文）任务书5、本毕业设计（论文）课题工作进度计划起止日期工作内容2.173.13.23.203.213.314.14.104.114.204.214.305.15.101）资料收集、翻译 2）碟形弹簧测力分选机结构方案比较 3）碟形弹簧测力分选机结构设计 4）碟形弹簧测力分选机结构图纸绘制 5）碟形弹簧测力分选机结构分析计算 6）碟形弹簧测力分选机结构设计说明书 7）编写毕业设计报告所在专业审核意见：负责人：年月日学院意见：院长：年月日扬州大学机械工程学院毕业设计（论文）前期工作材料学生姓名：闫相宜学号： 100007138 教科部：机械电子专业：机械设计制造及其自动化设计（论文）题目：碟形弹簧测力分选机结构设计指导老师：周建华材料目录序号名称数量备注1毕业设计（论文）选题、审题表12毕业设计（论文）任务书13毕业设计（论文）实习调研报告14毕业设计（论文）开题报告（含文献综述）15毕业设计（论文）外文资料翻译（含原文）16毕业设计（论文）中期检查表1 2014 年 2 月 17 日扬州大学机械工程学院本科生毕业设计（论文）选题、审题表学院机械学院选题教师姓名周建华专业机械设计制造及其自动化专业技术职务副教授申报课题名称碟形弹簧测力分选机结构设计课题性质ABCDE课题来源ABCD课题简介弹簧测力分选机是对大量生产的弹簧依据其弹性系数不同，按照设定的指标进行测试，筛选出合格与不合格产品，自动流入不同料箱，用于不同场合。设计（论文）要求（包括应具备的条件）本课题要求针对碟形弹簧设计一个测力分选机的结构设计。课题预计工作量大小大适中小课题预计难易程度难一般易所在专业审定意见：负责人（签名）：年月日院主管领导意见：签名：年月日说明：1、该表作为本科学生毕业设计（论文）课题申报时专用，由选题教师填写，经所在专业有关人员讨论，负责人签名后生效；2、有关内容的填写见背面的填表说明，并在表中相应栏打“”课题一旦被学生选定，此表须放在“毕业设计（论文）资料袋”中存档。填表说明1、该表的填写只针对1名学生做毕业设计（论文）时选择使用，如同一课题由2名及2名以上同学选择，应在申报课题的名称上加以区别（加副标题），并且在“设计（论文）要求”一栏上加以体现。2“课题性质”一栏：A、工程设计；B、实验研究；C、软件工程（如CAI课题等）；D、理论探讨；E、其它。3、“课题来源”一栏：A、自然科学基金与部、省、市级以上科研课题；B、企、事业单位委托课题；C、校、院（系）级基金课题；D、自拟课题。4、“课题简介”一栏：主要指研究设计该课题的背景介绍及目的、意义。5、“设计（论文）要求（包括应具备的条件）”一栏：主要指本课题技术方面的要求，而“条件”指从事课题必须具备的基本条件（如仪器设备、场地、文献资料等）。扬州大学机械工程学院毕业设计（论文）中期检查表学生姓名闫相宜学号100007138指导教师周建华选题情况课题名称碟形弹簧测力分选机结构设计难易程度偏难适中偏易工作量较大合理较小符合规范化的要求任务书有无开题报告有无外文翻译质量优良中差学习态度出勤情况好一般差工作进度快按计划进行慢中期工作汇报及解答问题情况优良中差中期成绩评定：所在专业意见：负责人年月日参考文献（1） MinoruHamada,Yasuyuki Seguchi. On the Strength of a Disk Spring（2）谢一明. 弹簧自动测力分选包装机M/OL. 2014-3-20. .（3）谢一明. 郭志勇. 弹簧自动测力分选包装机 J. 包装与食品机械, 1995年, 第13卷(第1期).（4）邹安阳等. 弹簧分选机的机构设计及控制原理研究M/OL. 2014-3-20. .（5）吕俊. 嵌入式弹簧负荷测控系统的研制M/OL. 2014-3-20. .（6）王英浩, 李文斌, 王川云, 等. 基于有限元的航天器用碟形弹簧优化设计J. 导弹与航天运载技术, 2013年(第6期总第329期).（7）李祝强. 数控自动圆柱螺旋弹簧分选机的研究与设计 D. 重庆大学机械工程学院 , 二0一0年五月 .（8）冯宗德. 弹簧参数自动检测仪M/OL. 2014-3-20. .（9）易先忠. 碟形弹簧基本特性参数分析 J. 石油机城, 1995年, 第23卷(第3期 ).（10）王晓波. 碟形弹簧的力学性能研究D. 郑州大学 , 2007年.（11）李光梅. 水果机器视觉重量综合分选机机械系统及称重模块的设计D. 山东：山东农业大学硕士学位论文，2008.（12）卞宗林,等.国内弹簧高新技术(材料)的发展J.弹簧工程,2000,(4):3-5.（13）王清提. 小尺寸碟形弹簧的测力J. 航天工艺 , 1988年8月 (第4期).（14） McLean, R.P.: Approximation theory for stochastic variational and Ky Fan inequalities in finite dimensions. Annals of Operations Research 44(1), 4361 (2006)闫相宜2014/5/30模拟对象为托盘日期: 2014年5月30日设计员: 闫相宜算例名称: SimulationXpress Study分析类型: 静态Table of Contents说明1假设2模型信息2材料属性3载荷和夹具4网格信息5算例结果7结论10说明托盘受63液压缸所带动的压头下压假设模型信息模型名称: 托盘当前配置: 默认实体文档名称和参考引用视为容积属性文档路径/修改日期倒角4实体质量:63.4609 kg体积:0.00813602 m3密度:7800 kg/m3重量:621.917 NC:UsersAdministratorDesktop碟形弹簧分选机机构5.29托盘.SLDPRTMay 30 14:03:47 2014材料属性模型参考属性零部件名称:45模型类型:线性弹性同向性默认失败准则:最大 von Mises 应力屈服强度:185 N/mm2张力强度:350 N/mm2SolidBody 1(倒角4)(托盘)载荷和夹具夹具名称夹具图像夹具细节固定-1实体:1 面类型:固定几何体载荷名称装入图象载荷细节力-1实体:1 面类型:应用法向力值:7000 N网格信息网格类型实体网格所用网格器: 标准网格自动过渡: 关闭包括网格自动环: 关闭雅可比点4 点单元大小20.1159 mm公差1.0058 mm网格品质高网格信息 - 细节节点总数18595单元总数9995最大高宽比例59.697单元 (%)，其高宽比例 101.02扭曲单元(雅可比)的 %0完成网格的时间(时;分;秒): 00:00:03计算机名: YANXY算例结果名称类型最小最大StressVON:von Mises 应力0.00382624 N/mm2 (MPa)节: 620274.8107 N/mm2 (MPa)节: 18527托盘-SimulationXpress Study-应力-Stress名称类型最小最大DisplacementURES:合位移0 mm节: 10.203761 mm节: 113托盘-SimulationXpress Study-位移-Displacement名称类型Deformation变形形状托盘-SimulationXpress Study-位移-Deformation名称类型最小最大Factor of Safety最大 von Mises 应力2.47291 节: 1852748350.3 节: 6202托盘-SimulationXpress Study-安全系数-Factor of Safety结论合格使用 SolidWorks Simulation 进行分析模拟对象为托盘10文献综述前言碟形弹簧是一种圆环垫片状的材质不同的金属机械配件，是一种结构简单、尺寸紧凑的弹性元件。一般是通过相当数量的叠加来提供足够弹性伸展而发挥作用。由于有变刚度特性、承载能力大、缓冲减震性强并且易于获取不同弹性特性和安装紧凑等的特点，广泛应用于机械设备行业，汽车工业，石油工业以及航天工业等领域，很大范围取代了圆柱形螺旋弹簧。碟形弹簧一般由金属带材、板材或锻造坯料冲压而成，其几何构型为截面呈浅圆锥状的轴对称回转体。如图所示近年来，由于机械设备行业，汽车工业等行业的迅速发展，推动了弹簧工业的产品设计制造工艺生产设备以及弹簧的材料等的发展。由于行业的需要，对于弹簧的检测以及分选设备的设计开发，是弹簧工业发展的必然趋势。弹簧分选机是安装在弹簧加工过程中的检测工艺工段线上。对此，本设计是碟形弹簧分选机的设计，其涉及到机械、电气等方面的技术，是一个典型的机电一体化系统设计，主要是碟形弹簧分选机的机构设计。结合目前所掌握的各项技术，旨在开发一套具有较高自动化水平，安全可靠，性价比高的数控自动碟形弹簧分选机。弹簧检测是其生产过程必不可少的工序。测力是检测的主要内容之一。弹簧力参数直接影响弹簧的性能和工作状态。尤其是高精度弹簧以及需配对或者配套使用的弹簧，要求严格按力参数分选包装。这类弹簧大批量生产时，用手工在测力仪上测试存在如下间题：（1）易产生操作误差，包括有测量位移误差，工件偏置误差，操作速度变化而产生的附加动载荷、操作手柄在测试读数时因抖动或松动引起的误差;（2）易产生读数误差，指针摆动惯性，操作者疲劳观察错觉等引起的误差。目前国内市场上能见到的弹簧分选机大多数都是国外厂家开发生产的，国内各弹簧生产设备及检测设备生产的研究较少，因此本设计可提高我国弹簧检测分选设备在全世界中的竞争力。我国自八十年代初开始研制自动测力装置，至今还未有令人满意的结果，究其原因可归纳为如下几点。（1）没排除受检弹簧与定位元件表面在测力过程中的摩擦力的影响及机械动作、液压装置冲击所引起的附加动载荷的影响; （2）没有很好地消除测力装置本身的加工和安装误差; （3）受传感器精度影响及分选控制误动影响; （4）大多数机型不能同时完成自动测力和分选功能。由于手工操作检验及现有测力分选机的缺陷，严重影响产品质量和检验效率。所以本文主要研究快速准确的碟形弹簧分选机。国内各弹簧生产设备及检测设备生产厂均未研制出高效实用的弹簧分选机。国外市场上能见的分选机类型为两种高精度型和高速度型;高精度型弹簧分选机主要用来分选那些精度要求很高的弹簧，如喷气飞机的油门弹簧，该弹簧的每一个变形对应相应的飞行速度。因此，对这种弹簧的分检要求十分苛刻，该弹簧的静态负荷精度达要求达到0.3%以上，位移精度要求小于0.02mm，需要用到高精度型弹簧分选机才能满足要求，但这种分选机的分选速度很低，一般低于每分钟8件，不适合大批量弹簧生产的需要fZl。国内很多弹簧生产及检测设备生产厂针对各自的需求研发了一些弹簧分选设备，如基于重力的弹分选机、基于尺寸的弹簧分选机、基于压力的弹簧分选机，这些设备在功能和性价比上都还和国外同类产品有一定差距。因此研究自动弹簧分选机技术，研制开发自动化程度高、运行经济、高速高效的自动弹簧分选设备以替代进口产品及国内同类产品的不足，对适应我国汽摩行业发展和弹簧自动分选，以及推动整个工业自动化装备国产化具有十分重要的意义。在分选机研究方面，国外公司起步较早。美国、日本、英国、瑞士的一些粮食加工设备生产企业从事此项研究。因此早期的分选机主要运用在农副产品如水果、谷物类等分选上。随着工业化速度加快，在二十世纪四五十年代弹簧分选机运用与发展，但也仅限于像飞机油门弹簧等高精度分选场合。同时一些弹簧专业生产厂也根据自身需要开发了一些以单一要素为主要分选体的分选设备。如瑞典的 Tekno Detaljer 公司于 1970 年开发的弹簧分选机。该类分选机虽在精度上具有较大的优势，但由于其大多结构简单，且分选单一，因此仅适合一些实验性和小加工生产上作为检测使用。相对国外而言，国内分选机的研究还处于起步阶段，用于成品的还很少，目前主要是引进或者改造国外的分选机。国内生产弹簧分选机的主体企业并不多，只是一些企业主要依据自身的要求研发相应的自动化程度较低的、分选比较单一的分选机，如杭州宝威机械厂研制的弹簧分选机，该机在设计上采用工位旋转方式，速度与弹簧定位成为关键，速度过快弹簧可能在惯性下飞出工位，速度过低则达不到设计要求，且圆盘式结构使得圆盘转到的惯性难以控制。针对此种情况国内一些科研机构和大专院校结合实际也做了相关的研究工作，如湖北工业大学与武汉科技学院合作研发的数控弹簧高速自动分选机，该项目研究的数控弹簧高速自动分选机，开发了检测系统抗漂移、抗干扰和变频传动高速分度系统；研制了快速采集和快速滤波系统；确定了数据特征值，开发了计算机快速弹簧检测图形分析及检测软件，但在速度与弹簧分组值上还有待提高。本设计研究的碟形弹簧分选机结构主要采用了工位旋转工作模式与落料旋转的分选方法。工位旋转工作模式是弹簧相对于工位是不动的，故结构的整体性是很好的，但是弹簧的重力作用在固定工位上，故限制了检测的速度。落料旋转的分选结构设计，不仅结构简单而且噪音小等优点。方案比较通过分析国内外分选机的研究现状，结合国内企业生产实际需求，总结国内外弹簧弹簧分选机的优点与不足，可知碟形弹簧分选机关键技术主要集中在以下四个方面:碟形弹簧定位、分选机构设计、电机控制、系统分选精度。本设计主要研究碟形弹簧分选机的碟形弹簧的定位以及机构设计。不同的结构决定了分选机的性能的差异。碟形弹簧分选机机械结构的可靠与合理性是保障整机运行平稳、可靠以及运行精度的核心组成部分。机械结构部分主要由圆柱螺旋弹簧测定台、分选分装结构及机架构成。目前碟形弹簧定位方案大致分为两种类型，一种是碟形弹簧固定式，另一种是碟形弹簧运动方式。固定式即指工件相对工位固定，工位的数量不小于工件数量，在检测工序过程中工件始终保持与工位的相对固定直到这个工位检测完毕。固定式的方法有利于检测台结构布局整体性，但由于利用弹簧自身重力作用固定在工位上，随着工位运动必将限制运动的速度，降低了整个设备运行效率。碟形弹簧运动方式是指利用外力促使碟形弹簧在检测流程中运动，直至检测完毕送入分选框内。该方式在结构不及固定式的整体性，但在运行效率可控性方面得到极大提高，且在连接上位传送机构与下位分选装置提供了良好衔接点。考虑两种定位方案利弊，综合方案一的整体机构性与方案二的可控性，采用了双推固定双进的定位工作模式。分选机分选机构在保障有效落料方面起着核心控制作用，关键在于使碟形弹簧准确快速的分装在分选框内。国内外在这方面的研究时间相对较早，运用方式也越来越灵活多变。具有代表性的分别运用在农业上的种子分选滚筒式、苹果分选链条式，其次就是利用分选物料自身特性设计分选机构落料筒动定方式。滚筒式与链条式原理相同，仅在结构上有差别，都能适应大量自动化生产的要求且效率也高，但由于结构庞大以及是以大量的摩擦传动为基础，因此在设备运行过程中噪音大、资源消耗大，不适用于体积小、重量轻的离合器弹簧的分选。落料筒动定方式有效运用了弹簧自身要素特点，在此基础上而设计的两种不同的分选方式。落料筒旋转的方式相对与固定方式在结构与防噪上更具有独特优势，利用步进电机带动落料筒旋转不仅结构简单，且步进电机自身可控制好与运行噪音小等特点综上各方案比较，最终选择如下图送料方式及定位方式：此送料装置的设计要求是将受检弹簧逐个连续地输送给测力系统。设计方案是用一分料盘逐个将受检弹簧从料斗中取出并输送出去。用SolidWorks绘制三维图，用ansys对主要受力零件进行结构分析，确保分选机机构的稳定性。扬州大学闫相宜2014/5/31模拟对象为液压缸座日期: 2014年5月31日设计员: 闫相宜算例名称: SimulationXpress Study分析类型: 静态Table of Contents假设2模型信息2材料属性3载荷和夹具4网格信息5算例结果7 假设模型信息模型名称: 液压缸座当前配置: 默认实体文档名称和参考引用视为容积属性文档路径/修改日期凸台-拉伸4实体质量:16.0212 kg体积:0.002054 m3密度:7800 kg/m3重量:157.008 NC:UsersAdministratorDesktop碟形弹簧分选机机构5.31液压缸座.SLDPRTMay 30 22:23:18 2014材料属性模型参考属性零部件名称:45模型类型:线性弹性同向性默认失败准则:最大 von Mises 应力屈服强度:1.85e+008 N/m2张力强度:3.5e+008 N/m2SolidBody 1(凸台-拉伸4)(液压缸座)载荷和夹具夹具名称夹具图像夹具细节固定-1实体:4 面类型:固定几何体载荷名称装入图象载荷细节力-1实体:1 面类型:应用法向力值:7000 N网格信息网格类型实体网格所用网格器: 标准网格自动过渡: 关闭包括网格自动环: 关闭雅可比点4 点单元大小12.7142 mm公差0.635711 mm网格品质高网格信息 - 细节节点总数18606单元总数10941最大高宽比例5.2266单元 (%)，其高宽比例 100扭曲单元(雅可比)的 %0完成网格的时间(时;分;秒): 00:00:03计算机名: YANXY算例结果名称类型最小最大StressVON:von Mises 应力12840.2 N/m2节: 80018.57198e+007 N/m2节: 3液压缸座-SimulationXpress Study-应力-Stress名称类型最小最大DisplacementURES:合位移0 mm节: 10.918231 mm节: 1569液压缸座-SimulationXpress Study-位移-Displacement名称类型Deformation变形形状液压缸座-SimulationXpress Study-位移-Deformation名称类型最小最大Factor of Safety最大 von Mises 应力2.1582 节: 314407.9 节: 8001液压缸座-SimulationXpress Study-安全系数-Factor of Safety使用 SolidWorks Simulation 进行分析模拟对象为液压缸座10扬州大学机械工程学院毕业设计（论文）开题报告学生姓名：学号：专业：机械设计制造及其自动化设计（论文）题目：碟形弹簧测力分选机结构设计开题报告填写要求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GB/T 7408-94数据元和交换格式、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“2005年3月21日”或“2005-03-21”。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：碟形弹簧是一种圆环垫片状的材质不同的金属机械配件，是一种结构简单、尺寸紧凑的弹性元件。一般是通过相当数量的叠加来提供足够弹性伸展而发挥作用。由于有变刚度特性、承载能力大、缓冲减震性强并且易于获取不同弹性特性和安装紧凑等的特点，广泛应用于机械设备行业，汽车工业，石油工业以及航天工业等领域，很大范围取代了圆柱形螺旋弹簧。碟形弹簧一般由金属带材、板材或锻造坯料冲压而成，其几何构型为截面呈浅圆锥状的轴对称回转体。如图所示近年来，由于机械设备行业，汽车工业等行业的迅速发展，推动了弹簧工业的产品设计制造工艺生产设备以及弹簧的材料等的发展。由于行业的需要，对于弹簧的检测以及分选设备的设计开发，是弹簧工业发展的必然趋势。弹簧分选机是安装在弹簧加工过程中的检测工艺工段线上。对此，本设计是碟形弹簧分选机的设计，其涉及到机械、电气等方面的技术，是一个典型的机电一体化系统设计，主要是碟形弹簧分选机的机构设计。结合目前所掌握的各项技术，旨在开发一套具有较高自动化水平，安全可靠，性价比高的数控自动碟形弹簧分选机。弹簧检测是其生产过程必不可少的工序。测力是检测的主要内容之一。弹簧力参数直接影响弹簧的性能和工作状态。尤其是高精度弹簧以及需配对或者配套使用的弹簧，要求严格按力参数分选包装。这类弹簧大批量生产时，用手工在测力仪上测试存在如下间题：（1）易产生操作误差，包括有测量位移误差，工件偏置误差，操作速度变化而产生的附加动载荷、操作手柄在测试读数时因抖动或松动引起的误差;（2）易产生读数误差，指针摆动惯性，操作者疲劳观察错觉等引起的误差。目前国内市场上能见到的弹簧分选机大多数都是国外厂家开发生产的，国内各弹簧生产设备及检测设备生产的研究较少，因此本设计可提高我国弹簧检测分选设备在全世界中的竞争力。我国自八十年代初开始研制自动测力装置，至今还未有令人满意的结果，究其原因可归纳为如下几点。（1）没排除受检弹簧与定位元件表面在测力过程中的摩擦力的影响及机械动作、液压装置冲击所引起的附加动载荷的影响; （2）没有很好地消除测力装置本身的加工和安装误差; （3）受传感器精度影响及分选控制误动影响; （4）大多数机型不能同时完成自动测力和分选功能。由于手工操作检验及现有测力分选机的缺陷，严重影响产品质量和检验效率。所以本文主要研究快速准确的碟形弹簧分选机。国内各弹簧生产设备及检测设备生产厂均未研制出高效实用的弹簧分选机。国外市场上能见的分选机类型为两种高精度型和高速度型;高精度型弹簧分选机主要用来分选那些精度要求很高的弹簧，如喷气飞机的油门弹簧，该弹簧的每一个变形对应相应的飞行速度。因此，对这种弹簧的分检要求十分苛刻，该弹簧的静态负荷精度达要求达到0.3%以上，位移精度要求小于0.02mm，需要用到高精度型弹簧分选机才能满足要求，但这种分选机的分选速度很低，一般低于每分钟8件，不适合大批量弹簧生产的需要fZl。国内很多弹簧生产及检测设备生产厂针对各自的需求研发了一些弹簧分选设备，如基于重力的弹分选机、基于尺寸的弹簧分选机、基于压力的弹簧分选机，这些设备在功能和性价比上都还和国外同类产品有一定差距。因此研究自动弹簧分选机技术，研制开发自动化程度高、运行经济、高速高效的自动弹簧分选设备以替代进口产品及国内同类产品的不足，对适应我国汽摩行业发展和弹簧自动分选，以及推动整个工业自动化装备国产化具有十分重要的意义。在分选机研究方面，国外公司起步较早。美国、日本、英国、瑞士的一些粮食加工设备生产企业从事此项研究。因此早期的分选机主要运用在农副产品如水果、谷物类等分选上。随着工业化速度加快，在二十世纪四五十年代弹簧分选机运用与发展，但也仅限于像飞机油门弹簧等高精度分选场合。同时一些弹簧专业生产厂也根据自身需要开发了一些以单一要素为主要分选体的分选设备。如瑞典的 Tekno Detaljer 公司于 1970 年开发的弹簧分选机。该类分选机虽在精度上具有较大的优势，但由于其大多结构简单，且分选单一，因此仅适合一些实验性和小加工生产上作为检测使用。相对国外而言，国内分选机的研究还处于起步阶段，用于成品的还很少，目前主要是引进或者改造国外的分选机。国内生产弹簧分选机的主体企业并不多，只是一些企业主要依据自身的要求研发相应的自动化程度较

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