圆柱螺旋弹簧测力分选机结构设计【10张CAD图纸】【优秀】

圆柱螺旋弹簧测力分选机结构设计

45页 11000字数+说明书+任务书+开题报告+10张CAD图纸【详情如下】

任务书.doc

分料盘.DWG

前期材料.doc

圆柱螺旋弹簧测力分选机结构设计开题报告.doc

圆柱螺旋弹簧测力分选机结构设计论文.doc

大齿轮.DWG

底座.DWG

气缸.DWG

深沟球轴承.DWG

电动机.DWG

装配图.DWG

角接触球轴承.DWG

轴.dwg

键2.DWG

目录

摘要.........................................................I

Abstract....................................................II

第1章 绪论.................................................4

　　　1.1 课题研究目的及意义....................................4

　　　1.2分选机分选方式研究....................................6

　　　1.3课题国内外现状.........................................6

　　   1.3.1国外分选机研究现状..................................6

　　　  1.3.2国内分选机研究现状.................................. 7

　　　1.4存在问题...............................................7

第2章 方案的选择与设计..................................9

　　　2.1本课题的设计任务.......................................9

　　　2.2圆柱螺旋弹簧分选机的设计思路..........................9

　　　2.3送料机构..............................................10

　　　2.4加力与检测机构........................................11

　　　2.5落料分选机构..........................................12

第3章 总体的机构设计...................................14

第4章 弹簧分选机零件结构设计.........................16

　　　4.1齿轮的选择设计........................................16

　　　4.2夹持轴承与轴的连接的夹具的选择.......................17

　　　　4.2.1上夹具的设计.......................................17

　　　　4.2.2下夹具的设计.......................................19

　　　4.3气缸的设计选择........................................20

　　　4.4传动轴的选择设计......................................22

　　　4.5轴承的选择设计........................................24

　　　　4.5.1原动部分装配所选用的轴承...........................24

　　　　4.5.2 执行部分装配所选用的轴承..........................26

　　　4.6其他主要零部件的设计.................................28

　　　　4.6.1键的选择设计.......................................28

　　　　4.6.2轴套的选择设计......................................28

　　　　4.6.3电动机的选择设计...................................29

　　　　4.6.4分料盘的设计.......................................31

　　　　4.6.5底座的设计................................ 32

第5章 校核计算..................................34

　　　5.1底座上板的受力分析与弯曲应力计算...................34

　　　5.2 轴受力分析与应力计算.............................. 36

总结............................................39

致谢............................................41

参考文献........................................42

附录............................................43

摘 要

　　　弹簧的应用十分广泛可以说是各种机械、电器 、化工等产品的关键零件。凡是承受变载荷的弹簧，在企业内部质量控制、用户交验、新产品定型鉴定、认证，行业抽检和工艺调整环节中，必须进行性能检测。所以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。弹簧测力分选机是在基于工业进程高速发展的今天，结合圆柱螺旋弹簧的需求量和生产企业需求的前提下所应运而生的。本论文主要是对分选机的机械结构进行研究,设计，实验与制造。

　　　此弹簧分选机是针对大批量生产的弹簧依据其弹性系数不同，按照预先规定的指标进行测试自动筛选出合格与不合格产品，并在不合格产品范围内依据是否可以修复将弹簧进一步细分，自动流入不同料箱，以此应用与不同场合。这种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，针对汽车、摩托车离合器弹簧生产制造工艺设计的，适用于各种类型的圆柱螺旋弹簧的分选。

　　　本论文首先论述螺旋弹簧分选机的分选方式以及国内外分选机的研究现状和设备的性能优缺点，结合课题背景，提出本论文的主要研究内容。在对弹簧特点与控制需求进行分析的基础上，提出了分选机机械结构的方案设计。

　　　在论文中所研究和设计的圆柱螺旋弹簧分选机，满足功能要求，解决了弹簧生产过程中的实际问题，提高了生产与检测效率，为以后此类设备的设计提供了借鉴作用。　　

关键词：圆柱螺旋弹簧; 分选机; 弹性系数

Abstract

　　　Spring testing is the phase of the production process essential working procedure, load is one of the main content of detection. Spring load separator is in today's rapid development based on industrial process, in combination with the demand and production of cylindrical helical spring under the premise of enterprise requirements arises at the historic moment. This thesis mainly is the study of mechanical structure of the separator, the design, the experiments and manufacture.

　  This spring sorting machine is for mass production according to the elastic coefficient of the spring, in accordance with the prescribed index test automatically select the qualified and unqualified products, and within the scope of the unqualified products according to whether can repair will spring further subdivided, automatic into the different material box, with different situations in application. The spring separator is installed in the spring section of online detection technology, in the process of machining for automobile, motorcycle clutch spring manufacturing process design, suitable for various types of cylindrical helical spring sorting.

　  This paper first expounds the separation method of helical spring sorting machine and the performance of the domestic and foreign research situation of the separator and equipment advantages and disadvantages, combined with the project background, puts forward the main research content of this paper. On the analysis of the demand and control characteristics of the spring, on the basis of sorting machine mechanical structure design are put forward.

　   In the thesis the research and design of cylindrical helical spring sorting machine, meet the functional requirements, solved the practical problems in the process of producing spring, improve the efficiency of the production and testing, design provides a reference for such a facility

Keywords: Cylindrical helical spring; separator; Modulus of elasticity

弹簧的应用十分广泛，可以说是各种机械,电器,化工等产品的关键零件。近几年来，国内弹簧工业的设计制造及材料方面有了新的发展，对弹簧的要求也越来越高，在各种螺旋弹簧中，内燃机的气门簧是其中较为重要的弹簧之一，它是国家质监部门要求负荷值全检的产品，装入内燃机的每一只气门簧，都必须经过数字检测设备的严格检测，这样才能保证内燃机工作的可靠性与寿命。由于内燃机气门弹簧种类繁多，数量巨大。因此，用普通的手动检测设备进行检测，由人进行分类的方法，容易产生许多误操作使得供,需双方发生许多的摩擦与误会并且工作量也是十分巨大的。因此，各弹簧生产厂及主机厂均希望能拥有一种能在线进行检测并能自动进行分类的设备——弹簧分选机，但是，目前国内市场上能见到的弹簧分选机均为国外厂家生产的，这些分选机不但分组单一，且价格昂贵。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，但这种分选机的分选速度很低，不适合大批量弹簧生产的需要。高速度型弹簧分选机在速度上能达到较高的要求但价格非常昂贵。国内很多弹簧生产机检测设备生产厂针对各自的需求研发了一些弹簧分选机设备，如基于重力的弹簧分选机，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。对于弹簧的分选，按照自动化程度分，有两种分选方式，一是利用人工分选，就是以人为主，使用只含单一要素检测的测试装置完成分组分选。二是机器自动分组分选，即以机器为主完成自动分组分选。在机器自动分组分选中又包括：单一工位式、单一分选式、混合式。以上几种分选原理方式其示意图如下图所示。 ①人工方式

　　　所谓人工方式是指主要依靠工作人员的操作完成对弹簧分选分组。这种方式利用手工逐个检测，采用的设备也较为简单，一般依靠单一要素台式检测机或者是手持式检测工具。依靠这种方式主要利用其两点：一是设备简单，二是精准度可以达到极高，但对操作人员要求也非常高，常需要操作人员对工作位置较高调整精准度，而且工作人员劳动强度大，极易误操作使分选精度降低。

②机器自动化

    随着圆柱螺旋弹簧需求量不断上升，机器自动化检测成为一种提高效率，节约生产成本的有效方式。机器自动化利用现代电子技术与传统机械相结合，极大提高自动化水平。圆柱螺旋弹簧分选机自动化、模块化结构将分选机设备分为上料机构、定位监测机构、分选机构、电控机构。而按照主体分为工位旋转式与直进式，装乘容器旋转式与通道旋转式。

1) 工位旋转式

　　　工位即指圆柱螺旋弹簧的检测位置。而工位旋转是指圆柱螺旋弹簧的检测位置随工位旋转而改变。在此过程中工位盘（由一圆盘或者履带及相应的工位组成）由驱动机构驱动带动工位上圆柱螺旋弹簧转到相应的检测位置，即圆柱螺旋弹簧相对工位盘静止不动。

2) 工位直进式

　　　工位直进式是以圆柱螺旋弹簧为运动主体，再以外力使其按照预定轨迹运动。因此，这个过程中弹簧的有效定位成为关键，关系到能否精确检测弹簧分选分组信息。

3) 装盛框旋转式与通道旋转式

　   圆柱螺旋弹簧主体要素检测完成后需要对应的将弹簧分配到预定装盛框。装盛框旋转与通道旋转两种方式都能完成对弹簧的分装，但在结构和效率上却不尽相同。装盛框旋转方式由于结构本身自重与加入弹簧重量，使得对驱动体的要求提高，增加了设计成本。通道旋转式基本上避免了装盛框旋转所带来的不利因素，但精准定位也是设计上需解决的技术要点。

1.3课题国内外现状

1.3.1国外分选机研究现状

　　在分选机研究方面，国外公司起步较早。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。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求，但高昂的费用使的大多数的企业都无法接受。

1.3.2国内分选机研究现状

　　　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。

1.4存在问题

　　张伟，苏惠芳，顾国宝等在文献[1]中总结，得出当今的弹簧分选机急需解决的一些问题，如，测试高度不能自由显示,整机外型的美观性等都需要进一步开发、改进。

　　　弹簧测力分选机是由送料机构，加力及检测机构，落料及分选机构组成。其工作过程是：人工有顺序的将弹簧放入送料机构，送料机构在送料电机的带动下，通过一个有特定传动比的机构，将弹簧送入加力及检测机构的待测点，以待检测，加力与检测机构由加力机构与称重传感器及相关零件组成，当弹簧到达待检测点后，加力机构的压杆下压，直至到达规定的弹簧变形量停止，筛选出合格与不合格产品，自动流入不同料箱。所以本课题的主要设计任务就是设计出送料机构、检测机构与分选机构这几个部分。　　圆柱螺旋弹簧分选机分选流程：弹簧成型后进入分选工序，依次进入送料机构→预压→弹力值F测→分选装框。在此过程中需要及时人工抽检弹簧实测值与弹簧分选机检测值对比，如若相对值不在公差范围，则立即手动调校准至工作范围。分选完成后由工作人员将盛满的框包装整理，将空框安放到位即可。此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。通过查阅大量文献，提出下列设计思路：

　　　   (1) 通过查阅大量弹簧分选机的资料提出性能更优越的设计方案；

　　　　(2) 对圆柱螺旋弹簧测力分选机进行总体的机构设计；

　　　　(3) 根据整体对各个部件进行详细的设计；

　　　　(4) 设计好整体及零部件后进行强度的校核;　　　度有限，故传动带上的弹簧数量少，且需人工有间隔的放置，耗时耗力，而采用分料盘输送可以将弹簧放入存料盒中，通过送料接口，感应探头等的配合控制下料速度，然后由送料转子将弹簧送入分料盘中，与离心力的自然作用结合，效率高，同时机械结构简单，最后从滑道流入下一机构。

2.4加力及检测机构：

　　　这个机构是将工件准确定位并对其进行检测的同时发出信号给分选系统。目前考虑有两种类型的定位方式，一种是V型块定位，一种是平面定位。工件以平面定位常用的定位元件主要有支承钉，支承板等方式，我们对于箱体、床身、机座、支架类零件的加工，最常用的定位方式是以平面为基准，它们一般要求耐磨，均采用较好的材料，容易清理切削。工件以外圆定位常用的定位元件有V型块定位，V型块的两工作平面间的夹角有60度、90度、120度三种，其中以90度应用最广，且结构以标准化。V型块设计，安装的基准是检验心轴的中心。当工件以粗基准或工件以阶梯圆柱面定位时，V型块工作面的长度一般应为2~5mm，以提高定位的稳定性。用V型块定位，工件的定位基准始终在V型块两定位面的对称中心平面内，对中性能好。考虑到送料装置所采用的圆形分料盘，所以采用V型块定位的方式，该定位使弹簧中心与传感器中心对中，测力杆沿受检弹簧轴线移动实现测力，并由测力杆对面的传感器向分选系统发信号。如图2-4　　　根据查阅的各种文献资料，以及上章对各个方案的比较，基本勾勒出了圆柱螺旋弹簧测力分选机的总体机构的蓝图。如图3-1、3-2所示，圆柱螺旋弹簧测力分选机机构主要由三个部分组成，即落料机构、测力机构和分选机构。这三个部分由各个零件组合而成，装配后焊接于底座上。底座采用铸造工艺制作而成，以提供稳定的支撑。

　　　定位机构即分料盘与空心轴通过健连接，传动轴上有紧固件，并且有一个深沟球轴承，一个角接触球轴承装在轴上，分别承受径向与轴向的载荷力。将空心轴通过紧固件连接在底座上，电动机放在支承板的电动机支架上，电动机上的齿轮与套在传动轴上的大齿轮啮合用以传动。

　　　测力机构安装在底座上，主要为一个小型液压缸给予压力压跟随分料盘转动到检测工位的螺旋弹簧。

分选机构安装在底座上，主要由气压缸给予推力将分选出的圆柱螺旋弹簧推出分料盘落入不同的落料箱中，最终完成分选。　　　本设计是对我在大学毕业前的主要设计学习工作的考核及学业总结。

　　　弹簧测力分选机作为一种精密试验设备，对于材料科学的快速发展、对于工业产品和工程结构的合理设计、有效地使用材料、改进工艺、降低劳动力、提高生产效率、提高产品质量和降低成本，以及保证安全可靠和提高使用寿命等有极其重要的作用。本设计从对弹簧分选机分析着手，先对弹簧分选机所面对的对象及其所完成的试验种类及方法入手，使我们对该分选设备的功能有一个大体的了解，接着分析了它的弹簧分选原理，包括弹簧分选机的基本结构以及弹簧分选机的分选流程。本设计对于每一部分的机构都进行了两种方案的比较，最后选择更高效更快速分选的方案。本设计的主要部分是结构设计，第三章对总体的方案设计描绘出了蓝图，并且通过对三维图的研究更能直观的看出整个的结构设计。在第四章——弹簧分选机的零件结构设计中，对重要部分的零件作了详细的绘制及讲解说明。说明书最后章节对本设计中的两个主要受力部分作了简约的分析与校核，结果表明了本设计的安全合理性。

   虽然毕业设计内容繁多，而且相较于以前的课程设计难度大很多，并且需要绘制很多三维图，两三个月的时间几乎天天呆在电脑前做设计，图中稍有尺寸改动，就要大范围的变动很多图线，设计过程复杂繁琐，但现在想来我的收获却是非常多，体会到了机械设计的苦与甜。通过查资料，包括书本的和网上的，不仅让我获得了很多新的知识，也让我重温了过去所学的知识，绘图过程让我对CAD的掌握不断提高，对我即将进入社会的机械设计工作打下了很好的基础。

　　　本次设计还存在很多不足之处，有些零件设计出于创新，加了自己的思想，但受知识的限制，没能做出具体的解释说明，这让我感到很遗憾，很有压力，但是这种不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行，变压力为动力，不断的发现，进行研究、探索和创造。

　　　顺利如期的完成本次毕业设计给了我一定的成就感，让我进一步了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心，我们可以发挥各自的灵感，对某些东西进行改进、创新，从而推动机械行业不断发展、进步。

参考文献  

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