【车辆工程类】汽车差减速器检测控制系统设计【汽车类】【2张CAD图纸+毕业论文】【毕业论文说明书】
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【车辆工程类】汽车差减速器检测控制系统设计【汽车类】【2张CAD图纸+毕业论文】【毕业论文说明书】,车辆,工程,汽车,减速器,检测,控制系统,设计,cad,图纸,毕业论文,说明书,仿单
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题目名称 汽车差减速器检测控制系统设计 题 目 类 别 设计类 题目 性质 结合实际 专 业 机械设计 参加本题目 学生人数 1 人 论文类 虚拟题目 题目来源、教师准备情况、主要培养学生哪些能力 1本题目来源于指导教师的命题。 2指导教师对此课题有深厚的理论基础及实际经验，在师生共同努力下定能顺利、按期完成该课题设计。 3 通过毕业设计强化对基本知识和基本技能的理解和掌握 ,培养 自主 收集资料和调查研究的能力 ,与 一定的方案比较、论证的能力 ,一定的理论分析与设计运算能力 ,进一步提 高应用计算机绘图的能力以及编写编制能力。 4培养学生对所学的机械原理、机械设计、制造工艺的实际应用能力。 题 目 内 容 及 要 求 一、内容 ： 阐述汽车工业的现状和面临的挑战；简述汽车工作原理，汽车后桥差减速器的工作原理及汽车后桥差减速器检测 控制系统 原理与方法；制定总体方案及总体设计；控制系统的总体设计及单片机的选用和编程； 阐述 传感器的 工作原理及其 选择。 二、 要求： 字的论文，绘制总装图和零件图 （ 1） 汽车差减速器检测控制系统的设计意义 （ 2） 阐述汽车差减速器设计原理 （ 3）制定方案及总体设计 （ 4）对机械结构进行设计和选择零部件 （ 5）控制系统设计及控制元件选择 题 有关的英文资料翻译成中文（约 5000 字） 实 践 环 节 安 排 实习 长春第一机床厂 实验 金工实习基地 计算机应用 计算机绘图 中、外文参考资料： 1 濮良贵 , 纪名刚 . 机械设计，北京：高等教育出版社， 2001 1352 杨晓龙 . 汽车差减速器装配尺寸测量仪的研究，吉林大学， 2006， 4853 高富国，谢少荣，罗均 . 机器人传感器及其应用，北京：化学工业出版社， 2005， 1554 中国电子学会编 传感器与执行器大全（ 2000 年卷） ， 电子工业出版社， 2004 205 侯洪生 . 机械工程图学，北京：科学出版社 2001， 1456 寇尊权 . 机械设计课程设计，吉林：吉林科技出版社 ， 1999 1557 徐灏 . 机械设计手册（第四卷），北京：机械工业出版社， 1992 228 郑星钟 . 机电传动控制（第三版） ， 湖北： 华中科技大学出版社 ， 2001 1359 秦实宏，周龙，肖忠 . 单片机原理与应用技术， 北京： 中国水利水电出版社 ， 2005 1010 王先逵 . 机械制造工艺学 ， 北京 : 机械工业出版社 ， 2002 5511 于俊一，邹青 . 机械制造技术基础，北京：机械工业出版社 ， 2004 15512 吴宗泽 、下册），北京：机械工业出版社， 179813 谭庆昌，赵洪志，曾平 . 机械设计，吉林：吉林科技出版社 ， 2000 15514 夏明著 . 装配工艺学与自动装配设备，北京：中国农业机械出版社 ， 1983 15515 宁汝新 . 机械制造装备设计，湖北：华中理工大学出版社， 1990 10016 L Ma2002, 293研室主任 审批签字 分 院 院 长 审批签字 注：题目类别和题目性质请用符号 填在相应栏内。 毕业 设计 成绩评定手册 论 文 题 目 学 生 姓 名 专 业 班 级 学 号 指 导 教 师 分 院 2013 年 6 月 说 明 工科 各专业 毕业生； 用 5 分制。 毕业设计 成绩评定表 （指导教师用） 姓 名 班级学号 专 业 题 目 评 价 要 素 权 重 评 分 成 绩 选 题 调 查 报 告 创 新 性 基础理论与基本技能 撰 写 质 量 可 行 性 学风与工作作风 指导教师评定成绩 （ 合计 ） 指导教师评语： 指导教师签字： 年 月 日 毕业设计 成绩评定表 （ 评阅人 用） 姓 名 班级 学号 专 业 题 目 评 价 要 素 权 重 评 分 成 绩 选 题 调 查 报 告 创 新 性 基础理论与基本技能 撰 写 质 量 可 行 性 评阅人 评定成绩 （ 合计 ） 评阅人 评语： 评阅人 签字： 年 月 日 毕业设计 成绩评定表 （ 答辩委员会 用） 姓 名 班级学号 专 业 题 目 评 价 要 素 权 重 评 分 成 绩 选 题 调 查 报 告 创 新 性 基础理论与基本技能 撰 写 质 量 可 行 性 答 辩 答辩委员会评定 成绩 （ 合计 ） 答辩委员会评语： 答辩委员会主席签字： 年 月 日 答辩委员会记录 答辩学生姓名： 班级： 答辩记录： 答辩委员会主席签名： 年 月 日 本件在学生本人论文留存 答辩委员会委员名单 主席： 委员： 秘书： 毕业设计综合成绩表 姓 名 专 业 班 级 题 目 指导教师评定成绩 （ X） 评 阅 人 评定成绩 （ Y） 答辩委员会评定成绩 （ Z） 级 填表人： 教学副院长： 本件 投学生本人档案 答辩委员会委员名单 主席： 委员： 秘书： 毕业设计综合成绩表 姓 名 专 业 班 级 题 目 指导教师评定成绩 （ X） 评 阅 人 评定成绩 （ Y） 答辩委员会评定成绩 （ Z） 级 填表人： 教学副院长： 长春理工大学光电信息学院学生毕业设计 分院 机电工程分院 专业 机械电子工程 班级 学生姓名 指导教师 设计（论文）起止日期 2013 年 3 月 4 日 6 月 13 日 教研室主任 题目名称（包括主要技术参数）及要求 ： 汽车差减速器检测控制系统设计 （ 1）汽车差减速器检测控制系统的设计意义 （ 2）阐述汽车差减速器设计原理 （ 3）制定方案及总体设计 （ 4）对机械结构进行设计和选择零部件 （ 5）控制系统设计及控制元件选择 缩短测量时间，提高测量精度，提高测量的可靠性 ，提出一种全自动高柔性的自动测量方法及其控制系统，并编制了实用的软件。 论文开题报告（设计方案论证） 应包括以下几方面的内容： 1、本课题研究的意义； 2、调研（社会调查）情况总结； 3、查阅文献资料情况（列出主要文献清单）； 4、拟采取的研究路线； 5、进度安排。 1、本课题研究的意义： 汽车后桥主减速器总成是汽车最关键的部件之一，其装配质量直接影响汽车的运行平稳性、噪声、寿命及能耗，因而提高桥减速器装配线自动化程度，保证装配质量势在必行，如何提高后桥主减速器装配质量成为摆在我们面前的课题。本课题就是检测控制系 统设计，它使机器达到自动化控制的效果，从而提高机器效率以及提高与检测精度。 2、调研（社会调查）情况总结；进工厂实习调查，查阅有关资料，了解汽车后桥差减速器的装配质量是影响整个汽车性能的一个重要因素。然而到目前为止，为了满足差减速器内主齿总成的装配质量要求，大部分厂家生产方法过程繁琐，效率低下，不适应汽车行业的发展。 3、 文献资料： 1 濮良贵 , 纪名刚 . 机械设计，北京：高等教育出版社， 2001 1352 杨晓龙 . 汽车差减速器装配尺寸测量仪的研究，吉林大学， 2006， 4853 高富国，罗均 . 机器人传感器及其应用 ，北京： 化学工业出版社， 2005， 1554 侯洪生 . 机械工程图学，北京：科学出版社 2001， 1455 朱喜林，张代治 机电一体化设计基础， 北京：科学出版社 ， 2004 1556 L Ma2002, 293、拟采取的研究路线： 指导老师下达任务充分理解本课题要解决的问题查阅文件和素材翻译英文资料到实验室做实验撰写论文 图指导教师审查修改、完善、定稿准备答辩 5、 进度安排： 3 月 4 日 3 月 15 日 查阅文献 ， 书籍材料 ； 3 月 16 日 3 月 29 日 翻译英文材料 3 月 30 日 4 月 26 日 写课题论文，定稿 4 月 27 日 5 月 17 日 完善论文，定稿 5 月 18 日 6 月 7 日 绘制设计草图，打印 6 月 8 日 6 月 13 日 整 理，熟悉文件 长春理工大学光电信息学院毕业设计 本科生毕业 设计 汽车差减速器检测控制系统设计 生 姓 名 专 业 机械电子工程 学 号 指 导 教 师 分 院 机电工程分院 2013 年 6 月 长春理工大学光电信息学院毕业设计 摘 要 汽车后桥差减速器的装配质量是影响整个汽车性能的一个重要因素。汽车后桥的装配质量主要受两个因数影响，一个是主齿 总成的装配质量，另一个是差减速器内主、被动齿轮是否啮合良好。后桥差速器壳体结构复杂，不便测量，传统的测量方法是手动测量及一些专用检具来进行测量，并且一套测量系统只能检测某种车型的的装配尺寸。而且测量方法有精度低、测量速度慢，干扰因素多等缺点。为了缩短测量时间，提高测量精度，提高测量的可靠性，本文提出了一种全自动高柔性的自动测量方法及其控制系统，并编制了实用的软件。 经过理论分析与实际程序的在线调试，证明此测量方法和控制系统能够实现自动测量装配主齿总成隔套垫片和主减速器壳体所需的装配尺寸，而且具有智能化、通用性强的特点。 关键词： 汽车；后桥差减速器；装配；自动检测 长春理工大学光电信息学院毕业设计 he is an of s is is in to of is is on a of of to be is so on In to s to a of of 春理工大学光电信息学院毕业设计 目 录 第一章 绪论 . 1 . 1 . 2 . 2 . 3 . 3 . 3 . 4 . 4 . 4 . 5 . 5 . 5 第二章 设计原理 . 6 . 6 . 7 . 7 . 9 第三章 制定方案及总体设计 . 11 . 11 . 11 . 13 第四章 机械结构设计及零部件选择 . 15 . 15 . 18 . 18 . 19 . 19 第五章 控制系统设计及控制元件选择 . 20 制系统的总体结构 . 20 031总线结构和引脚功能 . 20 . 24 . 24 . 26 255 可编程并行 I/. 28 . 30 . 35 长春理工大学光电信息学院毕业设计 总 结 .考文献 . 谢 .春理工大学光电信息学院毕业设计 1 第一章 绪论 题设计的意义 机器的装配是机器制造过程中最后一个环节，它包括装配、调整、检验和试验等工序。 汽车后桥主减速器总成是汽车最关键的部件之一，其装配质量直接影响汽车的运行平稳性、噪声、寿命及能耗，因而提高桥减速器装配 线自动化程度，保证装配质量势在必行，如何提高后桥主减速器装配质量成为摆在我们面前迫切需要解决的课题。 本课题就是检测控制系统设计，它使机器达到自动化控制的效果，从而提高机器效率以及提高与检测精度。 车工业的现状和面临的挑战 汽车工业是一个国家的支柱产业之一，汽车工业的发展可带动一个国家的机械、电子、化工等许多行业的发展。近几年我国汽车的产销量不仅保持了 1999 年以来持续的高速增长态势，而且经济效益有明显改观。 2001 年一汽、东风、上汽三大集团的市场占有率接近 50%，年产量 5万辆以上的企业集团为 12家， 生产集中度己达 87%。根据提供的统计资料显示，中国汽车产业和汽车市场近 10 年平均增长 10%以上，而全球平均增长率仅为 到 2005年，年汽车销量已超过 450万辆，如此庞大的生产量的后面必然有一个庞大的消费市场，当前汽车消费需求结构已经从以往的群体消费转变为私人购车为主体，目前这种私人购车的生力军还将不断地发展扩大，所以可以毫不夸张地说，中国将是世界上最大的汽车潜在市场。但中国汽车工业整体水平仍很脆弱，中国 1540 家零部件厂支撑着国内 15 家轿车公司的生产，其中产量超过 10万辆的只有 5家，它们分散在全国各 地，各自为政，并不能发挥整体优势。整个国家工业体系仍处在“粗放型”延长线上 2。 国内“民族汽车产业”还面临着世界上各大汽车生产国的强大攻击，他们都想抢占中国汽车市场，倾销自己的产品。随着中国加入 国汽车业的形势将更加严峻。全球著名的汽车厂商、零部件厂商纷纷抢滩中国市场，在中国投资建厂实现就地生产，以降低成本，提高市场占有率，因而国内汽车制造企业面临非革新不可的境地。用户一方面要求产品拥有一流的质量，另一方面又不希望产品的价格过高。为了迎合用户的要求和提高自身在国际市场中的竞争优势，各企业还必须在 提高产品质量、降低生产成本等方面加大投资力度。“质量是产品的生命”，任何忽视产品质量的厂家都将会被竟争的市场无情地淘汰。统计资料表明，汽车质量故障近 20%产生于后桥。汽车后桥差减速器总成是汽车最关键的部件之一，其装配质量直接影响汽车的运行平稳性、噪声、寿命及能耗。因此提高 后桥差减速器装配线自动化程度，保证装配质量势在必行，如何提高汽车后桥差减速器装配质量成为摆在我们面前迫切需要解决的课题。国外公司如日本丰田、韩国现代等，在差减速器总成装配线上，广泛采用测控技术和设备，进行在线测量；对垫片厚度、齿侧间隙等进行 现场测量调试；其装配精度高、噪声低、寿命长，差减速器装配工艺标准明显高于国内。代表国内差减速器装配水平的有一汽、二汽车桥厂，上汽集团车桥厂。其中上汽车桥 厂差减速器总成装配线较先进，它们是从德国引进的，采用自动传输，广泛应用在线测量，基本都是进口设备。单线造价 2000 万以上，且只能装配一种规格的减速器，柔性化程度很差，投资长春理工大学光电信息学院毕业设计 2 也不是一般企业所能承受的，其大批量单品种的生产能力也不符合中国实际。二汽车桥厂最先进的差减速器装配线是八十年代末产品，其采用的选片机曾获国家科技进步三等奖。但由于受当时条件的限制，仅有的一台 测量设备的测控技术已丧失原有的先进性，其性能己满足不了现代汽车工业的高要求 5。 汽车后桥差减速器的装配质量是影响整个汽车性能的一个重要因素。然而到目前为止，为了满足差减速器内主齿总成的装配质量要求，大部分厂家先通过经验选择垫片种类及片数，再由压装后检测预紧力矩来确定垫片选择的正确性，如果预紧力矩过大或过小，都应拆卸主齿总成反复试装；而为了满足差减速器内主、被动齿轮的啮合要求，大部分厂家选片方法多数采用涂粉、试垫，再由装配后检查啮合印痕是否正常，以确定选择的垫片是否能保证主、被动齿啮合良好，否则应反复试装 进行调整。这些方法过程繁琐，效率低下，不适应汽车行业的发展。本课题就是要解决这个问题。 配的概念 根据规定的技术要求，将零件或部件进行配合和连接，使之成为半成品或成品的过程，称为装配。机器的装配是机器制造过程中最后一个环节，它包括装配、调整、检验和试验等工序。机器的结构越复杂，精度要求越高，则装配工艺过程也越复杂，工作量也越大 6。 机器质量最终是通过装配保证的，装配质量在很大程度上决定了机器的最终质量，装配工艺过程在机械制造中占有十分重要的地位。而确定一个零件是否合格尚需通过相关检测才能做出判断 ，对于大批量的零件生产，一个高效率、高度自动化的检测设备是必不可少的。可见，在生产中检测设施的工作性能、效率、以及自动化程度对生产的影响也是很大的。因此，装配尺寸自动检测仪的设计也因得到高度重视 4。 配系统图 在装配工艺规程中，常用装配工艺系统图表示零件、部件的装配流程和零、部件间相互装配关系。在装配工艺系统图上，每一个单元用一个长方形框表示，标明零件、套间、组件和部件的名称、编号及数量。图 别给出了组装、部装和总装的装配工艺系统图，如图所示 7。 图 组件装配工艺系统图 长春理工大学光电信息学院毕业设计 3 图 件装配工艺系统图 图 体装配工艺系统图 配精度与装配尺寸链 在根据机器的装配精度要求来设计机器零部件尺寸及其精度时，必须考虑装配方法的影响，装配方法不同，解算装配尺寸链的方法截然不同，所得结果差异甚大。对于某一给定的机器结构，设计师可以根据装配精度要求和所采用的装配方法，通过解算装配尺寸链相关数据来确定零部件有关尺寸的精度等级和极限偏差 12。 配的组织形式 装配的组织形式与被装配产品的尺寸、精度和生产批量有关。不同的组织形式用不同的生产条件 12。 同生产规模下装配工作的特点 装配的组织形式主要是随生产规模的不同而有所差异。不同的生产规模有各自装配工作的特点 18： （ 1）单件小批量生产 同一类品种的生产缺乏连续性和稳定性，品种多又无重复性。手工操作的各工序都不固定在一定的台位上进行，工作台位很少专业化，装配对象固定不动。 （ 2）成批生产 生产品种规格有限，产品周期的变换在一定的时期内重复，但又不是长期重复。是常用的一种生产模式，装配工人有时在工作中实现专业化。 （ 3）大批量生产 由于产品 稳定，主要产品连续生产。每个工位固定着一定形式的装配工作，采长春理工大学光电信息学院毕业设计 4 用装配对象从一个工位向另一个工位传递的移动方式装配 14。 定装配的自动化程度时，一般应考虑一下因素 （ 1） 产品生产批量和品种批量，零部件的通用化，标准化程度； （ 2） 需求市场的稳定性和产品的生存期； （ 3） 产品的生产率和产品的生存期； （ 4） 装配工作的精度要求和复杂程度； （ 5） 零部件的制造质量和稳定性； （ 6） 装配的劳动条件，劳动量和劳动强度； （ 7） 技术上的可靠性； （ 8） 投资上的经济效果 15。 配方法 一台机器所能达到的装配精度既与零部件的加工质量有关， 还与所采用的装配方法有关 16。生产中有四种保证装配精度的装配方法，现分述如下： 换装配法 采用互换装配法时，被装配的每一个零件不需做任何挑选、修配和调整就能达到规定的装配精度要求。用互换法装配，其装配精度主要取决于零件的制造精度。根据零件的互换程度，互换法装配可分为完全互换法装配和统计互换法装配，现分述如 1） . 完全互换装配法 采用完全互换法装配时，应用机械制造技术基础书中公式（ 5（ 5表示极值法计算装配尺寸链。完全互换装配的优点是： （ 1） 装配质量稳定可靠； （ 2） 装 配过程简单，装配效率高； （ 3） 易于实现自动装配； （ 4） 产品维修方便。 不足之处是：当装配精度要求较高时，尤其是在组成环数较多，组成环的制造公差规定的较严，零件制造困难，加工成本高。 所以，完全互换装配法适于在成批生产、大量生产中装配那些组成环数较少或组成环数虽然多，但装配精度要求不高的机器结构。 2） . 统计互换装配法 用完全互换法装配，装配过程虽然简单，但它是根据增环、减环同时出现极值情况来建立封闭环与组成环之间的尺寸关系的，由于组成环分得的制造公差过小常使零件加工产生困难。实际上，在一个稳定的工艺系统中进行成 批生产和大量生产时，零件尺寸出现极值的可能性极小；在装配时由于随机拿取的可装配零件制造误差的大小是各自独立发生的随机数，所有增环同时接近最大（或最小），而所有减环又同时接近最小（或最大）的可能性极小，实际上可以忽略不计。完全互换法以提高零件加工精度为代价来换取完全互换装配有时是不经济的。互换装配法又称不完全互换装配法，其实质是将组成环的制造公差适当放大，使零件加工容易，这会使极少数产品的装配精度超出规定的要求，但这种事件是小概率事件，很少发生，从总的经济效果分析，仍然是经济可行的。 统计互换装配法的优点是 : （ 1）扩大了组成环的制造公差，零件制造成本低； 长春理工大学光电信息学院毕业设计 5 （ 2）装配过程简单，生产效率高。 不足之处是：装配后有极少数产品达不到规定的装配精度要求，需采取另外的返修措施。统计互换装配法适用于大批大量生产中装配那些装配精度要求较高且组成环数又多的机器结构。 组装配法 在大批大量生产中，装配那些精度要求特别高同时又不便于采用调整装置的零部件，若用互换装配法装配，组成环的制造公差过小，加工很困难或很不经济，此时可以采用分组装配法装配。 采用分组装配法装配时，组成环按加工经济精度制造，然后测量组成环的实际尺寸并按 尺寸范围分成若干组，装配时被装零件按对应组号进行装配，达到装配精度要求。 采用分组法装配最好能使两相配件的尺寸分布曲线具有完全相同的对称分布曲线，如果尺寸分布曲线不相同或不对称，则将造成各组相配零件数不等而不能完全配套，造成浪费。 采用分组法装配时，零件的分组数不宜太多，否则会因零件测量、分类、保管、运输工作量的增大而使生产组织工作变得相当复杂。 分组法装配的主要优点是： （ 1） 零件的制造精度不高，但却可过得很高的装配精度； （ 2） 组内零件可以互换，装配效率高。 分组装配法适用于在大批大量生产中装配那些组成环数较少而装 配精度又要求特别高的机器结构。 配装配法 在单件生产、小批量生产中装配那些装配公差要求高、组成环数又多的机器结构时，常用修配法装配。采用修配法装配时，各组成环均按该生产条件下经济可行得精度等级加工，装配时封闭环所积累的误差，势必会超出规定的装配精度要求；为了达到规定的装配精度，装配时必须修正装配尺寸链中某一组成环的尺寸。为减少修配工作量，应选择那些便于进行修配的组成环作修配环。 在采用修配发装配时，要求修配环必须留有足够但又不是太大的修配量。 修配装配法的主要优点是 : 组成环均能以加工经济精度制 造，但却可获得很高的装配精度。 整装配法 采用调整装配法时用改变调整件在机器结构中的相对位置或选用合适的调整来达到装配精度的装配方法，它有可动调整法、固定调整法、和误差调整法等三种 7。 机器质量最终是通过装配保证的，装配质量在很大程度上决定了机器的最终质量，装配工艺过程在机械制造中占有十分重要的地位，而学生对装配法的学习却属于抽象知识而不能得到深刻理解和掌握。 此装配尺寸自动检测装置的控制系统设计就是为了在学习课本以后重新回顾四种装配方法并对其中的调整装配法中的可动调整装配法和固定调整装配法 加深认识。 长春理工大学光电信息学院毕业设计 6 第二章 设计原理 车工作原理 图 车工作原理图 汽车发动机的动力经离合器、变速器、传动轴，最后传送到驱动桥再左右分配给半轴驱动车轮，在这条动力传送途径上，驱动桥是最后一个总成，它的主要部件是减速器和差速器。减速器的作用就是减速增矩，这个功能完全靠齿轮与齿轮之间的啮合完成 【 10】 。 车差速器 图 车后桥差速器 12345 6789101）、差速 器 (简称 对汽车来说非常重要 ,没有 车几乎没办法顺利转向 ,所以第一辆汽车就有车差速器是驱动轿的主件。它的作用就是在向两边半轴传递动力的同时，允长春理工大学光电信息学院毕业设计 7 许两边半轴以不同的转速旋转，满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶，减少轮胎与地面的摩擦。 2）、工作原理 汽车在拐弯时车轮的轨线是圆弧，如果汽车向左转弯，圆弧的中心点在左侧，在相同的时间里，右侧轮子走的弧线比左侧轮子长，为了平衡这个差异，就要左边轮子慢一点，右边轮子快一点，用不同的转速来弥补距离的差异。 如果后轮轴做成一个整体，就无法做 到两侧轮子的转速差异，也就是做不到自动调整 普通差速器由行星齿轮、行星轮架（差速器壳）、半轴齿轮等零件组成。发动机的动力经传动轴进入差速器，直接驱动行星轮架，再由行星轮带动左、右两条半轴，分别驱动左、右车轮。差速器的设计要求满足：（左半轴转速） +（右半轴转速） =2（行星轮架转速） 17。当汽车直行时，左、右车轮与行星轮架三者的转速相等处于平衡状态，而在汽车转弯时三者平衡状态被破坏，导致内侧轮转速减小，外侧轮转速增加 当转弯时，由于外侧轮有滑拖的现象，内侧轮有滑转的现象，两个驱动轮此时就会产生两个方向相反的 附加力，由于“最小能耗原理”，必然导致两边车轮的转速不同，从而破坏了三者的平衡关系，并通过半轴反映到半轴齿轮上，迫使行星齿轮产生自转，使外侧半轴转速加快，内侧半轴转速减慢，从而实现两边车轮转速的差异 【 11】 。 车后桥差速器检测原理 装配尺寸自动检测仪检测对象是 1046 轻型车差减速器的，要求能够在流水生产线上自动检测差速器壳体装配尺寸，根据所检测出的尺寸选择垫片。因而检测装置的设计目的就是针对差减速器总成装配时用到的可动调整装配法和固定装配法进行检测。针对差速器的总成的装配特点，主要是对采用固定调整装 配法进行装配检测。因而检测仪所要实现的两个主要功能是在其上可应用固定调整装配法知识进行检测并选择垫片。 用固定装配法进行装配时，必须知道装配调整环的尺寸，也就是差速器装配过程中垫片厚度与数量的选择。 类或相仿零件的检测原理与方法 1）汽车后桥中差速器壳尺寸及形位误差检测设备如图 测量仪是检测汽车后桥中差速器壳（分 A、 B 壳）尺寸及形位误差的专用检测设备。 它与高档工业控制微机测量系统（选用进口工业控制微型计算机）配套使用，具有高精度、高效率，微机处理数据，屏幕显示并自动打印结果等特点。 图 车后桥中差速器壳尺寸及形位误差检测设备 长春理工大学光电信息学院毕业设计 8 2）牙嵌式自由轮差速器的检测方法 1、牙嵌式自由轮差速器结构及原理 牙嵌式自由轮差速器由以十字轴两侧完全对称的部件组成，包括十字轴组件、驱动离合器组件、弹簧、弹簧保持器、边齿轮等。其中十字轴组件由中心环和十字轴组成；驱动离合器组件由驱动离合器、外推环等组成，见图 当车辆向前或向后直行时 驱动离合器组件与十字轴组件处于啮合状态（嵌入），两侧轮子以同一转速转动，如果其中某一侧轮子打滑或悬空，另一侧轮子仍能牵引车辆继续行驶。 图 字轴左侧组 成示意图 1、边齿轮； 2、驱动离合器组件； 3、十字轴组件； 4、弹簧保持器； 5、弹簧 2、检测方法 先在 A、 B 两根轴上沿顺时针方向同时加力，但不致轴发生转动，然后进行下列步骤。 （ 1） 听到差速器内发出轻微响声后， 明十字轴组件与 时为正常； 图 速器检测工装 （ 2） 到差速器内发出轻微响声后， 明十字轴组件与 时即为正常； 长春理工大学光电信息学院毕业设计 9 在进行步骤 （ 1）和（ 2）时，要注意确保 1）、（ 2）所述的运动状况，则说明差速器 打开检查。 （ 3） 听到差速器内轻微的响声后， 明十字轴组件与 时即为正常； （ 4） 听到差速器内轻微的响声后， 明十字轴组件与 时即为正常。 在进行步骤（ 3）和（ 4）时，要注意确保 3）、（ 4）所述的运动状况，则说明差速器 理或装配有问题，需打开检查。 在 A、 不致轴转动，重复。 桥差速器装配尺寸链 垫片厚度尺寸环是尺寸链的封闭环。垫片的选择要求最薄垫片的厚度为 垫片最小厚度为 所以 寸精度高于 图尺寸链知相关组成环包括大小向心圆锥滚子、轴承厚度及其内圈厚度、套筒长度、壳体内两轴承被限位壁之间的距离尺寸和主动锥齿轮中心距。 如下图 两处要进行垫片选择：一处在主动锥齿轮锥背处，调节锥齿轮的轴向位移以使其与从动锥齿轮更好啮合； 另一处在大圆锥磙子轴承与套筒相接处，用于调节轴承的预紧刚度、强度。第一处在测出大轴承限位壁到从动锥齿轮中心线距离和大轴承厚度以及主动锥齿轮中心距就可得出垫片厚度 需要测定的尺寸集中在壳体、大小轴承、套筒和主动锥齿轮上，按测量性质进行分类：壳体尺寸（内部尺寸）、轴套尺寸（外部尺寸）和主动锥齿轮（间接测量）。 图 汽车后桥差速器检测尺寸链示意图 长春理工大学光电信息学院毕业设计 10 1）测量出所装配的差速器零件的实际尺寸 2）按图 2k、 4- 6- 4- 6- 2- 02- 0)将不同厚度的垫片组合成 后进行装配。 长春理工大学光电信息学院毕业设计 11 第三章 制定方案及总体设计 配尺寸自动检测仪方案选择 由于汽车后桥差速器的特点以及其重要性，且采用固定调整装配法来保证装 配精度。又针对设计的要求： 1）自动化 2）精度 3）自动化控制 对差速器壳体检测做出如下几套方案： 方案一： 1）采用电机作为动力装置 2）采用齿轮减速器 3）采用丝杠螺母机械传动 4）差动变压器式高精度位移传感器 5）固定位置柜台式检测 方案二 ： 1）采用气压马达作为动力装置 2）采用特定气缸 19作为执行元件 3）差动变压器式高精度位移传感器 4）运用随行夹具跟随壳体检测 5）悬臂式流水线上自行检测仪 针对上面两种方案，在 考虑都能实现上述功能的前提下： 方案一由于电机工作时必须长时间无间断工作，齿轮减速器在这种情况下发热量大，消耗能量多，且机械装置润滑较为复杂，安装不方便。 方案二可以顺利解决方案一的问题，且更易于实现自动化和计算机控制。因此方案二更合适。 体设计 测部分 （ 1）定位部分设计 对壳体的测量需要一个基准，由于壳体外表面尺寸加工精度较高的仅有壳体的止口和耳孔，所以利用止口和耳孔定位。由于 差动变压器式高精度位移传感器 触头必须深入壳体内部，则测量时必须保持壳体内主动锥齿轮轴线平行。可采用止口及耳孔 限制壳体在水平方向上的移动和沿水平方向轴的转动。而如何保持壳体水平则需要利用止口与垂直的定位板来实现。 长春理工大学光电信息学院毕业设计 12 图 位板剖视图 图 位机构的俯视图 图 位机构向视图 （ 2）检测部分设计 由于圆形止口中心线与耳孔中心线及从动锥齿轮中心线重合，测量时可作为基准。测量 要求探测头从三个方向伸入，采用在壳体大端两个探测头检测对尺寸，另一探头从小端深入即可，并且在到达指定检测位置后能够固定。采长春理工大学光电信息学院毕业设计 13 用从壳体两端伸入 探测头，可减少探测头伸入长度以提高测量精度。 图 测汽缸简图 （ 3）夹紧部分设计 被检测件（壳体）在检测位置是处于水平的，根据壳体的特点及检测时所需夹紧力较小，可选用气缸作为夹紧器件。 图 紧汽缸 4）检测完成回位装置 检测完成后只需较小力便可实现回位功能，在考虑易于实现自动化及计算机控制等前提下，采用气缸机构作为回位装置较为合理。 行夹具部分 1）定位夹紧部分设计 根据壳体的前后端皆为圆形面，可用两个 定位原理可知为限制剩余的自由度可采用两个定位销定 位壳体环行面。 2）随行部分设计 对沿流水线作业的随行夹具，为能实现作业，在夹具底部设计滚轮，支撑采用轮槽，检测时夹具随壳体一起上升，壳体夹紧定位时夹具与壳体产生水平方向位移。 长春理工大学光电信息学院毕业设计 14 图 随行夹具 （ 3）随行夹具行动机构 采用链条循环推动机构，链条带拖动板在滚槽底部循环运动，当随行夹具运动到一定位置时拖动板便可推动夹具运动。 （ 4）抬起检测机构 运用液压夹紧及导向机构在随行夹具被链条拖动机构带到检测位置时装置运作进行相应的工作。 图 抬起检测机构 长春理工大学光电信息学院毕业设计 15 第四章 机械结 构设计及零部件选择 缸移动结构设计 1）检测气缸移动结构设计及检测汽缸的选用 由于检测要求的精度较高，在使用气缸作为检测执行机构时，考虑到气缸的特殊性，且气缸要作为传感器承载件，在气缸结构部分设计时可采用气缸活塞杆不动，气缸体带动传感器移动检测的方式来实现。这样可使传感器易于安装且检测精度可以提高。 移动部分要求精度高，且根据气缸的特殊性，考虑采用燕尾槽结构连接支撑气缸件和气缸。这样的机构移动精度能满足要求。 根据功能及结构的要求，选择 司生产的 列气缸，内径具体尺寸如图： 表 缸系列表 图 缸主要尺寸 根据要求选择检测汽缸 头部检测汽缸： D=29 L=55 =8 M=6 型号 中间检测汽缸： D=46 L=146 =16 M=14 型号 尾部检测汽缸： D=33 L=72 =10 M=8 型号 其中 为活塞杆直径、 长春理工大学光电信息学院毕业设计 16 2）夹紧及回位气缸移动结构设计及选用 夹紧和回位气缸要求不像检测 气缸要求的高精度，只要能实现功能便可，因此气缸安装可采用普通安装模式。为了加大接触面积，可以在活塞杆前端安装一个面积适当的物块，易于实现功能。 图 汽缸夹紧状态 图 回位气缸回位状态 （ 1）夹紧汽缸的选用 因为为夹紧汽缸在水平线上器固定作用，要保证精度不可使用过大的预紧力。根据尺寸汽缸尺寸 程 S=70，选择 司生产公司生产的22390008。 长春理工大学光电信息学院毕业设计 17 图 夹紧汽缸参数 图 夹紧汽缸系列 （ 2）回位气缸的选 用 因为回位汽缸要实现检测完回位功能，因此也不要求太大的作用力。为了方便实现计算机控制要求因此和夹紧汽缸同系列汽缸，外形尺寸上外径 D=34,行程 S=65，根据上图选择型号 0822390208 长春理工大学光电信息学院毕业设计 18 测气缸活塞杆固定件结构设计 检测气缸采用活塞杆不动，缸体运动的特点，活塞杆端有螺纹，固可采用螺纹联结将活塞杆固定住。考虑到仪器的安装问题，气缸在安装到燕尾槽上之后不方便转动，因此采用一个小型带有螺纹且能自由转动的小部件，使得气缸能被顺利的固定好。而这个小部件同样可以被固定在支撑气缸的支撑板上。如图所示： 图 活塞杆固定机构 行夹具检测时横向移动机构设计 随行夹具在壳体未检测时装载壳体随流水作业线作业，在运动到检测位置时，被液压夹紧抬起机构抬起后进入检测定位时要有一个横向相对位移，由于位移量相对较小，可采用燕尾槽长槽块固定在检测位置，随行夹具运行到检测位置后，随行夹具上燕尾和燕尾槽块正好配合，液压夹紧抬起机构夹紧燕尾槽块上升进入检测位置，这样在检测定位夹紧时横向位移可由燕尾槽来提供，且燕尾槽精度较高，可满足检测精度要求。 在检测完成后，为了使回位较为准确，在底部可以设置几个定位销，使回位再检测 准确定位。结构如图所示： 图 随行夹具横向移动机构 链条循环推动机构，链条带拖动板在滚槽底部循环运动，当随行夹具运动到一定位置时拖动板便可推动夹具运动。 链传动机构的传动链：电机 减速器 链传动 轴承 其中各级机械效率以为是个模拟范围所以通过查询机械手册估得： 长春理工大学光电信息学院毕业设计 19 减速器机械效率： 95% 链传动的机械效率： 5% 抬起机构传动轮轴承： 因为是链条拖动拖动板在滚槽底部循环运动，因为抬起机构以及差速器的主要材料为灰铸铁 t/重力大概为 G=045N. (设链条循环机构速度 V=s 滚动摩擦因数： =机功率计算： P=FV/n1/n2/045 95% 95% 97% (根据机械手册差得查询的电机型号为： 压夹紧抬起机构液压缸的选择 当夹紧及导向机构在随行夹具被链条拖动机构带到检测位置时装置运作进行相应的工作。 液压缸缸径 D=80压缸活塞缸 d=25程 L=200压缸的载荷为 F 4据机械手册查得选用标准液压缸系列型号： 01口定位件及气缸支撑件设计 气缸支撑件可以有很多种形式，例如。利用杆状或者板状都可以。但考虑到精度和刚度方面问题，采用支撑板系统的刚性较好，检测精度相应的也较高，联结可采用螺纹联结装置。 长春理工大学光电信息学院毕业设计 20 第五章 控制系统设计及控制元件选择 制系统总体设计 制系统的总体结构 随着计算机技术的发展，单片机技术已经成为计算机技术中 的一个独立分支，单片机的应用领域也越来越广泛，特别是在工业控制和仪器仪表智能化中起着极其重要的作用。而本设计的测量控制系统就是用单片机作为控制系统，以实现自动化控制。单片机的基本组成 I/时控制器件。 本设计控制系统硬件接口机构简图如图 5图 制系统硬件机构简图 片机引脚及 8031 总线结构和引脚功能 一、 列单片机包括 8031、 8051、 8751 等。其中 8051、 8751 是片内自身集成 4 单片机， 一般来说，用户选用 8051 或 8751 的目的是不再用再扩展 则会失去选用 8051 或 8071 的优越性。但考虑到成本及实用性 8031 也可通过外部扩展 此本控制系统设计选用 8031 作为单片机控制系统 体管脚如图 5示。 长春理工大学光电信息学院毕业设计 21 P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78R S T /V P D P 3. 010T X D P 3. 111I P 3. 212I P 3. 313T 0 P 3. 414T 1
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