垫圈内径检测装置课程设计

1、机械原理课程设计说明书设计题目垫圈内经检测设计学 院汽车与交通学院一专业班级车辆142班姓 名郭彭辉学 号2指导教师赵健青岛理工大学目录一、设计题目及其要求3二、功能分解3三、运动方案简介4四、 机构设计5传动机构设计5压杆运动机构设计4 止动销运动机构设计41五、机构组合立体图 15六、运动过程解析16七、方案评价17八、方案评定及选择 18-九、系统评价及总结 19-十、参考书目19 一、设计题目及其要求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

2、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。a)b)c)1 工件2带探头的压杆3微动开关a）内径尺寸合格b）内径尺寸太小c）内径尺寸太

3、大功能分解（1 ）传送零件 传动机构间歇的将工件送到检测的位置（2）使零件停止运动在传送零件的过程中将被止动销挡住刚 好到所需检测的内径圆孔到压杆将要下来的地方。(3)检测内径压杆下来检测内径是否符合要求。在内径检测结束之后，传动机 构将已检测的工件送走，并将下一个将被检测的工件送到检测处，如 此一直反复进行。三、运动方案简介垫圈内径检测装置，用以下 4个机构结合搭配组成：传动构 设计，压杆运动机构设计，止动销运动机构设计，微动开关运动 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mmA8

4、1614405B121320214406C202130314408D20213739608E303156496010决定采用方案CC202137314408周期 T=8s,角速度 3 =2n /T= rad/s.在一个周期内，满足要求，各个机构的运动情况:传动机构压杆运动机构止动销运动机构微动开关运动机构02s01s传送工件停在最咼点八、停在最咼点八、停在最左边1下降2s停在最低点八、2停下降停在最低点八、停在最左边停检测停在最低点八、右移检测左移8s停上升上升停四结构设计传动机构设计传动机构是整个装置中负责将待检测的工件传送到检测位置的 机构。它需要在运动规律上和控制止动销的止动机构和压杆升

5、降机构 相互配合才能完成此装置的工作要求。在设计传动机构的时候我们考虑了两种方法， 一种是平面连杆机构，一种是带轮传动，但是平面连杆机构连续性不好，加料位置必须 固定，而且用的杆件较多，容易产生冲击。而带轮传动具有功率范围 大、传动效率高而且可以实现连续话的批量生产，有利于提高经济效 益。所以传动机构我们选用带轮传动。即为从所给的设计数据中我们得知：原动件的转动周期为1/24S,而检测周期为8s,因此推料机构的齿轮系的传动比需为 192： 1，这要 由多级齿轮传动来实现7777777VMM7WW上图为推料机构的齿轮系简图。为使达到传动比皿=192/1。应有：71=72-' =Z =,Z

6、2=Z3=40,74=120；传动比 ii4=z2Z3Z4/ziZ2' 3Z 40*40*120/10 3=1921考虑到推料机构具有的运动规律特征是送料停止送料，我们决定使用槽轮机构来达到间歇式运动的目的电动机输出齿轮皮带轮检测周期周期1/24S8s32s8s由于是检测机构，所以传动齿轮模数不宜过大，初定模数m=3di=d2' =d=mmd2=d3=120mmd4=360mm右边的齿轮每转动一周，槽轮转动 1/4周，皮带在这2秒的时 间内将待测工件传送到检测位置，然后停留6s,等待检测完毕后将已 检测的工件送走，并把新的工件传送过来，如此重复。压杆运动机构设计在设计压杆机构的

7、时候，通过对压杆运动机构的运动规律进行观 察，发现用凸轮连杆机构比较简洁。在凸轮用什么运动机构的问 题上，考虑到此装置是进行检测的装置，所以对零件的冲击要尽 量小，所以决定采用5次多项式运动规律的凸轮。推杆运动规律的计算过程：周期：T=8s基圆半径=15mm;推程：h=6mm;推程运动角：3 0 =3n /8;回程运动角：30=3 n /8;远修止角=n /2;近修止角=3 n /4;计算公式：s=C0+ Ci 8 2+ C3 8 3+ C4 8 4+ C5 8 5;v= Cw+2 Qw+3 C3w 8 2+4 C4w 8 3+5 C5w 8 4; a=2 C2w2+6 C3 w2 8 +12

8、 C4 w2 8 2+20 C5 w2 8 3;在始点处：8 =0, s=0,v=0,a=0在终点处：8 = 8 0 ,s=h,v=0,a=0分别代入方程得到：Cb=Q=C2=0 , C3= 10h/ 8 o3 ,G= -15h/ 8 o4 , C5=6h/ 8 o5位移：s=h-10h8 3/ 8 30+15h 8 4/ 8 4o-6h 8 5/ 8 5o ;速度：v= n h 8 2/ 8 3o-15 n h 8 3/ 8 4o+ n h 8 4/ 8 5o;力口速度：a= n 2h 8 / 8n 2h 8 2/ 8 4o+ n 2h 8 3/ 8 5o;通过计算得到下表结果:803 n/

9、806n /809n /8012 n /8015 n /8018 n /8021 n /8024 n /8027 n /8030 n /80sv803n /1606n /1609n /16012n15n18n21n24n27n30n/160/160/160/160/160/160/160a533n36n39n42n45n48n51n54n57n60n/160/160/160/160/160/160/160/160/160/160a02n位移和角度的曲线图:03 n /8速度和角度关系的曲线图：03 n /8加速度和角度关系图:凸轮简图:止动销运动机构设计在止动销运动机构的设计上，我们也有两种方

10、法，第一种是通过 杠杆和凸轮的集合，来实现其运动规律，还有一种是和上面压杆机构 的设计思路一样，采用对心直动滚子推杆盘形凸轮机构。 考虑到机构 设计的简洁性和经济性，决定采用方案二，即对心直动滚子推杆盘形 凸轮机构。凸轮在周期为8秒的一个周期内的运动规律为01s1s8s停下降停上升在凸轮选择什么样的运动规律上，止动销对机构的冲击力不用像压杆机构那样高的要求，但是也要避免承受过大的冲击路，所以我们决定采用二项式运动规律；s=co+ci 5 +C2 3 2 v=ds/dt=Ci 3 +2q a=dv/dt=2c2 3 2(0 n /4)。(1) 在01s,凸轮在远休过程，远休止角。01= n /4

11、(2) 在1s,凸轮为回程过程，回程运动角(T 0= n /8(n /43 n /8) 在等加速回程段：(n /45n/16)S=h-2h 5 2/ 5 ' 2o=6-2*6 5 2/( n /8)2= 5 2V=-4hw8 / 5 2o=-4*6* 5 /( n /8)2= 5 a=-4h32/ 5 ' 2o=-4*6*2/( n /8)2=-96 (5 =05'0/2) 等减速回程：(5n /163n /8)S=2h(5 ' o-5 )2/ 5 ' 2o=2*6( n /8- 5 )2/( n /8)2= (n /8-5 )2 V=-4h3 (5&#

12、39; 0-5 )/ 5 ' 2o=-4*6*( n /8-5 )/( n /8)2=(n /8-5 )a=4hw 2/ 5 ' 2o=4*6*(2 n /T)/( n /8)2=96(X = (X /2- (T )3) 凸轮为近休过程，近休止角X 02=5 n /4(3n /813n /8)(4) 8s凸轮为推程过程，推程角xo=3 n /8(13n /82 n) 等加速推程：(13 n /829 n /16)S=2hS 2/ S 2o=2*6 S 2/(3 n /8)2= S 2V=4hw8 / S 2o=4*6* S /( 3 n /8)2= Sa=4h® 2/

13、 S 2o=4*6* 2/(3 n /8)2=(S =0S 0/2) 等减速推程：(29 n /162n)S=h-2h (S o-S) 2/ S 2o=6-2*6 (3n /16- S) 2/(3 n /16)2=(3n /16-S)V=4h® (S o-S )/ S 2o=4*6*(3 n /16- S )/( 3 n /16)2=(3n /16-S )a=-4h w 2/ S 2°=(S = S o/2 S o )在一个周期内，止动销上升高度与凸轮转过角速度的关系:一个周期内，止动销的速度与凸轮转过角速度的关系:一个周期内，止动销的加速度与凸轮转过角速度的关系:凸轮简图

14、五立体结构图六、运动过程解析首先被检测垫圈由皮带组成的送料机构送入轨道 1，然后在送 到轨道末端的时候，沿倾斜轨道下滑， 当达到位置 3 时，由于挡板的 阻挡作用，使垫圈停止运动， 在 3处，其在正中间沿轨道方向有一部 分是空的，在其正下方有一个“十字架”的机构，因为“十字架”机 构的轴与槽轮机构的轴连接在了一起， 所以运动周期也是 8 秒，因此 可以使零件在一个周期 8秒中的前 2秒被“十字架”拨到斜道 4 然后 下滑，然后落到传送带 5 上面， 当垫圈滑到传送带 5 时候，被止动销 装置 6 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

15、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），控制系统控制I杆向左H杆向右， 然后工件便进入“合格品”轨道,然后落到相应的槽内；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，控制系统控制I杆向右H杆向 右,然后工件进入“内径小”的轨道,然后落到相应的槽内。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 统将控制I杆向左H杆向左，然后工件进入“内径大”轨道，最后落 入了相应的槽

16、内。1C)1a)b)1 工件2带探头的压杆3微动开关a）内径尺寸合格b）内径尺寸太小c）内径尺寸太大七、方案评价经过方案的修改及完善，使系统更好的实现了其功能。现在简述方案 中的机构选用。首先从电动机出来以后，连接俩个减速箱子，右侧的先经过送料机 构的主动轮子，为送料机构提供动力。然后为把动力传送到与其垂直 的轴上（即与凸轮相连的轴），利用了俩组圆锥齿轮传动，然后俩个 凸轮便开始连续运转，通过其轮廓线的不同从而实现了止动销和压杆 机构的精准的配合，而且此处作为本机构的核心，压杆检测机构在检 测垫圈的时候是放进去的，而不是从下面压进去的，这样就可以提高 检测精度。从电动机出来以后，左侧的减速箱与

17、槽轮机构连接在了一起，然 后通过槽轮机构的另一端轴输出，后经过一个“十字架”机构之后与 一个皮带传动的主动轮连接在一起， 以此实现间歇传动，然后传送带 把已测零件送到斜滑道&在位置3处有一个十字架的机构，此装置起的主要作用是为了精准 的为每个周期提供一个零件，在一个周期槽轮机构转过的前2秒钟内，按照一般设定垫圈应该被放在间歇传动装置上，由其实现运送， 但是通过“十字架”机构可以使在位置 3处的垫片被拨到 4 位置的滑 道上面，然后滑下（可以预先设定其滑下的位置跟止动销下来的地方 相差不是太大），从本机构中可以知道，“十字架”机构转动 90 度 就是 2 秒钟的时间，因此必须在 2 秒的

18、时间内保证垫圈内够到达间歇 传动带上 5 上，在十字架拨的过程中，其转动小于 90 度的时候垫圈 已经与“十字架”脱离了接触，即将沿倾斜滑道下落，设此过程的时 间是t1 ,要使在2秒的时候待测垫圈已经到达间歇传送带上， 所以在 倾斜滑道上的时间要稍微小于（ 2-t 1 ）秒，在倾斜滑道上的时间控制 可以通过调节滑道的摩擦系数，倾斜角度等来调节。而且在设计过程中我们尽量本着节约空间，减少机构数量，经 济等原则，使一轴多用，通过设计倾斜滑道来减少能耗，使用“十字 架”机构来减少机构的使用量，通过一个星期的修改，终于使机构更 加完善。八、方案评定及选择 方案一（参见 15 页） 方案二方案三杆传副机七 F i '+最终方案评定及选择（详见七）九、系统评价及总结综合评价该检测装置，该装置主要由止动销、压杆、传动机构配合完成，符合每 8 秒检测一个垫圈的技术要求，