【机械毕业设计】光环投影测量机设计【含全套CAD图纸和WORD说明书】

1、摘 要在国内制材行业中，制材厂对原木形状的检测以及材积的测量计算一直采用人工检尺的方法：由人工目测每根原木的外部形状，进行分类加工；人工用卷尺或卡尺量取原木的长度和检尺直径，然后，再通过查找材积手册得到单根原木的材积，经过逐根检尺测量和累加计算才能得到整堆原木的材积；逐堆测量之后才能得到原木的进货量，检尺的工作量是非常大的。本课题针对我国原木检测技术的发展现状，提出采用8点检测，4点组合回归描述的方法，运用自动检测技术及计算机模拟技术，对原木输送机上运行的原木进行快速在线测量，可以提高设备的检测效率。从原木外形轮廓与制材生产之间的关联性出发，探讨和研究了原木检测机设计的原理及设计的方法，为原木

2、检测机的设计和制造提供了理论依据，原木检测技术越来越为世界各国制材企业所重视。本论文所设计的原木检测机作为一种试验阶段的设备，在整体性能上还存在许多有待解决和改进的方面，这些将会对今后的研究工作起到促进作用。关键词：光环投影测量机；识别；自动测量；定心；回归描述ABSTRACTIn our country, the wood manufacture industry inspect the shape and the volume of the log by manual work. Estimate logs outer shape with eyes, and then label the

3、m before throwing into processing. People uses tape and caliper to confirm a logs length and diameter of the section, and look for it in the manual to obtain one logs volume. By accumulating all the volume of the log, the number of the stock can be gotten The work of inspecting the log by manual is

4、very heavy. In this paper, the theory of the eight point inspection and the four point compounding simulation are presented. So we can quickly measure and get the logs external shape parameter accurately on -line with the automatic inspecting technique and computer stimulating technique. The equipme

5、nt can enhance work efficiency.Based on the relativity of log shape and production, the design theory and method of logs shape inspecting equipment are discussed. At the same time, the theoretical basis for design and manufactury is provided in this paper. Log inspection technique is recognized incr

6、easingly by lumbering. The equipment designed in this paper is a sort of experiment facility and also there are many question and juvenility. All these will accelerate researching work for the future.Keywords: Log Shape；Identify ；Automatic Inspection；Shape Identify；Regression目 录摘要 . . I Abstract . .

7、 II第1章 绪论 . 11.1 概述 . 11.2 国内和国外原木检测机设备的发展分析 . 11.3 本课题研究的目的和意义 . 41.4 选题的研究内容和设计设想 . 5第2章 原木检测机总体设计 . 62.1 原木检测机总体原理介绍 . 62.2 结构实现方法 . 82.3 原木检测机机械部分设计 . 92.4 机架结构设计和计算 . 102.5 输送机构结构设计 . 112.6 本章小结 . 12第3章 动力部件选择和传动机构的计算 . 错误！未定义书签。3.1 电动机的选择 . 错误！未定义书签。3.2 链传动的计算 . 错误！未定义书签。3.3 链轮轴的设计和校核 . 223.4

8、轴承的选择和校核 . 293.5 链轮轴键的选择和键联接的强度计算 . 303.6 螺栓的选择和校核 . 313.7 本章小结 . 32第4章 检测机构的设计计算 . 334.1 检测机构结构设计 . 334.2检测系统原理的计算 . 错误！未定义书签。4.3 检测机构的零件的选择和校核 . 374.4 本章小结 . 40 结论 . . 41 参考文献 . 42 致谢 . . 43第1章 绪 论1.1 概述随着现代木材加工工业技术的发展，传统的制材技术正在逐步更新，以制材学和测树学为基础的原木描述理论已经不能适应现代木材工业的发展。因此，有必要在理论、方法、手段上建立一套全新的原木外形及其缺陷

9、的描述体系，采用新的、高精度的计算公式，将制材学与测树学的原木描述理论向前推进一步；采用新发明、新技术制造新设备，实现原木检测过程的高度自动化，以适应现代木材加工工业的发展。一般情况下原木模型的实测参数越多，重建模型的精度越高。但实测参数越多会使检测设备复杂，数据处理和优化计算量增大，导致对计算机的容量要求高、投资增大、不利于推广应用。所以，找出一种即可以保证原木描述精度，又不需要大量检测参数的原木最佳形状识别体系，一直是国内外从事原木模型描述学者潜心研究的课题。另外，如何利用先进的原木检测技术，对原木形状进行真实再现，以利于木材的分类、选择、合理加工、提高其利用率，对制材企业来说显得尤为重要

10、。1.2 国内和国外光环投影测量机设计设备的发展分析我国对原木检测技术的研究始于上世纪80年代以前，从国内的研究形势和方向看，今后我国的研究重点可能会向以下几个方面发展：(1根据原木干形，建立原木的分段模型，提高原木的检测精度。(2原木模型的设计必须与检测设备的研究同步进行。最佳的模型优化设计应节省设备投资，抛弃不实用的数学模型，推广和完善有利于普及和应用的数学模型。(3逐步提高离散模型和仿真模型矩阵的阶数发，展动态检测技术，使离散模型尽快地应用于实际生产中。目前，国内采用最多的原木检测形式是人工检测的方法。手工检尺存在着诸多不利方面，其检测结果受人为因素影响很大。这种方法完全由人操作、控制，

11、依据工人的眼看心算，获得原木的尺寸、规格等参数。检尺员的工作经验、工作态度等导致了工作结果差别很大。另外，这种方法的劳动强度大，效率低。随着科学技术的进步和社会生产率的快速提高，这种传统方法难以适应制材行业的发展。因此，人工检测的方法是一种落后的生产方式，随着计算机技术的迅速发展与普及，这种生产方式终将被淘汰。我国在原木检测领域与发达国家相比差距较大。国内生产企业中只有少数大型厂家采用光环定心机对原木进行定心检测。光环定心机的工作原理是:采用两组同心光环分别打在原木的两个端面上，由人工目测确定原木两端面的中心点，然后通过液压控制的机械式升降台架来调整原木的位置，通过操作者的目测使其在两端面上原

12、木与光环相内接，从而确定出两端面的最大内接圆。光环定心机对弯曲度不超过3%的大径级原木进行定心比较有效，但对于弯曲度较大的小径级原木来讲就显得有些力不从心。特别是随着大径级原木的不断锐减以及单板旋切速度的不断提高，对原木定心精度和定心速度的要求也随之提高。现在国外最高的定心速度已经达到每分钟10根以上，光环定心机已经无法满足这样旋切生产节拍的要求。除此之外，我国还有许多胶合板生产厂家还使用根据3点定心和4点定心原理研制开发的机械定心机对原木进行定心。虽然这些机械定心机的定心精度比人工定心精度要高且出材率可提高2%4%，但在实际生产过程中这种机械式定心机对原木的径级和截面圆形度的要求较高，所以较

13、难满足实际生产的需求。我国对原木旋切定心机的研制基本上是经历了一个从人工定心到3点、4点定心再到光环定心的过程。但是我国对定心机的研制起步较晚，目前只有信阳木工机械厂等少数几个厂家可生产较为先进的光环投影定心机(例如信阳木工机械厂生产的BD1516和BD1526型光环投影定心机 。多数厂家还停留在3点、4点及普通光环定心机的制造上。现在我国已经在试制6点机械式定心机及激光扫描定心机。将计算机技术应用到原木形状识别领域，是近十年兴起的新技术，在我国尚处于研究开发阶段。计算机本身具有许多优点，如运算速度快、工作可靠、可进行人机对话、随机数据存储与查询、模拟技术等，完全可以承担对原木直径、长度、外形

14、轮廓的自动检测。国内在这方面有一些新的研究，如南京林业大学在其国家自然科学基金项目“原木断层扫描图像识别与虚拟切削研究”中，应用X-CT 扫描技术，重构原木内部缺陷信息的三维图像，通过图像处理与识别提取原木的外形和缺陷信息，同时进行多种方案的模拟切削，以最优化的方案获得最大的出材率和经济效益，进而控制锯解或旋切木材的出材率；由北京航空航天大学和广西南宁凤凰纸业有限公司合作研制开发的“原木材积自动化检测系统”，结合自动化测试技术与计算机视觉技术, 采用工控机控制高分辨率的工业CCD （电荷耦合器）数字成像单元，对原木端面摄像，并把图像数据传输到工控机，利用相应的图像处理和识别软件处理后，将结果存

15、入数据库，实现了随时调用。国外原木检测理论发展较早。70年代中期，世界上研究原木数学模型有了新的进展。1973年Airth 和Calvert 提出了只为特定工序的专业下锯设备应用的几种附加的数学模型。同一时期，Pneumations 也建立了同样的数学模型，弥补了传统原木描述理论的不足。从那时起这种以截顶圆锥体为理论基础的原木数学模型，一直是原木数学描述领域中的权威模型。到1982年，Petrouskii 提出了以二次干曲线绕轴旋转形成的圆截顶原木数学描述理论。同时期，美国BOF 研究室在研究中开始考虑了原木芯部缺陷和节子的分布。它假设节子在过轴心线的平面内，形状是个圆锥体，原木的实测参数是材

16、长、小头直径和锥角。这些改进脱离了传统的原木描述形式，开始趋向实用化描述原木缺陷数学模型建立的研究阶段。由于原木描述方法开始用于描述原木缺陷，因此，在制材工业先进国家中，这种原术数学模型开始广泛使用。后来BOF(下锯优化 研究的权威Lewis 教授在“改进的BOF 系统”中提出了中间弯曲的原木模型，在数学模型的建立过程中增测了小头的长径、短径及水平面中间弯曲高度，使原木数学模型的建立从原木圆截面数学描述过渡到原木椭圆截面数学模型的描述，从直中心线过渡到弯曲中心线，开始了原木形状数学描述的新领域。之后，原木数学描述学者又提出了弓形弯曲、翘曲和偏心原木的数学模型，使原木数学模型的建立有了新的进展。

17、目前，世界上针对原木检测机设备主要有以下几种： 图1.1 3点定心原理图 图1.2 机械式3点定心机木时，定心精度会受到很大的影响。图1.3是激光扫描原木检测系统原理图，图1.4是芬兰生产的原木外形激光扫描系统。对于各大制材企业来说，合理利用原木资源，不仅是获取利润的要求，也是企业能否长期生存，发展壮大的关键。另外，我国林区各大贮木场长期以来在原木检尺和原木等级分选方面采用人工方法，这样统计出的数据人为因素较多，既无法实现科学管理，又浪费了大量人力、财力。同时，无法与先进的制材加工设备实现数据共享，提高加工效率。当前，世界许多国家都在研究原木检测设备，使这一领域的技术日趋成熟，木材检测设备日臻

18、完善。 图1.3 激光扫描原理图 图1.4 原木外形激光扫描系统图1.5、图1.6是在近几年世界木工机床展览会上展出的最新木材检测设备的照片： 对于各大制材企业来说，合理利用原木资源，不仅是获取利润的要求，也是企业能否长期生存，发展壮大的关键。另外，我国林区各大贮木场长期以来在原木检尺和原木等级分选方面采用人工方法，这样统计出的数据人为因素较多，既无法实现科学管理，又浪费了大量人力、财力。同时，无法与先进的制材加工设备实现数据共享，提高加工效率。当前，世界许多国家都在研究原木形状识别设备，使这一领域的技术日趋成熟，木材检测设备日臻完善。 图1.5 原木检测设备 图1.6 原木检测设备1.3 本

19、课题研究的目的和意义目前，我国木材出材率和综合利用率指标与发达国家相比，有较大的差距，而我国的森林资源低于世界平均水平，木材加工时的极大浪费与当前森林资源的短缺极不 协调。因此，开发引进先进加工技术，千方百计提高木材出材率和利用率以降低各种木制品和各种用途用产品木材的消耗量是十分必要的。其中提高原木定心精度和效率也是达到上述目的的措施之一。高精度和高效率必然会带来提高经济效益的结果。此外，考虑经济效益还应兼顾出材率和优等品出材率两方面。在这种情况下，对原木外形特征描述时，要考虑节子、开裂、弯曲等缺陷对板材或单板等级的影响，以达到木材质量的高效利用。目前原木定心技术最发达的国家是芬兰。芬兰Rau

20、te 公司定心上木机，采用激光对原木7个断面扫描。每个断面每隔10为一个测点，共即252个点。计算机接受扫描数据，绘制木段形状图及确定其最大的内接圆柱体，找出最佳回转中心，木段最终旋切位置精度达到0.005mm. 我们在研究、开发原木定心技术时可借鉴芬兰的先进技术。我们的研究不仅要赶上世界先进水平，而且要超过世界先进水平，并要积极促进该技术向生产转化。80年代以后，我国的家具制造业和建筑材料业迅猛发展，经济连续高速的发展消耗了大量的林木资源。国家近几年相继出台了保护林木的若干政策，以防止我国的林木由于过度开采而枯竭。因此，对于制材行业的众多企业来说，如何有效地利用有限的林木资源是企业发展的关键

21、。森林资源减少，限制采伐，必然形成国内制材业原料短缺，原料价格上涨，使各个企业生产成本增加，竞争加剧的局面。在这种情况下，如何提高原材料的利用率，细化每一根原木的可利用部位，做到优化下锯，最大限度扩大木材的可利用率，是当务之急。在面对国际竞争方面，近几年由于进出口贸易的增加以及木材价格的开放，将使我国的原料价格与国际市场价格拉平。随着21世纪到来，我国的制材企业更多地参与国际竞争。在先进的制材国家中，利用高精度原木检测仿真系统对原木形状进行精确的描述，进而引导加工设备合理加工，从而实现BOF 制材，已经变成企业生存的必要条件。在此基础上，国外主要制材设备制造厂家均在他们生产的数控设备上采用了这

22、些技术，瑞典、芬兰、加拿大和美国的公司都在全球推销基于BOF 技术的制材设备。国外著名的制材专家指出：在自动化制材中，应进一步提高对原木沿长度方向的形状识别，特别是对弓形弯曲、翘曲和偏心原木的更精确的识别。从以上分析可以看出，原木的形状识别在制材行业的地位是举足轻重的。由此可以看出，在未来几年，木材检测技术将在我国制材企业的实际生产中扮演重要角色。1.4 本章小结 该原木检测机分为机架，驱动机构，检测机构，数据采集机构，数据计算机构及计算机模拟形状图象等，本设计就不介绍数据采集，计算和计算机模拟图象信息，本设计主要介绍原木检测机的机械结构组成，机械工作原理，驱动系统结构和动力部件选择和校核。本

23、系统在分析各种方法的基础上提出了一种全新的思路，即首先检测原木横截面上均匀分布的8个点，然后将这8个点的坐标值输入计算机，利用其中的四个点进行组合后，回归出原木的横截面模型，实现原木检测的计算机化；同时，在检测方式上，采用了在线快速实时测量，可以提高设备的检测效率。第2章 光环投影测量机设计总体设计2.1 光环投影测量机设计总体原理介绍原木检测机床提供了一种纵向快速检测原木外形轮廓的机械设备及工艺技术。它利用8个检测触头检测原木的截面形状，为下一步计算机模拟识别原木整体外形提供必要的实测数据。其工作原理如下：原木由运输辊台送入，启动电机后，传输链负载原木以一定速度匀速向前运动。当原木运动到检测

24、框时，原木端部将检测杆推开，检测杆绕芯轴转动，最终所有摆杆的底部触头落到原木表面，8根检测杆在原木外轮廓上做相对运动。在原木行进过程中，因为其外表面不可能是光滑等直径的，某一时刻下原木表面的凹凸起伏变化会引起摆杆转动，从而导致角度传感器输出值的变化。通过计算机实时采集到8个传感器的输出值，确定出相应检测杆的转角，经运算处理后，得出原木当前截面上8个采样点的坐标值。整根原木检测完毕后，沿长度方向上的所有采样截面的检测数据被自动保存，并实时在计算机屏幕上显示刷新，作为原木形状三维仿真和分析计算原木端面径级等几何参数的数据基础。图2.1为整个硬件系统的工艺流程： 图2.1 光环投影测量机设计系统的工

25、艺流程本系统要求完成对原木截面形状数据的自动实时检测。根据实测数据，对原木外形进行计算机模拟再现；经过运算分析得出原木端面径级等几何形状参数；由数据库统一存储和管理每根原木的参数信息，建立原木档案，实现数据共享；用户实时监控检测状态，当前原木的检测数据与参数的计算结果及时更新显示；系统界面形式直接，人机交互操作简单易懂，配合相应的提示和帮助，以方便用户使用。本系统综合采用了检测技术以完成对原木形状的识别过程。系统总体设计流程如图2.2所示： 图2.2 光环投影测量机设计系统总体设计流程（1）检测系统设计设备采用接触式测量方法，利用8个检测触头直接与原木表面接触。由于原木是在设备上作匀速直线运动

26、，其不同截面外径的变化和表面形状的起伏会使检测摆杆产生摆动，摆杆回转轴与角度传感器相连。在每根摆杆的摆动截面内，将原木不同截面处的直线位移值转换成检测传感器的转动角度值，然后将角度值对应的电信号经数据采集卡传输到计算机处理系统进行分析和处理。（2）数据采集系统设计多通道数据采集一般是指同时对多路信号进行采样，并把采样信号按一定格式保存下来。本机采用多个通道共享A/D转换器的方式，该方式下的每个通道通过一个多路转换开关，按某一时间间隔，依次将各个通道的信号输入到采样保持电路，再经A/D转换器将模拟信号转换成数字信号。A/D转换器输出的数字信号通过相应的计算机接口电路，输入到计算机进行保存。该采样

27、方式的工作过程中，每个通道的采样频率均等，统一在一台计算机的控制之下，通过扫描的方式，依次将各通道的模拟信号转换成数字信号，由计算机将其读入并保存。（3）数据处理系统设计采集到的数据输入到算机，将这些数据导入到系统处理程序，进行处理。本实验 采用matlab 语言编制处理程序，包括每条数据带的分析，然后将计算结果导入matlab 语言环境下的视窗界面，进行三维轮廓的模拟再现。同时，对话界面将显示出相应的计算结果，使操作人员可以非常方便的获知原木的轮廓信息；由于计算机界面模拟再现了原木的外轮廓，而且相应的轮廓数值也显示在人机对话界面上，这样我们就可以在计2.2 结构实现方法整体结构布局见图2.3

28、，考虑到生产率的问题，识别机采用既可以单机作业，又可以与其他设备连线作业的方式。原木在床身上做纵向水平运动，检测架置于整个机床的中间部位，在其上按圆周布置八个检测触头。数据采集及处理设备位于控制室，通过信号传输线与检测架连接。 图2.3 系统结构布局简图数据采集机构是整个设备的关键部分，检测框架采用螺纹连接与床身紧密结合在起，其上按圆周分布着8个检测摆杆，摆杆轴端安装了检测传感器，传感器既可选择字式旋转编码器，又可选择输出信号为模拟量的角度传感器，视具体使用情况选定。原木在设备上运动时，由于原木不同截面处直径的大小变化和原木外表面的凹凸不平会使与之接触的检测摆杆绕其轴转动如图2.4，这样带动传

29、感器转动，从而产生反映木外形的检测信号。 图2.4 检测机构头部示意图本文提出了原木8点检测的方法。当沿一根原木纵向采集8条数据带时，测量机构和被测对象之间必然有相对运动。为了满足测试的精度要求，我们却不希望对象或机构有运动。因为运动不可避免地产生振动，影响检测精度。在研究了以往设备定位的基础上，我们可以设想出一种运动静态定位方法，这种方法的基本思想是：在保证检测点和我们所需要的运动的情况下，尽量消除其他方向的微小位移和振动，以保证检测精度。在实验过程中，我们采用精密输送用链条作为原木运输载体，其纵向运动可以认为是匀速的，而在链条运动过程中，为了消除其横向的移动，在两侧加装了限位装置，这样，就

30、获得了一个很稳定的检测状态。数据采集时，要求原木只按照其长度方向运动，不能有径向摆动、滚动和较大的震动，以保证检测数据的准确性。在这里我们用两条精密辊子传输链作为原木运动的载体，同时在传输链的托板上对称安装楔形垫块，这种结构保证了原木在运动时的稳定性；同时，考虑到设备流水作业的需要，设计床身使其有足够长度，以防止当一根原木正通过检测架时，下一根原木也运动到床身上并产生振动，对当前检测产生影响。2.3 光环投影测量机设计机械部分设计目前，原木形状的检测主要有机械、光电、激光测量以及摄像等方法。这些方法在实际应用中，要求由技术水平较高、操作熟练的技术人员来完成。其中，后两种方法的设备资金投入较大；

31、另外，在原木形状检测过程中，上述方法所选取的原木截面数量少，较难反映出原木的实际形状。综合考虑到生产成本，生产条件和生产环境的要求，传统方法难以实用。因此，针对具体研究和应用我自行研制了原木形状检测装置MQK3102原木检测机，总体结构如图2.5所示。 图2.5 原木检测机机床主视图本文设计的原木检测机的工作方式结合实际生产情况，不是针对每一根原木所作的静态检测，而是用一个检测架，在原木的输送堆垛或锯解加工的动态过程中，使原木由检测架纵向通过，从而检测出原木的外形参数，将这些数据适时储存在计算机的数据库中，以便随时提取所需原木的外形参数，并在计算机屏幕上显示出所检测原木的三维模拟图形，从而实现

32、原木的外形分析和原木的模拟锯解和加工。在设计过程中，应用了AutoCAD 设计软件进行图纸设计工作。机器主要由机架、动力机构、输送机构、检测机构等组成，实验设备主要技术参数如下：（1）检测原木最大直径： 300mm（2）检测原木最小直径： 200mm（3）检测原木最大长度： 5,000mm（4）检测原木最小长度： 1,000mm（5）机床功率： 0.75KW（6）送料速度： 15mmin（7）机床外形尺寸（长宽高）： 3,500 6501,500mm（8）机床重量（净重）： 1,112kg2.4 机架结构设计和计算机架的作用是支承其他零部件、保证它们的相互位置、承受各种作用力等。图2.6是机架

33、结构图： 图2.6 机架结构图机架要具有在外载荷作用下抵抗变形的能力，即要有足够的刚度。我们在设计机架结构时，考虑到加工过程中的变形和应力，将机架上部设计成矩形框架，其结合处采用焊接形式，形成一个整体，保证了其上安装的导轨和轴座基准面可以在刨床上一次走刀加工完毕，确保整个机架的几何和安装精度。支腿采用梯形结构，按两端和中间三点形式布置，使整个床身受力均匀，减小了上部横梁在原木通过时承受压力而变形的可能性。支腿与床身采用螺栓连接，使整个床身结构坚固，增强了整体抗震性。实验原木外形尺寸定为长度3000mm ，机架整体长度设计为3500mm ，这样每两个支腿之间的距离为不足两米，这样当原木置于床身上

34、时，床身在垂直方向上的变形可以忽略不计。机架的前部设计安装了档料护板，防止原木滚落。由于机架是支撑整个原木检测机重量和运转时候原木的重量，所以要对机架进行计算，验证机架是否可以。把原木检测机看作一个整体，机架所受的力主要包括本身，检测机构，输送机构和被测原木的共同的重力，如果对机架所受的力进行分析，将会非常的复杂，只要设计的机架大于原木检测机的重力就可以了。2.5 输送机构结构设计物料输送机构常采用的方式有：跑车、托板式皮带运输机、辊台、链条等。由于原木外表面凹凸不平，为了在检测时确保检测的准确性，原木做纵向运动时，其自身必须保持静止，既不要有纵向窜动，又不能有转动。综合考虑各种情况发现，原木

35、在辊台上运动时，其表面的节子等突起与辊子接触时会造成原木跳动，无法保证检测精度；由于托板式皮带运输机可能会产生皮带跑偏、运动不平稳、皮带磨损等原因，故也不适合输送被检测原木；跑车不存在以上问题，而且运行平稳，原木在跑车上也易于固定，但是跑车无法实现连续工作，其一个工作循环只能运送一根原木，而且造成检测架尺寸加大，检测摆杆布置不均匀等问题。综上，我们在设计时选用了链条作为输送原木的载体，原木置于链条上，与链条一起在平滑的导轨上运动。图2.7是输送机构结构图： 图2.7 输送机结构图采用精密输送用辊子链条，型号S-1-PK2-16A ，节距25.4mm ，链条在机架的导轨上运动。链条共计有两条，两

36、端有双链轮，其中一组链轮接动力机构，另一组链轮上安装有涨紧机构。双链轮如图2.8所示两个链轮安装在同一根轴上，保证了两条输送链运动同步。轴两端采用球面调心轴承，具有自动调整链轮轴的作用，这样可以保证前后两根轴具有较高的位置度。当原木运动到输送链条上时，原木相对于链条是静止不动的，链条带动原木一起 向前移动。由于链条的辊子在光滑的导轨上做纯滚动，这样可保证原木平稳地通过检测架，保证其检测的精确性，从而提高检测的精度，检测机构检测原始数据，传入给检测系统，通过计算机进行处理和运算，这样就能计算出的检测原木的直径，面积以及外形轮廓。 图2.8 链轮轴结构图2.6 本章小结(1讨论了光环投影测量机设计

37、的总体设计原则，并对各机构的选型作了重点分析。简要介绍了其结构。(2为光环投影测量机设计的设计、选型提供了较多信息，可为今后光环投影测量机设计的改进设计提供参考。(3本章设计了光环投影测量机设计的机械部分，综合分析了各种结构的优缺点以及本设备的具体结构，介绍了相应部分的功能及实现原理。初定中心距a 0，一般a 0=（3050）p , a max =80pa 0应首先考虑结构要求，有张紧装置时，a 0可大于80 p；一般应满足小轮的包角不小于120。无张紧装置时a 025 p，所以a 0=25.4050=1270mm理论中心距a (mma =p (2L p -z 1-z 2 K L mm (3.

38、9K L 系数，按L P -z 1/z 2-z 1查文献7得，a =p (2L p -z 1-z 2 K L =25.4(2121-17-25 0.24983=1269.54mm 实际中心距a a =a -a =1269.54-0.0031269.54=1265.74mm其中a 中心距减小量，a =(0.0020.004a 链条的节数L P (mmL P =2a 0z 1+z 2p z 2-z 121270225+2525.421-212+( +( =25.42127023.14p 2a 02=225+25=250(节 链条的速度vv =z 1n 1pm/s601000=212625.4/60

39、1000=0.231m/s链轮的基本参数为：齿数z ，节距p , 滚子外径d 等，如果选择标准齿形，并在标准刀具加工，可不进行端面齿形几何计算。链轮的材料应该保证轮齿有足够的强度和耐磨性为依据。在低速，轻载和平稳的传动中，链轮材料可采用中碳钢；中速，中载传动，也可用中碳钢，但需齿面淬火使其硬度大于40HRC ；在高速重载且连续工作的传动中，最好采用低碳钢齿面淬火（如采用15Cr,20Cr 淬硬至5060HRC ），或用中碳钢齿面淬火，淬硬至4045HRC 。先选择小链轮的齿数小齿轮的齿数Z 1=17，大齿轮的齿数Z 2= i Z 1=1.417=23.8按齿面接触间疲劳强度计算公式： d 1确

40、定各参数K ： K=1.11.8 取K=1.2p 0.72=2.2105N mm T 1： T 1=9.551061=9.55106n 32 d ： 根据文献7取d =1.1。 ZE ： 根据文献7取 ZE =189.8MPa 。（3.10） tan n tan 20ZH ： Z m = ， t =arctan =arctan =20.65cos cos15 b =arctan(tancos t =14.076 得 Z H =2.42 Z ：Z =11， 其中=1.88-3.2(+ cos Z 1Z 211得 =1.88-3.2(+ cos15=1.561725其中 =B sin =0.318

41、d Z 1tan =0.318117tan15=1.7，取=1m n则 Z = =0.78 Z ：Z =0.98H ： H =H lim k HNSH其中Hlim 由文献7查得Hlim1=580MPa ， Hlim2=390MPa, K HN 由图5-26，计算循环次数N ：N 1=60njlh =603.84130082=9.21108N 2=N 113455360=6.57108 i 1.4取 K HN 1=K HN 2=1，S H =1 则 H 1=设计计算 58013901=580MPa ，H 2=390MPa 11d 1d 1=135mm 几何尺寸计算m n d 1cos 135co

42、s15(Z 1+Z 2 其中m n =中心距 a =7.8 2cos Z 117取标准值 m n =8 ，则a =8(17+25 =173mm 圆整得： 2cos15a =175mm m (Z +Z 2 8(17+25=arccos n 1=arccos =202a 2175d 1=m n Z 1817=138mm cos cos 20m n Z 2825=202mm cos cos 20d 2=齿宽b =d d =1138=138mm ，圆整b 2=b =140mm ，b 1=b 2+（510）=145mm 齿根弯曲强度校核F =确定各参数2kT 1Y Fa Y Sa Y Y F d 1bm

43、 nY Fa , Y Sa 根据文献7则取Y Fa 1=2.80, Y Sa 1=1.55Y Fa 2=2.18, Y Sa 2=1.79Z 117=20.98 33cos cos 20Z 225=29.07 cos 3cos 320Z V 1=Z V 2=Y =0.25+0.75=0.25+0.75=0.71 1.56Y 根据文献7则Y =0.84F =F lim k FNS F， 其中F lim 图5-27，F lim1=400MPa ，F lim2=310MPaK FN =1 , S F = 1.251.5 , 取S F =1.4 则F 1=校核21.22.21052.81.550.71

44、0.84F 1=20.58MPa F 1138145840013101F 2验证圆周速度V =符合要求。21.22.21052.181.790.710.84=19.28MPa F 22021458d 1n 1601000=3.1413832=1.21m/s 圆周速度小于10m/s，故601000表3.4 小链轮和大链轮的主要参数 根据链轮常用材料及应用范围中查得，本设计链轮材料选用20碳素钢应用渗碳，淬火，回火热处理，热处理的硬度在5060HRC ，主要应用在轮齿数Z 25，有冲击载荷的主，从动链轮。链轮的结构，链轮的齿行采用A 型齿行，小链轮的直径D =149mm，轮齿数Z =17，大链轮的

45、直径D =213mm，轮齿数Z=25，装配方式是采用螺栓联接。齿根圆直径公差带为h11。通过量柱测量距M R 来检验，量柱直径d R =d r （滚子外径），链轮的公差是0.01。M R 的公差与齿根圆直径的公差相同。测量距按下式计算：(大，小链轮都属于奇数齿链轮90所以， M R =d cos +d R min (3.11 z其中z 链轮齿数； d 链轮分度圆直径。表3.5 齿根圆径向圆跳动 链轮的润滑剂的选择，一般都采用的是润滑油，当难以采用油润滑时，可用润滑脂。或在铰链内喷镀一层耐磨塑料等，本设计链传动定期螺纹调整张紧链条。链传动是一种常见的机械传动形式，它是由链条和主。从动链轮组成工作

46、时依靠链轮齿与链节的啮合俩传递运动和转距，是一种具有中间扰性件的啮合传动，链传动的润滑主要是采用机械油润滑。3.3 链轮轴的设计和校核合理分析和确定轴上载荷性质和应力状态，对正确判断周的失效形式和进行轴的强度计算都是十分重要的。轴的设计准则是：针对轴在具体工作条件下最可能发生的失效形式进行响应的设计，使所设计的轴具有足够的、不发生该种失效的工作能力，并具有合理的结构和良好的工艺性。轴的设计主要内容：根据轴的该种条件等于工艺要求和经济性原则，选取适合的材料、毛坯形式及热处理方法；根据轴的受力情况、轴上零件的装配和定位、轴的加工等具体要求，确定轴的合理结构形状和尺寸，即进行轴的结构设计；轴的工作能

47、力计算。一般的轴都需要进行强度计算；对刚度要求高的轴（如车床主轴）或受力大的细长轴（如蜗杆轴）等，还要进行刚度计算；对于高速轴，因有共振危险，应进行振动稳定性计算。轴的结构设计原则：轴的受力合理，有利于提高轴的强度和刚度；轴上零件相对于轴、轴相对于机架，应定位准确，固定可靠；轴便于制造，轴上零件便于拆卸和调整；尽量减小应力集中，并节省材料、减轻重量。轴的材料首先应有足够的强度，对应力集中敏感性低；还须能满足刚度、耐磨性、耐腐蚀性要求；并具有良好的加工性能，且价格低廉，易于获得。碳钢有足够高的强度，对应力集中的铭感性较低，便于进行各种热处理及机械加工，价格较廉，应用较广。一般机械中的轴，多用3050优质中的碳钢制造，尤以45钢最常用。所以轴的材料选用45钢，调质处理。这种方法是根据轴所受的转距进行计算。若轴上还作用弯距，则通过降低许用扭转剪应力来补偿其影响。对实心轴，其强度条件：T W T 95501030.2d 3=P （3.12）式中，扭转切应力（MPa ）； T 轴所受的扭矩（N mm ）W r 轴的抗扭截面系数（mm 3）； P 轴传递的功率（KW ）；n 轴的转速（r/min）； d 计算截面处轴的直径（mm ）;轴的许用扭转剪应力（MPa ）。由上式得轴径d （mm ）的计算公式：表3.3 轴常用