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碟形弹簧测力分选机结构设计【含PDF图纸】,含PDF图纸,弹簧,测力,分选,结构设计,PDF,图纸
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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 537 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1:10托盘FXJ.01.0845钢其余技术要求：1、45钢调质处理。Hcr2832。2、未标注倒角为C2。扬州大学广陵学院机械81001班6.33.2C2 20 60 均布 R320 R55 14 R25 + 0.0130 28.8 AA 30均布 R50 1 : 10A-A1.6 2 30 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 72 72 54 660 替代“图样代号”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 1135.193机座FXJ.01.06 HT200 技术要求：1、铸件不得有气孔、夹渣，沙眼等缺陷。2、锐边去毛刺。其余扬州大学广陵学院机械81001班6.3 40 110 110 110 800 900 6XM820 75 17.5 42.3 63.5 238.4 303.6 42.1 82.4 176.9 232.3 42.1 82.4 232.3 176.9 15 105 15 105 16X11 R65 40 278 200 4XM820 100 26.3 40 AA3.2A-A3.23.23.2 200 40 +0.1000.070 100 + 0.0400 M8 20 R10 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 17 替代“图样代号” 描图45钢 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 描校旧底图总号 借(通)用件登记版本主管设计零 件 代 号 1：2110.919FXJ.01.01轴 扬州大学广陵学院机械81001班2、倒角均为C0.5。其余闫相宜技术要求：1、45钢调质处理，HRC2832。6.324均布 6XM5 R17.5 15 8 + 0.0430 6 BB3.23.21.63.21.61.61.6 42 R0.5 375 40 0.010 R0.5 0.043 8.500 63 0-30 0.010 49 9 55 0.010 50 0.010 400 R0.5 300 60 14 20 AAA-A 1 : 2 44.5 -00.2 B 1 : 1 M512.4均布 26 -00.020 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 机械工程学院毕业设计（论文）前期工作材料学生姓名： 学号： 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： 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）。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： 学号： 毕业（论文）题目： 碟形弹簧测力分选机结构设计 起 迄 日 期： 设计（论文）地点： 指 导 老 师： 专业负责人： 发任务书日期： 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 指 导 老 师： 年 04 月 2 日开题报告填写要求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。毕业设计（论文）开题报告2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：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。毕业设计（论文）开题报告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：指导老师： 年 月 日所在专业审查意见：负责人： 年 月 日机械工程学院毕业设计（论文）外文资料翻译教 科 部： 机 械 制 造 专 业： 机械设计制造及自动化 姓 名： 学 号： 外 文 出 处：On the Strength of a Disk Spring-By （用外文写） MinoruHamada and Yasuyuki Seguchi 附 件： 指导老师评语签 名：年 月 日注：请将该封面与附件装订成册。机械工程学院毕业设计（论文）中期检查表学生姓名学号指导教师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) 本科生毕业论文 毕业论文题目 学 生 姓 名 专 业 班 级 指 导 教 师 完 成 日 期 年 月 日 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。 本科生毕业设计 毕业设计题目 碟形弹簧测力分选机结构设计 学 生 姓 名 专 业 班 级 指 导 教 师 完 成 日 期 碟形弹簧的力由 Minoru HAMADA 和 Yasuyuki SEGUCHI编写本文的研究内容是关于碟形弹簧的行为的微分方程进行数值求解，研究利用势能驻值原理的近似解的精度。由H. B.凯勒和E. L.提出的通过修改迭代程序的解决方案获得的。赖斯的迭代过程获得的近似解本质上是和Wempner的近似解一样的，但通过减少一个几何参数，发现在设计公式的基础上给出的更紧凑的近似解实在践中是有效的，并且进行了实验，并与理论结果进行了比较。1、 介绍本文讨论的问题是碟形弹簧的轴向载荷下的强度，如图1所示。根据碟形弹簧的几何因素在许多方面，负载偏转特性的分析有所不同；例如，我们发现的一些有趣案例，恒载挠度情况下，负弹簧常数。这些特征的分析，然而需要类似的不稳定对扁球壳基于有限变形理论，展现“oilcanning”现象的问题复杂的解决。因此，我们可以找到一些近似解（1）（2）;由J.O. A1men 和Alaszlo in 1936（1）联办得到的近似的解决方案，通常用于盘簧的设计。现在它是检查这些近似解的精度非常重要的方法。图1 碟形弹簧轴向图在这份报告中，我们将介绍用于解决应用E.Reissner的一般旋转壳理论（3）以浅锥壳获得的非线性常微分方程的数值方法。这个数值的过程是由H.B.凯勒沙丘和E. L.赖斯（4 ）在迭代过程的改进的，因为在这一过程中，是由势能驻值原理的近似解作为迭代增加其有效性的初步估计。这里所用的基本方程，并通过应变能量法的近似解仅包括两个几何参数和使计算的结果可以被安排在较简单的形式，因此，盘簧的设计，可以更容易地进行，而在以前的结果，包括Wempner的解决方案2三缘度量参数，也就是弹簧的高度，半径比和弹簧厚度已被使用。通过迭代多项式，引诱数值计算被执行为各种几何配置碟形弹簧并将其结果与该解决方案由应变能量的方法相比。由此，可以确认的近似解是根据本解决方案的设计公式给出的有足够精确的实际用途。从实验的角度来看，虽然由J. O. Almen和A.拉斯洛1的详细结果是有效的，那么在这个调查的数值解相比，其他类型的碟形弹簧的生产和实验实现fllirm效度的数值程序和应变能量法得到的结果。2、 基本方程革命由E. Reissner变分，即假设小应变，无剪切变形而得壳挠度理论，都写在以下几种形式：其中而且和是年轻的rnodulus和泊松比。其它符号的定义按照图2是由以下关系式定义的元素的旋转角度：圆锥壳方程由上述关系得到的（见图1）。通过设置D= ds，其等效于= 1和和此外通过使用以下近似和限制非线性项的二阶的旋转角度，微分方程（1）和（2）降低到以下形式：碟形弹簧的载荷是轴向力P，没有统一的正常压力的存在条件，因此，从方程（4）;代方程。（9）和（10）代入式（7）和（8），我们有下面的关系式：使用的无量纲变量f，g和x，这是定义的关系方程（11）和（12）则成为其中和Q是由以下表达式和参数定义：差分方程（14）和（15）是适用于根据轴对称轴向力P的任何圆锥壳，但是当锥壳薄，浅，盘簧，这些方程可以简化得多，而忽略了与tan从假设H和分别为小，并使用表达式方程（14）和（15）最终成为如下所示：符号在方程（17）是几何参数，这是关系到初始子午线角和厚度h，并且方便简化计算和其结果的表现形式的程序，而符号Q 为负载参数。记住盘弹簧的支撑力条件下使用时，我们考虑以下边界条件： 案例A：随意移动这两个边缘。案例B：内边自由移动和外缘不动产。（无径向位移）方案C：外缘不动产和内缘自由移动。除了上述边界条件，被认为是边缘不动的情况下，但在这种情况下，碟形弹簧太硬。在上述方程，我们使用的符号=ba。如果方程的解由（18）和（19）得到，垂直偏转和盘簧的应力可以通过下面的关系来计算：垂直挠度w：径向应力的合力Nr：周向应力的合力No:径向弯矩的每单位长度Mr:周围的每单位长度的弯曲力矩M:基本方程（18）和（19）预计是一样准确，von Karman方程为板的大挠度的问题，并考虑到von Karman方程是足够精确的在实践中，使用公式得到的结果。 方程（18）和（19）预计也是准确的。3、近似解的应变能法获得解决方案满足上述关系，我们首先要解决的问题的碟形弹簧近似用应变能的方法，用它作为迭代的初始估计由于更好的近似作为初始估计，更快的迭代收敛到解。该数值的过程也被称为Keller-Reiss方法的改进，因为在我们的方法中的负载参数的任意值的解决方案可以直接获得，而在Keller-Reiss方法不能做。假设该碟形弹簧仍圆锥形的外力施加后，我们设置替代这个假设相容方程（19）和整合；g的近似解，得到如下：而 和C1C2是积分常数。现在使用以下符号：V：总的潜在能量U：应变能Q：由外力势能而忽略了剪切应力的影响，获得以下关系：其中内力和弯矩；Nr，No，Mr和Mo可考虑方程未知的fa表示。（24）至（29）。代入式（30），我们终于到达总势能的表达式，即，积分常数C1，C2是由边界条件如下：方案A方案B方案C未知，fa是由势能驻值原理dV / dfa = 0。然后由应变能法最后的结果是其中，M是从下列关系计算出的常数：方案A方案B方案C这应该由边界条件决定。方程（29）和（35）的应变能量法的碟形弹簧近似解。应当指出的是，G. A. wempner的解决方案也由应变能量法得到但它包括三个几何参数，而本文的近似的解决方案包括两个几何参数的简化表达式结果有用。然而，是容易看到的是，无论是哪个都是基本相同的。4、数值解的迭代过程如果未知。方程（35）确定的半径比为一定值，几何参数k和负载参数Q，与以下几步迭代过程进行，fa作为初步估计：（1）m=1，m是正整数作为迭代次数。（2）解（3）解（4）计算fm（5）使m+1m然后跳到（2）。在上面的过程，就是所谓的松弛参数此过程中，如前所述，是Keller-Reiss的方法，其中所述迭代，必须从一个小的负载参数（对于该解决方案由线性理论和由非线性理论并不那么不同）进行，以一个大的负荷参数，而上述迭代过程可以给负载参数的任意值的解决方案中。 松弛参数。是用来加速收敛的解决方案或防止发散。在一般情况下，提高了算法的收敛性能降低的参数值，收敛观察不能被很好的参数的值的改善。表1比较的挠度和应力为n =50，100和200（V=0.3）方程（39）和（40）与给定的边界条件，可以很容易地用有限差分法求解，为他们的右手边是在迭代法是一种线性化和每一步的认识，应用有限差分近似，他们成为线性代数方程组或三对角方程系统的解决方案，可以容易被消除的方法只有两次是必需的。用于此目的的有限差分近似如下：除了边界内的网格点，对于这两种界限其中 N：网格数（a） 挠度和应力分布曲线（b） 挠度和应力分布曲线（C）周向弯曲大负载参数应力分布的例子图35、数值计算进行了数值计算，对于n=100和的情况下，因为它是最重要的。一般来说，用有限差分法求解的精度取决于其网格数N。表1给出了两个例子，他经常计算n=50，100，200显示，对于n=100是足够精确的实际用途的计算。式中的松弛参数的最佳值（41）所应选择的试验。当它是计算的收敛是不好的条件下观察到，值立刻进行修改。改善这种不良状况和减少计算时间，注意到一个较小的值一般应足以不收敛条件。因此，计算程序是这样写的能够改变的值手动操作时非常方便。在迭代过程收敛的数值的标准，我们把该解决方案解的精度，可以任意选择的值来确定。在这里，我们把 =0.00005 数值计算是大阪大学NEAC-2206数字化计算机上执行的。6、数值结果6.1偏转和应力分布曲线图3显示了几个与无量纲形式的w/hCOS和应力分布与后缀r和形式的平均径向和环向薄膜应力变形分布的例子，分别表示br和b平均径向及周向弯曲应力-ES。如图所示，径向应力远远小于膜应力和弯曲应力，因此只有周向应力的周向应力引起的讨论。和弯曲应力，没有例外，内边缘处最大，且抗压的上表面和下表面上的拉伸。另一方面，膜应力的内部边缘的压缩和拉伸的外边缘处的挠度较小的地区除了的情况下，K为零。对变形较大的区域，它们的拉伸的内缘和压缩的外边缘和一个瞬变点发生变形的中间值，膜应力分布呈现奇异性图3（a）。同时对负荷参数的弯曲应力分布略有奇异图大值（C）。不
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