墊圈內(nèi)徑檢測裝置設(shè)計(jì)說明書課程設(shè)計(jì)

1 目錄 1. 設(shè)計(jì)任務(wù) . 2 2. 工作原理分析 . 4 3原動(dòng)機(jī)選擇 . 4 4.主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)選型與分析比較 . 4 4.1推料機(jī)構(gòu)選擇 . 4 4.2.止動(dòng)方案設(shè)計(jì) . 6 4.3 壓桿升降機(jī)構(gòu) . 8 5.機(jī)器傳動(dòng)方案的擬定和比較 . 9 6 .主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)尺度綜合 . 14 7 .主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的 運(yùn)動(dòng)分析 . 16 8. 主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力分析 . 16 9.機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 . 17 10.課程設(shè)計(jì)小結(jié) . 17 11.參考資料 . 19 2 墊圈內(nèi)徑檢測裝置設(shè)計(jì) 1. 設(shè)計(jì)任務(wù) 一、設(shè)計(jì)題目：墊圈內(nèi)徑檢測裝置 設(shè)計(jì)墊圈內(nèi)徑檢測裝置，檢測鋼制墊圈內(nèi)徑是否在公差允許范圍內(nèi)。被檢測的工件由推料機(jī)構(gòu)送入后沿一條傾斜的進(jìn)給滑道連續(xù)進(jìn)給，直到最前邊的工件被止動(dòng)機(jī)構(gòu)控制的止動(dòng)銷擋住而停止。然后，升降機(jī)構(gòu)使裝有微動(dòng)開關(guān)的壓桿探頭下落，檢 測探頭進(jìn)入工件的內(nèi)孔。此時(shí)，止動(dòng)銷離開進(jìn)給滑道，以便讓工件浮動(dòng)。 檢測的工作過程如圖所示。當(dāng)所測工件的內(nèi)徑尺寸符合公差要求時(shí)（圖 a），微動(dòng)開關(guān)的觸頭進(jìn)入壓桿的環(huán)形槽，微動(dòng)開關(guān)斷開，發(fā)出信號給控制系統(tǒng)（圖中未給出），在壓桿離開工件后，把工件送入合格品槽。如工件內(nèi)徑尺寸小于合格的最小直徑時(shí)（圖 b），壓桿的探頭進(jìn)入內(nèi)孔深度不夠，微動(dòng)開關(guān)閉合，發(fā)出信號給控制系統(tǒng)，使工件進(jìn)入廢品槽。如工件內(nèi)徑尺寸大于允許的最大直徑時(shí)（圖 c），微動(dòng)開關(guān)仍閉合，控制系統(tǒng)將工件送入另一廢品槽。 二、設(shè)計(jì)條件 表 1 平墊圈內(nèi)徑檢測裝置設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 方案號 被測鋼制平墊圈尺寸 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min 每次檢測時(shí)間 s 公稱尺 寸 mm 內(nèi)徑 mm 外徑 mm 厚度 mm 3 A 10 10.5 20 2 1440 5 B 12 13 24 2.5 1440 6 C 20 21 37 3 1440 8 D 30 31 56 4 960 8 E 36 37 66 5 960 10 三 、設(shè)計(jì)提示 1. 由于止動(dòng)銷的動(dòng)作與壓桿升降動(dòng)作有嚴(yán)格的時(shí)間匹配與順序關(guān)系，建議考慮使用凸輪軸解決這個(gè)問題。 2. 推料動(dòng)作與上述兩個(gè)動(dòng)作的時(shí)間匹配不特別嚴(yán)格，可以采用平面連桿機(jī)構(gòu)，也可以采用間歇機(jī)構(gòu)。 四 、 運(yùn)動(dòng)方案簡介 墊圈內(nèi)徑檢測裝置，用以下 3個(gè)機(jī)構(gòu)結(jié)合搭配組成：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，止動(dòng)銷運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，壓桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。題目所給的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)： 平墊圈內(nèi)徑檢測裝置設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)： 方案號 被測鋼制平墊圈尺寸 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min 每次檢測時(shí)間 s 公稱尺寸 mm 內(nèi)徑 mm 外徑 mm 厚度 mm A 10 10.5 20 2 1440 5 B 12 13 24 2.5 1440 6 C 20 21 37 3 1440 8 D 30 31 56 4 960 8 E 36 37 66 5 960 10 經(jīng)過小組討論，我們決定采用方案 A來進(jìn)行課程設(shè)計(jì) . E 36 37 66 5 960 10 4 周期 T=10s，角速度 =2 /T=0.6283rad/s. 2. 工作原理分析 為實(shí)現(xiàn)墊圈內(nèi)徑的檢測工藝過程，其運(yùn)動(dòng)過程可分解為三種工藝動(dòng)作： 1推料墊圈經(jīng)槽輪推動(dòng)， 送往檢測處，為此，需要設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 2 止動(dòng) 墊圈被止動(dòng)機(jī)構(gòu)擋住，待檢測，為此，需要設(shè)計(jì)控制止動(dòng)銷的止動(dòng)機(jī)構(gòu)。 3.檢測墊圈被止動(dòng)銷擋住后，止動(dòng)銷離開軌道，壓桿升降機(jī)構(gòu)探頭下落，開始檢測內(nèi)徑。 3原動(dòng)機(jī)選擇 3.1 電動(dòng)機(jī)類型的選擇 按工作要求和條件，選用三相籠型電動(dòng)機(jī)，電壓 380V,Y型 .轉(zhuǎn)速960r/min 4.主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)選型與分析比較 4.1 推料機(jī)構(gòu)選擇 方案 一：采用皮帶輪 機(jī)構(gòu) 5 輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一周 ，將待測工件送到檢測位置，等檢測完畢后將工件送走，并把新的工件送來。 給方案結(jié) 構(gòu)合理，方便安裝，滿足運(yùn)動(dòng)要去，選用本方案。 方案二：采用凸輪滑塊機(jī)構(gòu) 此機(jī)構(gòu)通過桿的往復(fù)左右運(yùn)動(dòng)，雖然能夠滿足運(yùn)動(dòng)的要求，但由于該機(jī)構(gòu)有凸輪機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致在機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)路線的計(jì)算時(shí)非常復(fù)雜，而且凸輪機(jī)構(gòu)易磨損，機(jī)構(gòu)的平衡性不好，導(dǎo)致在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生很大的噪聲，而且構(gòu)件會(huì)損壞的非?？欤陨釛夁@個(gè)方案。 方案三：曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 6 該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，安裝方便，但機(jī)構(gòu)間沖擊較大，故舍去該方案。 4.2.止動(dòng)方案設(shè)計(jì) 方案一： 7 該方案結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，但難以滿足與檢測裝置的時(shí)間配合要求，故舍棄 。 方案二 該機(jī)構(gòu)由曲柄 的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)桿上下擺動(dòng)，從而帶動(dòng)止動(dòng)銷的運(yùn)動(dòng)，雖然滿足機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要求，但對位置隨時(shí)間變化規(guī)律確定較為困難，難以實(shí)現(xiàn)精確控制的要求，故舍棄該方案。 方案三 8 該方案通過凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)使止動(dòng)銷上下移動(dòng)，且結(jié)構(gòu)簡單，便于設(shè)計(jì)，采用該方案。 4.3 壓桿升降機(jī)構(gòu) 方案一 此機(jī)構(gòu)通過曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)擺桿的擺動(dòng)，再通過滑塊帶動(dòng)壓桿的運(yùn)動(dòng)，但該機(jī)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)對壓桿動(dòng)作的精確控制，故舍去。 方案二 9 本機(jī)構(gòu)通過凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)式載物臺上下移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對墊圈的檢測。結(jié)構(gòu)簡單，但對 凸輪磨損較大，用一段時(shí)間后會(huì)影響測試精度，故舍去。 方案三 該方案通過凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)壓桿上下運(yùn)動(dòng)，已達(dá)到對墊圈檢測的目的，結(jié)構(gòu)較為簡單，且容易控制行程，故采用它。 5.機(jī)器傳動(dòng)方案的擬定和比較 方案 1 10 機(jī)構(gòu)的送料機(jī)構(gòu)采用的是凸輪帶動(dòng)滑塊 ， 此機(jī)構(gòu)通過桿的往復(fù)左右運(yùn)動(dòng)，雖然能夠滿足運(yùn)動(dòng)的要求，但由于該機(jī)構(gòu)有凸輪機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致在機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)路線的計(jì)算時(shí)非常復(fù)雜，而且凸輪機(jī)構(gòu)易磨損，機(jī)構(gòu)的平衡性不好，導(dǎo)致在機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生很大的噪聲，而 且構(gòu)件會(huì)損壞的非?？?。 機(jī)構(gòu)的 止動(dòng) 機(jī)構(gòu)采用的是 凸輪與曲柄滑塊的組合，結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，但難以滿足與檢測裝置的時(shí)間配合要求，而且對桿的強(qiáng)度要求較高，且傳動(dòng)角隨著凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化，傳動(dòng)效率低。 方案 2 11 該 機(jī)構(gòu)的送料機(jī)構(gòu)采用的是 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)， 該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，安裝方便，但機(jī)構(gòu)間沖擊較大 ， 穩(wěn)定性小，有震動(dòng)。不是很經(jīng)濟(jì)。 機(jī)構(gòu)的 止動(dòng) 機(jī)構(gòu)采用的是 曲柄帶動(dòng)， 該機(jī)構(gòu)由曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)桿上下擺動(dòng)，從而帶動(dòng)止動(dòng)銷的運(yùn)動(dòng)，雖然滿足機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要求，但對位置隨時(shí)間變化規(guī)律確定較為困難，難以實(shí)現(xiàn)精確控制的要求 。 該 機(jī)構(gòu)的 壓桿 機(jī)構(gòu)采用的是 凸輪 本機(jī)構(gòu)通過凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)式載物臺上下移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對墊圈的檢測。結(jié)構(gòu)簡單，但對凸輪磨損較大，用一段時(shí)間后會(huì)影響測試精度，故舍去。 方案 3 12 該 機(jī)構(gòu)的送料機(jī)構(gòu)采用的是 皮帶輪機(jī)構(gòu) 輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，將待測工件送到檢測位置，等檢測完畢后將工件送走，并把新的工件送來。 該方案結(jié)構(gòu)合理，方便安裝，滿足運(yùn)動(dòng)要去， 而且傳動(dòng)平穩(wěn)，沖擊較小，選用本方案 機(jī)構(gòu)的 止動(dòng) 機(jī)構(gòu)采用的是 凸輪機(jī)構(gòu)， 通過凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)使止 動(dòng)銷上下移動(dòng)，且結(jié)構(gòu)簡單，便于設(shè)計(jì)， 采用該方案。 該 機(jī)構(gòu)的 壓桿 機(jī)構(gòu)采用的是 凸輪機(jī)構(gòu)，具有急回作用 ， 只要正確選擇參數(shù) ， 就可滿足行程速比系數(shù) k和滑塊 行程的要求。 通過凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)壓桿上下運(yùn)動(dòng)， 已達(dá)到對墊圈檢測的目的，結(jié)構(gòu)較為簡單，且容易控制行程，傳動(dòng)效率高，設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)簡便。 方案一：選用行星 輪系（如下圖所示） 選用行星 輪系，其輸出運(yùn)動(dòng)具有確定性，且傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，精度高，便于裝配。 選用行星 輪系 13 方案二：選用帶傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng) 帶傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng) 該方案優(yōu)點(diǎn)是皮帶輪制造簡單，成本低，安裝方便，但在此使用有嚴(yán)重的缺點(diǎn)，例如，傳動(dòng)比小，不能為整套設(shè)備提供優(yōu)良的減速方案，若采用皮帶輪傳動(dòng)，那么在調(diào)速方面，比例懸殊，制造成本高，有打滑現(xiàn)象，軸上受力較大。故舍去此方案。 方案三：渦輪蝸桿傳動(dòng) 14 由于蝸桿蝸輪嚙合齒輪間的相對滑動(dòng)速度較大 ,摩擦磨損大 ,傳動(dòng)效率較低 ,易出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象 ,常需要用較貴的減磨耐磨材料來制造蝸輪 ,制造精度要求高，刀具費(fèi)用昂貴，成本高。故不采用該方案。 6 .主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)尺度綜合 凸輪設(shè)計(jì) 壓桿機(jī)構(gòu)凸輪 凸輪機(jī)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且響應(yīng)快速，機(jī)構(gòu)簡單緊湊。正因如此，凸輪機(jī)構(gòu)不可能被數(shù)控、電控等裝置完全代替。 現(xiàn)代機(jī)械日益向高速發(fā)展，凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度也越來越高，因此，高速凸輪的設(shè)計(jì)，及其動(dòng)力學(xué)問題的研究已引起普遍重視，并以提出了許多適于在高速條件下采用的推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及一些新型的凸輪機(jī)構(gòu)。另一方面隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，凸輪機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)和制造已普遍的被應(yīng)用，從而調(diào)高了設(shè)計(jì)和加工的速度及質(zhì)量，這也為凸輪機(jī)構(gòu)的更廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了條件。 如圖，按機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖設(shè)計(jì)壓桿機(jī)構(gòu)凸輪 位移時(shí)間曲線 15 止動(dòng)銷凸輪 位移時(shí)間曲線 齒輪設(shè)計(jì) 1）按照設(shè)計(jì)要求，原動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)周期是 1/16s，而檢測周期是 10s， 16 因此推料機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比是 160： 1，這由多級齒輪傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。 2) 傳動(dòng)比分配，選用差動(dòng) 輪系傳動(dòng)，根據(jù)傳動(dòng)比的分配原則，為使傳動(dòng)構(gòu)件獲得較小的尺寸，結(jié)構(gòu)緊湊，采用傳動(dòng)比先小后大原則，因此確定齒輪齒數(shù)分別如下， Z1=40 Z2=50 Z3=18 Z2 =24 （ nH-n3） /nH=1-n3/nH=（ z2*z3） /(z1*z2 ) n3/nH=1-（ z2*z3） /（ z1*z2 ） =1/160 (z2*z3)/(z1*z2 )=(53*18)/(40*24)=159/160 取模數(shù)為 M=2 7 .主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 電機(jī)輸出一定的轉(zhuǎn)矩， 由差動(dòng)輪系 減速后，帶動(dòng)帶輪和凸 輪轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪轉(zhuǎn)一周 ，墊圈被送入滑道后帶輪停止動(dòng)作，壓桿始終處于最高點(diǎn)，止動(dòng)銷開始下降，當(dāng)止動(dòng)銷擋住墊圈后壓桿下降，直至壓桿頂端通規(guī)開始檢測，止動(dòng)銷上升，最后壓桿返回，一次檢測結(jié)束。 8. 主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力分析 17 墊 圈內(nèi)徑檢測裝置是由帶傳動(dòng)的推料機(jī)構(gòu)及止動(dòng)銷構(gòu)與壓桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成的，兩者都屬于輕載低速運(yùn)動(dòng)，因而他們對各構(gòu)件之間力的相互作用要求并不太高。在止動(dòng)機(jī)構(gòu)和壓桿機(jī)構(gòu)中最大影響受力的因素是壓力角的大小，這與設(shè)計(jì)時(shí)尺寸設(shè)計(jì)有密切關(guān)系，在低速運(yùn)動(dòng)中，盡可能減小壓力角，增大傳動(dòng)角，保證各構(gòu)件受力合理，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，從而提高運(yùn)動(dòng)效率。在機(jī)構(gòu)選擇及尺寸設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮力的平穩(wěn)性，從而在保證整體機(jī)構(gòu)在平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，節(jié)省原材料，減少占用空間，提高機(jī)構(gòu)整體壽命。最終達(dá)到機(jī)構(gòu)經(jīng)濟(jì)實(shí)用耐用的真正目的。 9.機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 送料機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)動(dòng) 壓桿機(jī)構(gòu) 最高點(diǎn) 下降 檢測 上升 止動(dòng)銷機(jī)構(gòu) 最低點(diǎn) 上升 最高點(diǎn) 下降 最低點(diǎn) 退料機(jī)構(gòu) 最高點(diǎn) 下降 最低點(diǎn) 上升 0 2.5 5.0 7.5 10.課程設(shè)計(jì)小結(jié) 話說 經(jīng)過九天 的奮戰(zhàn)我們的課程設(shè)計(jì)終于完成了。 所謂養(yǎng)兵千日，用在一時(shí)。 在沒有做課程設(shè)計(jì)以前覺得課程設(shè)計(jì)只是對這課堂上所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片 18 面。課程設(shè)計(jì)不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗(yàn)， 而且也是對自己能力的一種提高。通過這次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 在這次課程設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。 通過學(xué)習(xí)，也讓我系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)知識，同時(shí)也明白了要將理論知 識和實(shí)踐相結(jié)合，這樣才能真正的掌握知識，提高自己的學(xué)習(xí)與實(shí)踐的能力。也通過一步一步的設(shè)計(jì)，明白了整個(gè)過程連接性，需要有個(gè)整體的規(guī)劃才能作好每步的分析，否則一步的脫節(jié)或者錯(cuò)誤就直接導(dǎo)致走彎路，所作的無用功增加，耗時(shí)也隨之增加不少。從制定傳動(dòng)方案，合理選擇標(biāo)準(zhǔn)部件的 我的心得也就這么多了，總之，不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我 認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了 經(jīng)過這么多天的努力，我們終于完成了 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的墊圈內(nèi)徑檢測裝置。 到了完善說明書，提交方案的時(shí)候。 可以說，這一個(gè)星期真的是煎熬，時(shí)時(shí)有就這樣放棄的想法，可我們都知道，這是不行的，不經(jīng)歷失敗，不知道成功來之不易。即使困難再大，我們風(fēng)雨兼程。我們遇到問題時(shí)，即使有過分歧，我們也會(huì)提出自己的觀點(diǎn)，并且細(xì)心聆聽隊(duì)員的觀點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)自己的不足，已經(jīng)大家觀點(diǎn)的可取出。最終我們堅(jiān)持了下來，并完成了課程設(shè)計(jì)。體會(huì)有很多 。 我明白了團(tuán)隊(duì)合作的重要性。如果沒有大家的互相合作，互相鼓勵(lì)，根 本不可能很好的完成課程設(shè)計(jì)，時(shí)間很緊迫，當(dāng)一個(gè)方案出來后，分析了半天，才