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1、本科论文目 录摘 要IAbstractII引 言11设计目标21.1研究的目的与意义21.2国内外研究现状和发展趋势21.3主要研究内容32 设计要求52.1汽车离合器片检具主要检测的内容52.2汽车离合器片检具的相关数据52.3设计成果53设计方案73.1总体结构组成及其工作原理73.1.1检具浮料机构的设计83.1.2翻转机构的设计103.1.3夹具的设计103.1.4夹具驱动装置的设计113.1.5相机驱动机构的设计123.2主要技术参数的确定143.2.1夹具参数的确定143.2.2伺服电机的选型143.2.3减速器参数的确定173.2.4滚珠丝杠参数的确定213.2.5气缸的选型24
2、4三维建模274.1汽车离合器片夹具部分的建模274.2夹具驱动装置的建摸284.3相机驱动装置的建模29结 论30参考文献31致 谢33摘 要随着科学技术的飞速发展，检具作为产品质量检测的专用设备，其在机械制造行业，汽车行业，航空航天，国防以及科研领域等的使用越来越多，现已成为机械行业中不可或缺的检测设备。当前，检具的设计研发，制造生产都处于非常有利的发展阶段。这是因为：1.国有经济持续稳定发展。国家为了促进机械制造行业的发展，扩大了对机械制造行业的投资，同时推出了许多推动机械制造行业发展的有力措施；2.随着WTO的加入，国际贸易组织对机械产品的要求降低、发达国家调整自己的产品结构和中国逐步
3、成为世界上最大的工业大国这一趋势的显现；各种产品检具的研发设计，加工制造将会有很大的发展空间。检具是机械生产加工企业为了控制产品的外形和各种机械尺寸，而特殊定制的一种专用的测量工具，非常适用于大批量生产的产品，如汽车零部件等。检具可以代替很多专业的测量工具，如卡尺、卡规、塞规等量具。现如今自动化水平的提高，如果将检具融入到自动化装配生产线，不仅可以提高生产效率，还可以提升产品的质量。在制造业发展的推动下，国内的企业开始逐步研究专用检具，以代替测量工具，检测生产的产品。本文对汽车离合器片检具进行设计，主要的内容包括：顶升机构的设计，并精准达到始末位置；夹具的设计，通过扭力开关控制夹具的夹持的松紧
4、，防止夹持过紧坏产品件，或者加持过松影响检测精度；减速器的设计，通过减速器将伺服电机的转速降低；最后整体的控制，是通过PLC系统进行对整个系统的控制。关键词：机械； 机械制造； 检具； 检测AbstractWith the rapid development of science and technology.As a special equipment for product quality inspection.It is used more and more in machinery manufacturing industry, automobile industry, aerospa
5、ce, national defense and scientific research fields.Now it has become an indispensable testing equipment in the mechanical industry.At present, the design, development and manufacturing of inspection tools are in a very favorable development stage.This is because: 1. The state-owned economy has sust
6、ained and stable development.In order to promote the development of machinery manufacturing industry.We have expanded investment in the machinery manufacturing industry.At the same time, many effective measures to promote the development of machinery manufacturing industry are put forward;2. With th
7、e accession of WTO.The requirements of the International Trade Organization for mechanical products are reduced.The trend that developed countries adjust their product structure and China gradually becomes the largest industrial country in the world appears;R & D and design of various product in
8、spection tools.Processing and manufacturing will have a great development space.In order to control the shape of products and various mechanical dimensions, inspection tools are used by mechanical production and processing enterprises.A special measurement tool is specially customized.It is very sui
9、table for mass production.Such as auto parts, etc.Inspection tools can replace many professional measuring tools.Such as caliper, caliper, plug gauge and other measuring tools.Now with the improvement of automation level.If the inspection tool is integrated into the automatic assembly line.It can no
10、t only improve production efficiency.It can also improve the quality of products.Driven by the development of manufacturing industry.omestic enterprises began to gradually study special inspection tools.Instead of measuring tools.Test the products produced.In this paper, the design of the checking t
11、ool for automobile clutch plate is carried out. The main contents include: the design of jacking mechanism. And accurately achieve the beginning and end positions; the design of fixture. The clamping tightness of the clamp is controlled by the torque switch. To prevent the product parts from being d
12、amaged due to too tight clamping. Or the inspection accuracy from being affected due to too loose clamping;The design of the reducer reduces the speed of the servo motor through the reducer;At last, the whole system is controlled by PLC system.Keywords: Machinery; machinery manufacturing; inspection
13、 tool; inspection引 言随着人们生活水平的提高，汽车已经成为每个家庭都有的交通工具之一，它为我们自己的生活提供了便利同时，也促进了社会和机械制造业的发展。在汽车批量生产的时候，对汽车上的每一个零部件的数量需求都是一个庞大的数字，而这些零部件绝大部分都是有一定的精度要求。所以这些零部件在从制造厂运送到装配车间前都要进行一次检测，保证每个零部件重要尺寸都在误差允许范围内。如此庞大的数量通过大量的金钱来雇佣人工测量，不仅会消耗大量的金钱，还会浪费很多的时间。这时很多制造厂便开始对他们自己所生产的零部件进行分析，并开始对其设计专用的检具，从而代替人工进行测量，这样不仅提高了检测的速率，
14、还会大大节省制造厂的对员工的开支。离合器是汽车的重要组成部之一，其中主要工作部件是离合器片。对于小汽车这种自重轻的汽车来说，每个离合器中有一个离合器片就足以为汽车提供动力，但对于拉货的大货车而言，为了能够传递足够的动力，就会添加多个离合器片共同工作，从而的到足够的输出功率。1设计目标1.1研究的目的与意义检具是机械制造生产企业用于检测机械产品的外形和特征尺寸，是否符合其图纸中所有参数的一种工具，适用于机械产品在大批量生产时的检测，如汽车零件、飞机零件等检测工具。汽车零件检具，是用于检测汽车零件的外形及特征尺寸是否符合其设计标准的专用检测工具，是一种非标定制的机械产品。汽车零件检具作为检测工具，
15、不仅可以提高汽车零部件的检测精度，还可以提高后期装配时的生产效率，还能够加强汽车零部件之间的协调性。汽车检具的应用贯穿于汽车零部件制造的整个过程，能帮助企业及生产商实现量产标准化零件，提高汽车零部件的看品质量质量，完善汽车整体机械性能，降低汽车的开发成本1。汽车离合器片以往的检测方法是工作人员使用测量工具对离合器片进行检测，而每位工作人员在长时间工作的状态下，都容易出现测量的失误，特别是在大批量生产时，更容易出现错误。这些失误检测的产品，如果被安装到汽车离合器当中，将会大幅度降低离合器的使用寿命。通过汽车离合器检具取代原来的测量方式，将检具与计算机视觉辅助相结合，增加检具种类的同时，还可以减少
16、与被测零部件主要测量部分的接触2。通过相机和机械运动代替工作人员用眼分辨铆钉形态以及用测量工具进行尺寸的测量。明显的提高了检验的速度，降低了测量的误差。通过汽车离合器片检具可以实现对汽车离合器片的量检。1.2国内外研究现状和发展趋势欧洲是现代工业文明的发源地，汽车行业的生产制造能力非常高。汽车检具也是德国首次进行设计并投入使用，后来被意大利的汽车生产厂商推广使用。在中国检具这个行业发展起步较晚。自2003年以后，国内汽车行业正在崛起，我国自主研发的汽车品牌也在不断的改进，汽车生产的质量也在提升，促使了汽车检具开始由引进国外技术转化为国内自主研发、设计、生产和改进，国内汽车检具行业也因为国内技术
17、的提高而得到发展3。目前国内外并没有针对离合器片设计研发单独的检测设备。当前国内外检查离合器均是以离合器装配整体进行检测：(1)外观及质量：表面无裂痕、凹痕；(2)顺畅度：将离合器的心轴放入内环内孔，用手旋转心轴，在转动过程中不能有阻滞及卡死；(3)离合转速：将心轴夹在数车上打正后将离合器输出轴上用活动顶针顶住夹紧，防止在试转的过程中离合器飞出。实验时利用压力装置施加一定的力将离合器抱住，实验过程中转速由小逐渐增大直至离合器达到结合转速客服压力装置施加的压力。实验的转速应满足图纸和客户要求；(4)运转状态：在结合转速的检查过程中离合器在运转时转速低于客户要求转速以下不应有噪音、到达结合转速时压
18、力装置不应有打滑现象；(5)安全检查离合器试运行一小时，过程中如过没有发生异常情况即为合格产品。将汽车离合器片检具与离合器装配的生产线进行组合，实现全自动检测装配生产线，可以有效地提高生产效率和产品质量。控制技术方式由分散控制方式转向集中控制方式。自动线生产能够降低经济批量，因而在机械制造业中的应用将会越来越广泛，并向更高度自动化的柔性制造生产线系统发展。1.3主要研究内容(1)提高汽车离合器片检测的速率：一般情况下，一个离合器片至少需要一个检具对其进行检测，质量控制工程师用手工工具如卡尺，量表等测量工件不同位置的尺寸时选取的基准面不同就会产生误差；而当被检测离合器片固定在专用检具上后，检具的
19、夹具既是所有测量的参考和基准，可以减少与被测离合器片主要测量部分的接触。再将汽车离合器片检具与计算机视觉辅助相结合4，还可以提高汽车离合器片夹具的精度。(2)机器取代人工，可长时间连续工作：通过相机，机械运动以及计算机视觉辅助相结合，代替工作人员用眼分辨铆钉形态以及用测量工具进行尺寸的测量。明显的提高了检验的速度，降低了测量的误差。并且机器可以长时间不休息的工作，所以，通过该检具可实现汽车离合器片的量检。2 设计要求2.1汽车离合器片检具主要检测的内容(1)外观检查。检查离合器片的摩擦片表面是否有裂纹，裂纹的数量不能超过6，每个裂纹的宽度不能超过0.03，长度不能超过5mm。(2)外形尺寸检测
20、。外形尺寸在标准误差范围内，上下不能大于0.05mm。(3)检查离合器片端面的圆跳动值。离合器片最大端面圆跳动为0.4。(4)铆钉位置形态的检测。主要检测铆钉是否存在，并且检测铆钉的形态是否倾斜、偏移或已经漏出到沉头孔以外。铆钉相对于铆钉孔的同心度不能超过0.1mm，铆钉与铆钉孔的同轴度不超过0.05mm。(5)铆钉深度检测。为了延长离合器片的使用寿命，铆钉头部与摩擦片表面之间的距离应大于1.8mm。2.2汽车离合器片检具的相关数据(1)汽车离合器片总重量：4.6kg；(2)夹具的移动速度：30m/s；(3)旋转气缸旋转角度：；(4)顶升气缸行程：175mm；(5)相机旋转速度：30r/min
21、；(6)相机的旋转为间歇机构；(7)工作环境：常温车间；2.3设计成果本次设计全程采用UG进行三维模型设计和二维图纸的设计，设计时采用UG进行三维建模和装配，UG软件在三维建模的处理上拥有较好的方式，可以通过多种途径进行三维建模，还可以利用其自身强大而丰富的标准件库实现产品的设计，UG还可以进行工程图输出，可以将设计好的三维图纸转化成二维图纸，最终采用CAXA软件对输出的二维图进行修改，达到国家标准，采用三维和二维并用的设计方式，保证的设计产品的真实性和可靠性5。本文的主要设计成果，主要包括：(1)零件三维造型及装配模型，电子文件：一套；(2)所有非标零件图（标准CAD图电子文件）电子文件：一
22、套；(3)相对复杂的非标零件打印图纸：3张，A3图幅；(4)装配图（标准CAD图电子文件）：1张；(5)装配图打印图纸：1张，A1或A0图幅；(6)产品实物或者模型；1个。3设计方案3.1总体结构组成及其工作原理汽车离合器片检具的机械系统结构功能可以分成三大部分：1、浮料机构；2、夹具及其驱动机构；3、相机及其驱动机构；整体方案的工作原理是：将离合器片放置在离合器片限位块上，通过直线往复气缸将其顶升到检测位置，然后开使进行检测，检测过程是通过相机驱动装置带动相机进行旋转，并在指定位置暂停并拍照，一侧拍完后；再通过夹具驱动装置带动夹具将汽车离合器片固定，然后直线往复气缸退回到原始位置，再通过旋转
23、气缸将离合器片翻转，随后直线往复气缸在升到检测位置接住离合器片，然后夹具在夹具驱动的作用下松开，并继续进行拍照；拍照过程中就直接将拍完的照片数据传动到电脑，在电脑中编辑指定的程序对这些照片进行分析，得到的结果再传递到显示器和PLC电控箱；则直线往复气缸退回到起始点，然后夹具也转回到起始位置，同时在显示器上显示该产品件“合格”与“不合格”。汽车离合器片的工作全过程均由PLC控制箱进行分步控制。图3.1汽车离合器片检具总体装配简图3.1.1检具浮料机构的设计汽车离合器片在检测过程中离合器片会进行翻转，所以要给翻转动作留有足够的空间；离合器片在检测过程中还需要有固定的检测方向；所以，还需要设计一个简
24、单的方向限位。考虑离合器片惯性因素，所以在快到检测点时需要进行减速缓冲。浮料机构的设计有三个备选方案方案一：滚珠丝杠机构。该机构在安装时需要有导轨与其配合才能够固定方向。如果使用伺服电机驱动滚珠丝杠，按额定转速为2000r/min计算。丝杆导程：主要规格1616，2020，2525，3232，5050等，前两位直径，后两位导程。直径越粗导程就会越大6。滚珠丝杠直线运动的速度与其导程和转速之间的关系为 (3-1)式中：P滚珠丝杠的导程，mm/r； n齿轮转速，r/min；比如1620的丝杆2000r/min的伺服电机移动速度方案二：齿轮齿条机构。该机构在安装时与滚珠丝杠相同，都需要安装导轨才能够
25、固定方向。齿轮与齿条传动特点：齿轮自身作回转运动，与齿条啮合后，齿轮与齿条相对运动为直线运动，齿条可以看作一个齿数无穷多的齿轮，这时齿条的分度圆直径为无穷大，分度圆曲线趋近于直线，可将齿条廓曲线的渐开线看做直径为无穷大的圆7。齿条与齿轮的相对移动速度的计算方式与齿轮分度圆线速度计算方式相同，齿条与齿轮的相对移动速度与齿轮分度圆直径、转速之间的关系为 (3-2)式中d齿轮分度圆直径,mm； n齿轮转速，r/min；方案三：直线往复气缸。如果选用单轴气缸，也同样需要导轨来固定方向，但选用双轴气缸就可以直接实现方向的固定。气缸的组成：组成气缸的主要部分包括缸筒、端盖、活塞、活塞杆、密封件和缓冲装置等
26、。气缸的传动特点：气缸工作时是将空气通过空气压缩机压缩后，单独作用于活塞一侧来推动活塞的运动。直线往往复运动气缸的速度与压缩空气流量、受力横截面积之间的关系为 (3-3)式中L压缩空气流量,mm3/s； S横截面积，mm2；但由于活塞连接着活塞杆，并且只有一侧有活塞杆，在工作时压缩空气流量相同时，伸出是的横截面积大于缩回时的横截面积，所以伸出的速度小于缩回的速度8。以上三种均可满足检具浮料机构的设计的条件，但滚珠丝杠机构和齿轮齿条机构均需要配合安装导轨来固定方向，并且气缸安装简便，成本低，所以选择气缸驱动。气缸的选型：普通直线往复气缸的理论推力与气缸横截面积和气缸的工作压力公式为： (3-4)
27、式中F0气缸的理论推力，N； S气缸活塞受力横截面积，mm2； p额定工作压力，MPa选择气缸的品牌为亚德客，型号为TN16X175S双轴直线往复气缸，气缸内径为16.00mm，行程为175.00mm，气缸的额定工作压力1.0MPa。代入公式得F0=401.92N。离合器片、限位块、固定限位块的标准件以及调节蜗母等总质量约为10.5kg=105N40蜗杆头数64342323121蜗轮齿数293628322752287250812880405)蜗杆与蜗轮的分度圆直径和中心距蜗杆分度圆直径为 (3-22)蜗轮分度圆直径为 (3-23)标准蜗轮蜗杆机构的中心距为 (3-24)蜗杆和蜗轮的几何尺寸除上
28、述蜗杆分度圆直径和中心距a而外，其余尺寸参数可参照直齿圆柱齿轮的公式计算，但需要注意，其顶隙系数。标准蜗轮蜗杆的几何尺寸计算公式以及结果如表3.5所示，其中模数m=2，蜗杆头数，蜗轮齿数。表3.5标准蜗轮蜗杆的几何尺寸计算名称符号蜗杆蜗轮齿顶高=12=2齿根高=(1+0.2)2=2.4全齿高=(21+0.2)2=4.4分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径蜗杆导程角蜗轮蜗旋角径向间隙中心距3.2.4滚珠丝杠参数的确定1)确定滚珠丝杠副的导程根据电机额定转速，锥齿轮减速器传动比和X向的最大移动速度，计算丝杠导程。所选电机型号为“EDSMT-2T130-R60A”，该电机最高转速为600rpm。伺服电机通过锥齿轮减速器将低转速，再通过联轴器将减速器输出轴与滚珠丝杠联接，锥齿轮减速器的传动比i=1:2。X向最大运动速度20mm/s，。则丝杠导程为 (3-25)实际取，可满足速度要求。2)滚珠丝杠的载荷及转速计算滚珠丝杠在承重时的最大滑动摩擦系数为0.04，静摩擦系数与摩擦系数差别不大，此处计算取静摩擦系数为0.0623。则滚珠丝杠的静摩擦力： (3-26)式中：M