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1、机械原理课程设计说明书设计题目垫圈内经检测设计指导教师赵健 青岛理工大学2023年七月二日精品学院汽车与交通学院 专业班 级车辆 142 班 姓名郭彭辉 学号202324232 名目一、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54.1 传动机构设计54.2 压杆运动机构设计84.3 止动销运动机构设计11五、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精品一、 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
2、边的工件被止动机构掌握的止动销挡住而停顿。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.止动销离开进给滑道.以便让工件浮动。321a)b)c)检测的工作过程如下图。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.发出信号给掌握系统图中未给出.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.发出信号给掌握系统 .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. 掌握系统将工件送入另一废品槽。1工件2带探头的压杆3微动开关a) 内
3、径尺寸合格b)内径尺寸太小c)内径尺寸太大二、 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） 使零件停顿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。在内径检测完毕之后.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 .如此始终反复进展。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：公称尺内径外径厚度速测时间号寸mmmmmmmmr/mi
4、nsA88.4161.614405B121320214406C202130314408D20213739608E303156496010方案被测钢制平垫圈尺寸电动机转每次检打算承受方案CC202137314408周期T=8s.角速度=2/T=0.785 rad/s.在一个周期内.满足要求.各个机构的运动状况：传动机构压杆运动止动销运微动开关机构动机构运动机构02s01s传送工件停在最高点停在最高点停在最左边11.5s下降1.52s停在最低点23.5s停下降停在最低点停在最左边3.56.5s3.54.5s4.55.5s停检测停在最低点右移检测5.56.5s左移6.58s停上升上升停四 构造设计4
5、.1 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掌握止动销的止动机构和压杆升降机构相互协作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.加料位置必需固定. 而且用的杆件较多.简洁产生冲击。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上图为推料
6、机构的齿轮系简图。为使到达传动比i 应有：z =z =z =10,123z =z =40,23z =120；4192/1。14=传动比i =z z z /z z z =40*40*120/103=192/1142 3 41 23考虑到推料机构具有的运动规律特征是送料停顿送料 . 我们打算使用槽轮机构来到达间歇式运动的目的。周期电动机1/24s输出齿轮8s皮带轮32s检测周期8s由于是检测机构.所以传动齿轮模数不宜过大.初定模数m=3d =d =d =30mm123d =d2=120mm3d =360mm4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.
7、然后停留 6s.等待检测完毕后将已检测的工件送走.并把的工件传送过来.如此重复。4.2 压杆运动机构设计在设计压杆机构的时候 .通过对压杆运动机构的运动规律进展观看.觉察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.考虑到此装置是进展检测的装置.所以对零件的冲击要尽量小. 所以打算承受 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：0=3/8；回程运动角： =3/8；0远修止角=/2； 近修止角=3/4；计算公式：s=C+ C 2+ C 3+ C 4+ C 5；01345v= C w+2 C w+3 C w2+4
8、 C w3+5 C w4；12345a=2 C w2+6 C w2+12 C w22+20 C w23；2345在始点处：=0.s=0,v=0,a=0；在终点处：= ,s=h,v=0,a=0；0分别代入方程得到：C =C =C =0 . C = 10h/ 3 .C = -15h/ 4 . C =6h/ 5012304050位移：s=h-10h3/30+15h4/40-6h5/50； 速度：v=7.5h2/30-15h3/40+7.5h4/50；加速度：a=3.752h/30-11.252h2/40+7.52h3/50； 通过计算得到下表结果：03/806/809/8012/8015/8018/
9、8021/8024/8027/8030/80s6.0005.9495.6525.0224.0953.0001.9050.9780.3480.0510.000v0.0000.9723.0725.2926.9127.5006.9125.2923.0720.9720.00003/1606/1609/16012/16015/16018/16021/16024/16027/16030/160a0.0006.84011.52014.28015.36015.00013.44010.9207.6803.9600.00033/16036/16039/16042/16045/16048/16051/16054/1
10、6057/16060/160a-3.960-7.680-10.920-13.440-15.000-15.360-14.280-11.520-6.8400.00002位移和角度的曲线图：03/8 速度和角度关系的曲线图： 03/8 加速度和角度关系图：凸轮简图：4.3 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.承受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.打算承受方案二.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01s停1s1.5s下降
11、1.5s6.5s停6.5s8s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.但是也要避开承受过大的冲击路.所以我们打算承受二项式运动规律；s=c +c +c 2012v=ds/dt=c +2c 12a=dv/dt=2c 22（1） 在 01s.凸轮在远休过程.远休止角 =/40/4。01（2） 在 1s1.5s.凸轮为回程过程.回程运动角 =/80/43/8在等加速回程段：/45/16 S=h-2h2/2 =6-2*62/(/8)2=6-77.8920V=-4h/2 =-4*6*0.785/(/8)2=-122.290a=-4h2/2 =-4*6*(0.78
12、5)2/(/8)2=-960(=0 /2)0等减速回程：5/163/8S=2h( -)2/2 =2*6(/8-)2/(/8)2=77.89 (/8-)200V=-4h( -)/2 =-4*6*0.785(/8-)/( /8)200=-122.29 (/8-)a=4h2/2 =4*6*(2/T)/( /8)2=960(=/2-)31.5s6.5s 凸轮为近休过程.近休止角=5/4023/813/846.5s8s 凸轮为推程过程.推程角 =3/8013/82等加速推程：13/829/16S=2h2/2 =2*62/(3/8)2=8.66203V=4h/2 =4*6*0.785/( /8)2=13.
13、590a=4h2/2 =4*6*(0.785)2/(3/8)2=10.670=0 /20等减速推程：29/162S=h-2h -2/2 =6-2*63/16-2/(3/16)200=6-8.663/16-3V=4h( -)/ 2 =4*6*0.785(3/16-)/( /16)200=13.59 (3/16-)a=-4h2/2 =-10.670= /2 00在一个周期内.止动销上上升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：凸轮简图五立体构造图六、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
14、送到轨道末端的时候.沿倾斜轨道下滑.当到达位置 3 时.由于挡板的阻挡作用.使垫圈停顿运动.在 3 处.其在正中间沿轨道方向有一局部是空的. 在其正下方有一个“十字架”的机构.由于“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 挡住而停顿. 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.止动销离开进给滑道.以便让工件浮动。检测的工作过程如下图。当所测工件的内径尺寸符合公差要求时图 a.微动开
15、关的触头进入压杆的环形槽.微动开关断开.发出信号给掌握系统图中未给出.掌握系统掌握杆向左杆向右.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.发出信号给掌握系统.掌握系统掌握杆向右杆向右.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.掌握系统将掌握杆向左杆向左.然后工件进入“内径大”轨道.最终落入了相应的槽内。321a)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)内径尺寸太大七、方案评价经过方案的修改及完善.使系统
16、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.为送料机构供给动力。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.然后俩个凸轮便开头连续运转.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协作.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
17、送到斜滑道 8。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供给一个零件.在一个周期槽轮机构转过的前 2 秒钟内.依据一般设定垫圈应当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.因此必需在 2 秒的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.马上沿倾斜滑道下落.设此过程的时间是t1.要
18、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略微小于2-t1秒.在倾斜滑道上的时间掌握可以通过调整滑道的摩擦系数.倾斜角度等来调整。而且在设计过程中我们尽量本着节约空间 .削减机构数量.经济等原则.使一轴多用.通过设计倾斜滑道来削减能耗.使用“十字架”机构来削减机构的使用量.通过一个星期的修改.最终使机构更加完善。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、传动机构协作完成.符合每 8 秒检测一个垫圈的技术要求.检测的探头对工件的冲击较小.传动机构能进展连续传递.可以实现批
19、量化生产.总的来说该设计符合技术要求。这个已经是其次次我们做课程设计上一次课程设计着重考察我们的做图力量.而此次设计主要考察我们对机构的综合应用.我们的课题是对垫圈内径检测装置的设计.这是一个检测仪.它的工作原理理解起来并不难.只是在各个机构的选用及协作上我们花费了很多时间.尤其是压杆机构和止动销几个的协作问题.这俩个装置之间的协作可以说是整个装置的核心局部.所以我们着重争论了这个问题。在机构选用问题上.我们经过多方面的考虑.分别选出了最优机构。比方说压杆机构的选用上.我们觉得所选方案就很不错.由于所选的运动机构使探头在检测零件时.探头放进去的.而不是将其压进去的.而且运用五次多项式运动规律.对零件的冲击削减到了最小。这次的课程设计完成了.经过了十几天的分析、计算和绘制.经过了团队合作和各自的思考.经过了无从下手和有所领悟.课程设计终究完成了.在这次课程设计中找到的问题和阅历.成为了我们走向外门世界的路上的鹅卵石.使原本坎坷不平的道路变得饶有兴致。在将来的学习当中.我们仍需要保持住现在这份热忱.将困难熔进身体.使之成为自己与外界抗衡的资本。十、参考书目1. 机械原理第七版孙桓 陈作模 葛文杰主编高等教育出版社2. 机械原理课程设计指导书裘建 主编高等教育出版社