垫圈内径检测装置课程设计要点.pdf
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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 学院_汽车与交通学院_ 专业班级 _车辆 142 班_ 姓名_郭彭辉 _ 学号_201424232_ 指导教师 _赵健 _ 青岛理工大学 二零一六年七月二日 2 目录 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5 4.1 传动机构设计5 4.2 压杆运动机构设计8 4.3 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 3 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
2、。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, 直到最前边的工件被止动机构控制的止动销挡住而停止。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。 检测的工作过程如图所示。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 出信号给控制系统(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,发出信号给控制系统,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
3、动开关仍闭合,控制系统将工件送入另一废品槽。 3 2 1 a)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 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)使零件停止运动在传送零件的过程中将被止动销挡住刚 4 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。在内径检测结束之后,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 此一直反复进行。 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
4、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: 方案 号 被测钢制平垫圈尺寸电动机转 速 r/min 每次检 测时间 s 公称尺 寸 mm 内径 mm 外径 mm 厚度 mm A 8 8.4 16 1.6 1440 5 B 12 13 20 2 1440 6 C 20 21 30 3 1440 8 D 20 21 37 3 960 8 E 30 31 56 4 960 10 决定采用方案 C C 20 21 37 3 1440 8 周期 T=8s,角速度 =2/T=0.785 rad/s. 5 在一个周期内,满足要求,各个机构的运动情况: 传动机构压杆
5、运动 机构 止动销运 动机构 微动开关 运动机构 02s 01s 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 3.56.5s 3.54.5s 停检测停在最低 点 右移 4.55.5s 检测 5.56.5s 左移 6.58s 停上升上升停 四 结构设计 4.1 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控制止动销的止动机构和压杆升降机构 相互配合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
6、,但是平面连杆机构连续性不好,加料位置必须 6 固定,而且用的杆件较多, 容易产生冲击。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 7 上图为推料机构的齿轮系简图。 为使达到传动比i14=192/1 。 应有: z1=z2=z3= 10, z2=z3=40, z4=120; 传动比 i14=z2z3z4/z1z2z3= 40*40*120/10 3=192/1
7、考虑到推料机构具有的运动规律特征是送料停止送料, 我们决定使用槽轮机构来达到间歇式运动的目的。 电动机输出齿轮皮带轮检测周期 周期1/24s 8s 32s 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=3 8 d1=d2=d3= 30mm d2=d3=120mm d4=360mm 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,然后停留6s,等待检测完毕后将 已检测的工件送走,并把新的工件传送过来,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行观 察,发现用凸轮连杆机构比较简洁。在凸轮用什
8、么运动机构的问 题上,考虑到此装置是进行检测的装置,所以对零件的冲击要尽 量小,所以决定采用5 次多项式运动规律的凸轮。 推杆运动规律的计算过程: 9 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: 0=3/8 ; 远修止角 =/2 ; 近修止角 =3/4 ; 计算公式: s=C0+ C1 2+ C 3 3+ C 4 4+ C 5 5; v= C 1w+2 C2w+3 C3w 2+4 C 4w 3+5 C 5w 4; a=2 C2w 2+6 C 3 w 2+12 C 4 w 22+20 C 5 w 23; 在始点处: =0,s
9、=0,v=0,a=0 ; 在终点处: =0 ,s=h,v=0,a=0; 分别代入方程得到: C0=C1=C2=0 , C3= 10h/ 0 3 , C 4= -15h/ 0 4 , C5=6h/0 5 位移: s=h-10h 3/ 3 0+15h 4/ 4 0-6h 5/ 5 0; 速度: v=7.5h 2/ 3 0-15h 3/ 4 0+7.5h 4/ 5 0; 加速度: a=3.75 2h/ 3 0-11.25 2h2/ 4 0+7.5 2h3/ 5 0; 通过计算得到下表结果: 0 3 /80 6/80 9/80 12/80 15/80 18/80 21/80 24/80 27/80 3
10、0/80 s 6.000 5.94 9 5.652 5.022 4.095 3.000 1.905 0.978 0.348 0.051 0.000 v 0.000 0.97 2 3.072 5.292 6.912 7.500 6.912 5.292 3.072 0.972 0.000 0 3/160 6/160 9/160 12151821242730 10 /160 /160 /160 /160 /160 /160 /160 a 0.000 6.840 11.520 14.280 15.360 15.000 13.440 10.920 7.680 3.960 0.000 33 /160 36
11、 /160 39 /160 42 /160 45 /160 48 /160 51 /160 54 /160 57 /160 60 /160 a -3.960 -7.680 -10.92 0 -13.44 0 -15.00 0 -15.36 0 -14.28 0 -11.52 0 -6.840 0.000 02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 : 11 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, 采用对心直
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