買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 誤 !未指定書簽。 1 凸凸 輪輪 軸軸 測(cè)測(cè) 量量 儀儀 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 名名 稱稱 ： 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) ： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 誤 !未指定書簽。 1 目目 錄錄 一 . 設(shè)計(jì)任務(wù)書摘要 . . . . . . . . . . 1 二 內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 . . . . . 項(xiàng)目分析，方案擬訂 . . . . . . . . . 8 四 . 主要元器件的選擇及其校核 . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2. 導(dǎo)軌的選擇 . . . . . . . . . . . . . 9 3. 滾珠絲桿的選擇計(jì)算 . . . . . . . . . . 13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算 . . . . . . . . . . . 39 五 . 設(shè)計(jì)小結(jié) . . . . . . . . . . . . . 41 五參考文獻(xiàn) . . . . . . . . . . . . .更 改改 記記 錄錄 日期 版本 修改處 說明 2013* * * 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 誤 !未指定書簽。 1 一 . 設(shè)計(jì)任務(wù)書摘要 在凸輪軸的大批量生產(chǎn)中，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)品的測(cè)量變得非常重要。凸輪軸的軸向尺寸較多并且精度較高，用傳統(tǒng)的測(cè)量方法無法保證每一件產(chǎn)品的測(cè)量精確、且容易造成測(cè)量成本過高，因此需要一臺(tái)專用的測(cè)量設(shè)備才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量控制。 1 該設(shè)備必須具備精確測(cè)量凸輪軸軸向的節(jié)面尺寸的功能，并且必須滿足以下型號(hào)的凸輪軸（軸向尺 寸范圍 450 800寸的測(cè)量： 6B 歐 3283179、4B 歐 3929885、 噴凸輪軸 2主要技術(shù)參數(shù) a. 外形尺寸：儀器外形應(yīng)滿足以下尺寸 長(zhǎng) 1400 800 2000 mm b. 測(cè)量速度 不大于 3 分鐘 /件 c. 測(cè)量精度 L/30000 單位（） d. 重復(fù)性 3 設(shè)備壽命 使用期限 10 年 二 內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 目的 ： 研究回轉(zhuǎn)類零件工藝參數(shù)的檢測(cè)、分 析與控制， 包括接觸式參數(shù)提取，數(shù)據(jù)采集及信號(hào)處理，參數(shù)識(shí)別等，研究凸輪形線參數(shù)測(cè)試儀，重點(diǎn)研究測(cè)量平臺(tái)和參數(shù)分析及誤差理論。 意義 ：目前在凸輪檢測(cè)中，大多采用光學(xué)分度頭對(duì)凸輪進(jìn)行分度，分度由人工控制。這種測(cè)量方法速度慢，精度低，并存在一定的人為誤差。而本課題研究全自動(dòng)凸輪形線參數(shù)測(cè)量?jī)x，能夠很好的降低人為誤差。另外，采用以凸輪轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)、對(duì)應(yīng)升程為縱坐標(biāo)的方式表達(dá)凸輪形線，通過光柵式位移傳感器探針測(cè)量凸輪升程，保證位移精度達(dá)到 1微米；通過編碼器和步進(jìn)電機(jī)控制凸輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，保證角度精度 此可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化、高精度測(cè)量；市場(chǎng)上，雖然少數(shù)采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x器檢測(cè)，但是三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x價(jià)格昂貴，因而，在除少數(shù)情況下外，一般很少用。因此，根據(jù)以上情況及目前企業(yè)的實(shí)際情況來看，本課題所研究的問題，具有較高的實(shí)用性。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 誤 !未指定書簽。 1 目前國內(nèi)外的研究和發(fā)展?fàn)顩r ： 凸輪機(jī)構(gòu)是常用機(jī)構(gòu)，應(yīng)用范圍很廣。因此，對(duì)凸輪工作性能的要求就越來越高，而凸輪工作性能的好壞主要由相關(guān)的凸輪形線參數(shù)來決定。因此，目前國內(nèi)外對(duì)凸輪參數(shù)的測(cè)量?jī)x的研究和開發(fā)也越來越廣泛和深入。下面將對(duì)此進(jìn)行一下簡(jiǎn)要的介紹。 內(nèi)主要的一些凸 輪測(cè)量?jī)x 中外合資廣州威而信精密儀器有限責(zé)任公司研發(fā)的凸輪軸測(cè)量?jī)x 如圖 1所示，為該公司研發(fā)的凸輪軸測(cè)量?jī)x的實(shí)物圖。左邊為凸輪測(cè)量?jī)x器的安裝和測(cè)量平臺(tái)，右邊為數(shù)據(jù)采集與處理平臺(tái)。 該廠家研發(fā)的這套凸輪軸測(cè)量?jī)x器， 采用凸輪軸立式安裝測(cè)量結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)軸由精密氣浮主軸與氣浮頂尖構(gòu)成，雙氣浮直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌立柱做為直線運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)，由進(jìn)口電機(jī)驅(qū)動(dòng)；電器部分由高級(jí)計(jì)算機(jī)及進(jìn)口精密圓光柵傳感器、精密光柵位移傳感器組成。測(cè)量軟件采用基于中文版 成參數(shù)輸入、測(cè)量選擇、數(shù)據(jù) 采集、處理及測(cè)量數(shù)據(jù)管理和測(cè)量結(jié)果打印輸出等工。 這款測(cè)量?jī)x器目前在國內(nèi)還算是比較先進(jìn)的，它主要有以下一些優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 立式主機(jī)測(cè)量結(jié)構(gòu)：凸輪軸垂直安裝，避免重力因素影響對(duì)測(cè)量造成的誤差； （ 2）高精度：機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件和工件的定位（超精密氣浮主軸與氣浮頂尖、雙氣浮直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌立柱）均采用氣浮結(jié)構(gòu)，主軸精度高達(dá) （ 3）長(zhǎng)壽命：主軸、導(dǎo)軌均采用氣浮結(jié)構(gòu)，故永不磨損、精度保持長(zhǎng)久、儀器精度壽命長(zhǎng)達(dá)十年以上； （ 4）數(shù)據(jù)采集采用世界上最著名的德國海德漢公司的精密光柵傳感器（旋轉(zhuǎn)、位移）及其相關(guān)技術(shù) ，準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好； （ 5）工作平臺(tái)和立柱導(dǎo)軌均采用精密花崗巖材料制成，可抑制周圍環(huán)境的噪聲和震動(dòng)； （ 6）可放置在企業(yè)計(jì)量室和生產(chǎn)車間現(xiàn)場(chǎng)使用 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 誤 !未指定書簽。 1 圖 1 威爾信凸輪軸檢測(cè)儀裝置圖 京啟點(diǎn)恒達(dá)測(cè)控技術(shù)公司 研發(fā)的 凸輪軸 測(cè)量?jī)x 北京啟點(diǎn)恒達(dá)測(cè)控技術(shù)開發(fā)有限公司目前已開發(fā)的凸輪軸 測(cè)量?jī)x ，分為三個(gè)系列： （ 1） 計(jì)量型凸輪軸、曲軸測(cè)量?jī)x （ 2） 在線式凸輪軸測(cè)量?jī)x （ 3） 凸輪軸綜合項(xiàng)目測(cè)量?jī)x 下面對(duì)以上三個(gè)系列的凸輪軸測(cè)量?jī)x器分別予以介紹。 計(jì)量型凸輪軸測(cè)量?jī)x 如圖 2所示為其實(shí)物圖。測(cè)量平臺(tái)底部的夾具和定位裝置固定凸輪軸，并通過裝在測(cè)量平臺(tái)底座里面的驅(qū)動(dòng)電 機(jī)驅(qū)動(dòng)被測(cè)凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)。測(cè)頭裝置可以沿導(dǎo)軌上下移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量。 該測(cè)量?jī)x的主要特點(diǎn)有： （ 1） 可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化測(cè)量，避免了人工操作造成人為誤差 （ 2） 測(cè)量精度高， 徑向 ， 可達(dá) 軸向 ， 可達(dá) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 誤 !未指定書簽。 1 圖 2 計(jì)量型凸輪軸測(cè)量?jī)x 在線式凸輪軸測(cè)量?jī)x ，其測(cè)量平臺(tái)示意圖如圖 3所示。 該凸輪軸測(cè)量?jī)x的重要特點(diǎn)有： （ 1） 能夠?qū)崿F(xiàn)在線測(cè)量 （ 2） 精度高，軸向精度可大 （ 3） 測(cè)量參數(shù)較全面，可測(cè)量 凸輪 的 升程曲線、相位角、基圓直徑、基圓跳動(dòng)、桃高 （ 4）采用立式結(jié)構(gòu)， 凸輪軸垂直安裝，避免重力因素影響對(duì)測(cè)量造成的誤差； 圖 3 在線式凸輪軸測(cè)量?jī)x 凸輪軸綜合項(xiàng)目測(cè)量?jī)x 如圖 4 所示，左邊為其測(cè)量平臺(tái)，右邊為其數(shù)據(jù)采集及處理平臺(tái)。 該測(cè)量?jī)x是一臺(tái)比較先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器，其的主要特點(diǎn)有： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 誤 !未指定書簽。 1 （ 1） 替代傳統(tǒng)檢具，對(duì)除凸輪升程、相位以外的非主要多個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)量。 （ 2） 組合式，根 據(jù) 不 同 檢 測(cè) 項(xiàng) 目 ， 由 多 臺(tái) 儀 器 組 合 成 為 一 套 測(cè) 量 系 列 儀 器 組 。 （ 3 ） 高速，與傳統(tǒng)檢具相比，測(cè)量速度提高幾倍至幾十倍。 （ 4） 客觀，由于多數(shù)測(cè)量項(xiàng)目的動(dòng)作控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理均由計(jì)算機(jī)完 成，因而，減少了 人 為 主 觀 因 素 ， 使 測(cè) 量 更 客 觀 準(zhǔn) 確 。 （ 5） 可無限保留原始測(cè)量數(shù)據(jù)。 圖 4 凸輪軸綜合項(xiàng)目測(cè)量?jī)x 國外主要的一些凸輪測(cè)量?jī)x 美國阿德柯爾 911 凸輪軸檢測(cè)儀 如圖 5 所示。左邊為測(cè)量平臺(tái)，右邊為數(shù)據(jù)采集及處理平臺(tái) 該測(cè)量 儀是一套比較先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器，其主要特點(diǎn)有： （ 1）立式結(jié)構(gòu)， 凸輪軸垂直安裝，避免重力因素影響對(duì)測(cè)量造成的誤差； （ 2）可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量 （ 3）測(cè)量精度高 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 誤 !未指定書簽。 1 圖 5 阿德柯爾 911 凸輪軸檢測(cè)儀 士 功能軸類檢測(cè)儀 如圖 6 所示， 瑞士 司生產(chǎn)的 功能軸類測(cè)量系統(tǒng)可完成以下測(cè)量任務(wù)：長(zhǎng)度、直徑、距離、遞增尺寸、槽寬、槽徑、中點(diǎn)距離、角度、 孔的位置、曲軸和凸輪軸沖程、跳動(dòng)、基于工件軸線的跳動(dòng)、圓度、端面跳動(dòng)、同心度、對(duì)稱度、平行度、直線度、圓錐角度、最大最小值 /差值、交點(diǎn)尺寸等。 器特點(diǎn)： 1. 穩(wěn)定性高（儀器基體都由花崗巖制成），精度高、重復(fù)性好、操作簡(jiǎn)便 2. 在 車 間 環(huán) 境 下 ， 長(zhǎng) 度 、 直 徑 和 跳 動(dòng) 的 測(cè) 量 精 度 能 得 到 保 證 3. 一 般 情 況 下 ， 儀 器 不 必 經(jīng) 常 標(biāo) 定 4. 更換工件后，無需對(duì)儀器進(jìn)行重新標(biāo)定 5. 導(dǎo)軌直線度好 5。 C0/p47*10 靜安全系數(shù) 基本靜額定負(fù)荷 (P : 工 作 負(fù) 荷 ( 所選導(dǎo)軌安全。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 誤 !未指定書簽。 7 1 3) 導(dǎo)軌 壽命 當(dāng)導(dǎo)軌承受負(fù)荷并作運(yùn)動(dòng)時(shí)，珠道表面與鋼珠因不斷地受到循環(huán)應(yīng)力的 作用，一但到達(dá)滾動(dòng)疲勞的臨界值，接觸面就會(huì)開始產(chǎn)生疲勞破損，并在部份表面發(fā)生魚鱗狀薄片的剝落現(xiàn)象，此種現(xiàn)象叫做表面剝離。壽命的定義即為珠道表面及鋼珠因材料疲勞而產(chǎn)生表面剝離時(shí)為止的總運(yùn)行距離。 a. 額定壽命 導(dǎo)軌的壽命，具有很大的分散性，即使同一批制造的產(chǎn)品，在相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下使用，壽命也會(huì)所有不同；這大多歸咎于材料本身在疲勞特性上固有的變化。因此為定義導(dǎo)軌的壽命，一般以額定壽命為基準(zhǔn)；其定義是：以一批同樣的產(chǎn)品，逐個(gè)在相同的條件及額定負(fù)荷下運(yùn)行，其中 90未曾發(fā)生表面剝離現(xiàn)象而能達(dá)到的總運(yùn)行距離。 b. 壽命的校核計(jì)算 導(dǎo)軌的壽命會(huì)因?qū)嶋H承受的工作負(fù)荷而不同，可依據(jù)選用之導(dǎo)軌的基本動(dòng)額定負(fù)荷及工作負(fù)荷推算出使用壽命。 根據(jù)以上計(jì)算，我們選擇型號(hào)為 3. 滾珠絲桿的選擇計(jì)算 已知：絲杠用于傳動(dòng)，選用 作時(shí)有輕微震動(dòng)，螺母帶動(dòng)的 5此絲杠軸向工作載荷 147N， 147N，工作速度 2m/進(jìn)速度 6m/度3級(jí)，可靠性 90，工作壽命 8年以上。 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算及說明 主要結(jié)果 壽命的校核計(jì)算 1. 不考慮環(huán)境因素影響，壽命計(jì)算如下所示。 L=( )3*50 (47*103*50 33294 : 額定壽命 基本動(dòng)額定負(fù)荷 P : 工作負(fù)荷 2. 壽命時(shí)間的換算 依使用速度及頻率將壽命距離換算成壽命時(shí)間。 *103/(0) = (C/P)3*50*103/(0) =138727h : 壽命時(shí)間 (L : 壽命 ( 運(yùn)行速率 (m/C/P : 負(fù)荷比 按照每天工作 8小時(shí)計(jì)算，至少可以工作 足設(shè)計(jì)要求。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 誤 !未指定書簽。 8 1 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算及說明 主要結(jié)果 1/3（ 2 147N 由工作速度 2m/m/定導(dǎo)程為 5 絲桿軸的轉(zhuǎn)速 4000/5800r/ 2000/5400r/量轉(zhuǎn)速 (2買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 誤 !未指定書簽。 9 1 600r/按每天 8小時(shí)， 10年時(shí)間，選 360 8 1028800 C m（ 601/3/100 1 1 833N 荷最大時(shí)工況進(jìn)行靜載荷計(jì)算 2 147N 294N 根據(jù)臺(tái)灣上銀絲杠資料，選用其 205買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 誤 !未指定書簽。 0 1 絲杠規(guī)格為 : a 定靜載荷 定動(dòng)載荷 螺母長(zhǎng)度： L44根據(jù) 1) 測(cè)量精度 40m/s）、中速和低速（ v 選取合適。 取軸承6202 合適 五 設(shè)計(jì)小結(jié) 缺點(diǎn)、及有待解決的問題 作為一個(gè)測(cè)量?jī)x器，要求的精度以及重復(fù)性是非常高的，這次設(shè)計(jì)的凸輪軸測(cè)量?jī)x運(yùn)用了現(xiàn)在比較熱門的機(jī)器視覺作為測(cè)量手段，又采用了步進(jìn)電機(jī)光柵等元件，因此對(duì)信號(hào)采集，圖像處理，運(yùn)動(dòng)控制等方面有較高的要求。導(dǎo)致影響最后測(cè)量精度的因素太多，因此調(diào)試過程會(huì)比較復(fù)雜。 本設(shè)計(jì)中的機(jī)械結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但是關(guān)鍵零件精度要求非常高，對(duì)加工工藝以及設(shè)備要求較高，裝配精度也要求較高，因此 裝配調(diào)試也比較復(fù)雜。 本設(shè)計(jì)中需要提高的地方有：活動(dòng)頂尖部件的鎖緊結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，齒輪傳動(dòng)比、電機(jī)、絲杠參數(shù)選擇的優(yōu)化。 2項(xiàng)目小結(jié) 在設(shè)計(jì)過程中，要實(shí)現(xiàn)真正意義上的并行設(shè)計(jì)很難， 供了一種在 實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，也發(fā)現(xiàn)了很多的問題，包括了我自己對(duì) 機(jī)制的理解及應(yīng)用，也包括了 及 某些機(jī)制或者功能的缺失。 通過這個(gè)項(xiàng)目，我對(duì) 應(yīng)用 得到了提高，為將來打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 誤 !未指定書簽。 1 1 六 . 參考資料目錄 1 北京有色冶金設(shè)計(jì)研究總院成大先主編 . 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) . 第四版 . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2002 2 3 4 5 楊可楨 程光蘊(yùn) 主編 第四版 6 高麗萍 ,李郝林