1、墊圈內(nèi)徑檢測裝置目 錄1、設(shè)計題目及其要求12、題目分析23、運動方案簡介24、立體結(jié)構(gòu)圖45、結(jié)構(gòu)設(shè)計46、系統(tǒng)評價197、設(shè)計小結(jié)198、總結(jié)20參考書目201、設(shè)計題目及其要求設(shè)計墊圈內(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構(gòu)送入后沿一條傾斜的進給滑道連續(xù)進給，直到最前邊的工件被止動機構(gòu)控制的止動銷擋住而停止。然后，升降機構(gòu)使裝有微動開關(guān)的壓桿探頭下落，檢測探頭進入工件的內(nèi)孔。此時，止動銷離開進給滑道，以便讓工件浮動。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（圖a），微動開關(guān)的觸頭進入壓桿的環(huán)形槽，微動開關(guān)斷開，發(fā)出信號給控制系統(tǒng)（圖中未

2、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（圖b），壓桿的探頭進入內(nèi)孔深度不夠，微動開關(guān)閉合，發(fā)出信號給控制系統(tǒng)，使工件進入廢品槽。如工件內(nèi)徑尺寸大于允許的最大直徑時（圖c），微動開關(guān)仍閉合，控制系統(tǒng)將工件送入另一廢品槽。1工件 2帶探頭的壓桿 3微動開關(guān)a)內(nèi)徑尺寸合格 b)內(nèi)徑尺寸太小 c)內(nèi)徑尺寸太大 具體設(shè)計要求見下表：2、題目分析墊圈內(nèi)徑檢測裝置，主要的運動過程為：傳動機構(gòu)間歇的將工件送到檢測的位置。在傳送的過程中將被止動銷擋住剛好到所需檢測的內(nèi)徑圓孔到壓桿將要下來的地方，然后壓桿下來檢測內(nèi)徑是否符合要求。在壓桿下來檢測的時間里，微動開關(guān)向右移動

3、檢測墊圈內(nèi)徑是否符合要求。微動開關(guān)檢測完后向左移動，回到其原來所在的。接下來，壓桿和止動銷一起上升回到其原來的地方。傳動機構(gòu)將已檢測的工件送走，并將下一個將被檢測的工件送到檢測處。3、運動方案簡介 墊圈內(nèi)徑檢測裝置，用以下4個機構(gòu)結(jié)合搭配組成：傳動機構(gòu)設(shè)計，壓桿運動機構(gòu)設(shè)計，止動銷運動機構(gòu)設(shè)計，微動開關(guān)運動機構(gòu)設(shè)計。題目所給的設(shè)計數(shù)據(jù)：表1 內(nèi)徑檢測裝置設(shè)計數(shù)據(jù)方案號被測鋼制平墊圈尺寸電動機轉(zhuǎn)速r/min每次檢測時間s公稱尺寸mm內(nèi)徑mm外徑mm厚度mmA88.4161.614405B121320214406C202130314408D20213739608E30315649608經(jīng)小組討論，

4、為使機構(gòu)的使用性能符合要求，適合本設(shè)計，我們采用方案D，如下：D20213739608周期T=8s，角速度=2/T=0.785 rad/s.在一個周期內(nèi)，滿足要求，各個機構(gòu)的運動情況：傳動機構(gòu)壓桿運動機構(gòu)止動銷運動機構(gòu)微動開關(guān)運動機構(gòu)02s01s傳送工件停在最高點停在最高點停在最左邊11.5s下降1.52s停在最低點23.5s停下降停在最低點停在最左邊3.56.5s3.54.5s停檢測停在最低點右移4.55.5s檢測5.56.5s左移6.58s停上升上升停為使各個機構(gòu)滿足上述要求，傳動機構(gòu)的控制采用間歇機構(gòu)，壓桿運動機構(gòu)和止動銷的運動匹配要求嚴格，則兩者用凸輪軸連接。微動開關(guān)機構(gòu)的控制采用凸輪

5、機構(gòu)。4、立體結(jié)構(gòu)圖5、結(jié)構(gòu)設(shè)計墊圈內(nèi)徑檢測裝置傳動機構(gòu)壓桿運動機構(gòu)止動銷運動機構(gòu)微動開關(guān)運動機構(gòu)5.1、傳動機構(gòu)設(shè)計傳動機構(gòu)是整個裝置中負責(zé)將待檢測的工件傳送到檢測位置的機構(gòu)。它需要在運動規(guī)律上和控制止動銷的止動機構(gòu)和壓桿升降機構(gòu)相互配合才能完成此裝置的工作要求。為了使工作周期易于控制，我們決定由皮帶輪傳動來達到運送工件的目的。機構(gòu)由齒輪來傳動，因為其功率范圍大、傳動效率高的特點正好符合我們的需要。從所給的設(shè)計數(shù)據(jù)中我們得知：原動件的轉(zhuǎn)動周期為1/16s，而檢測周期為8s，因此推料機構(gòu)的齒輪系的傳動比需為128：1，這要由多級齒輪傳動來實現(xiàn)。如圖為推料機構(gòu)的齒輪系簡圖。其中：z1=z2=z3

6、=20,z2=z3=80,z4=160傳動比i14=z2z3z4/z1z2z3=80*80*160/203=128/1考慮到推料機構(gòu)具有送料停止送料的運動規(guī)律特征，我們決定使用槽輪機構(gòu)來達到間歇式運動的目的。電動機輸出齒輪皮帶輪檢測周期周期1/16s8s32s8s由于是檢測機構(gòu)，所以傳動齒輪模數(shù)不宜過大，初定模數(shù)m=2，d1=d2=d3=40mm，d2=d3=160mm，d4=320mm，皮帶輪直徑D=127.4mm，皮帶傳送速度v=50mm/s。 4號齒輪每轉(zhuǎn)動一周，槽輪轉(zhuǎn)動1/4周，皮帶在這2s的時間內(nèi)將待測工件傳送到檢測位置，然后停留6s，等待檢測完畢后將已檢測的工件送走，并把新的工件傳

7、送過來，如此重復(fù)。5.2、壓桿運動機構(gòu)設(shè)計控制壓感探頭的凸輪設(shè)計：方案一：用齒輪、連桿和彈簧來控制壓桿的運動；方案二：用凸輪和連桿機構(gòu)，為了設(shè)計加工方便把凸輪設(shè)計成3次多項式運動規(guī)律；方案三：用凸輪和連桿機構(gòu)，凸輪設(shè)計成5次多項式運動規(guī)律；綜合分析以上三種方案，方案一中彈簧用久后會變形，影響測量精度，考慮到探頭測量時沖擊力要小，故不能用三次多項式的凸輪，經(jīng)綜合考慮采用方案三采用5次多項式運動規(guī)律的凸輪。以下是推桿回程的計算過程：周期：T=8s；基圓半徑=15mm；推程：h=6mm；推程運動角：0=3/8；回程運動角：0=3/8；遠修止角=/2；近修止角=3/4；計算公式：s=C0+ C12+

8、C33+ C44+ C55； v= C1w+2 C2w+3 C3w2+4 C4w3+5 C5w4； a=2 C2w2+6 C3 w2+12 C4 w22+20 C5 w23；在始點處：=0，s=0,v=0,a=0；在終點處：=0 ,s=h,v=0,a=0；分別代入方程得到：C0=C1=C2=0 C3= 10h/03 C4= -15h/04 C5=6h/05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；用C語言計算位移，速度，加速度；計算位移的

9、C語言程序：#include<stdio.h>#include<math.h>void main() float x,s;int a,b;scanf("%d %d",&a,&b);x=(float)a/b;s=6-60*x*x*x+90*x*x*x*x-36*x*x*x*x*x;printf("%fn",s);計算速度的C語言程序：#include<stdio.h>#include<math.h>void main() float x,v;int a,b;scanf("%d %d&

10、quot;,&a,&b);x=(float)a/b;v=120*x*x-240*x*x*x+120*x*x*x*x;printf("%fn",v);計算加速度的C語言程序：#include<stdio.h>#include<math.h>void main() float x,a;int b,c;scanf("%d %d",&b,&c);x=(float)b/c;a=160*x-480*x*x+320*x*x*x;printf("%fn",a);經(jīng)計算得到以下結(jié)果：03/806/

11、809/8012/8015/8018/8021/8024/8027/8030/80s6.0005.9495.6525.0224.0953.0001.9050.9780.3480.0510.000v0.0000.9723.0725.2926.9127.5006.9125.2923.0720.9720.00003/1606/1609/16012/16015/16018/16021/16024/16027/16030/160a0.0006.84011.52014.28015.36015.00013.44010.9207.6803.9600.00033/16036/16039/16042/16045/

12、16048/16051/16054/16057/16060/160a-3.960-7.680-10.920-13.440-15.000-15.360-14.280-11.520-6.8400.00008/3位移和角度的曲線圖：08/3速度和角度關(guān)系的曲線圖：08/3加速度和角度關(guān)系的曲線圖：02一個周期內(nèi)推桿運動循環(huán)圖：SolidWorks設(shè)計的凸輪：安裝凸輪時應(yīng)注意凸輪開始轉(zhuǎn)動時應(yīng)先遠休2秒，然后再回程來測量墊圈的內(nèi)徑，故應(yīng)把凸輪應(yīng)安裝如上圖所示的位置；推程時推桿的運動規(guī)律和回程時的運動規(guī)律完全一致，各種參數(shù)均相同。5.3、止動銷運動機構(gòu)設(shè)計止動銷機構(gòu)，由凸輪控制其運動規(guī)律。凸輪類型：對心直

13、動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)。凸輪機構(gòu)在在周期為8s的一個周期內(nèi)的運動規(guī)律為：（0s時在最高處） 01s1s1.5s1.5s6.5s 6.5s8s停下降停上升凸輪機構(gòu)分析：為保證凸輪機構(gòu)不受過大地沖擊力，采用二次多項式運動規(guī)律。s=c0+c1+c22 v=ds/dt=c1+2c2a=dv/dt=2c22（1）在01s，凸輪在遠休過程，遠休止角01=/4 （0/4）。（2）在1s1.5s，凸輪為回程過程，回程運動角0=/8 （/43/8）在等加速回程段：（/45/16）S=h-2h2/20=6-2*62/(/8)2=6-77.892V=-4h/20=-4*6*0.785/(/8)2=-122.29a=

14、-4h2/20=-4*6*(0.785)2/(/8)2=-96(=00/2)等減速回程：（5/163/8）S=2h(0-)2/20=2*6(/8-)2/(/8)2=77.89 (/8-)2V=-4h(0-)/ 20=-4*6*0.785(/8-)/( /8)2=-122.29 (/8-)a=4h2/20=4*6*(2/T)/( /8)2=96(=/2-)（3）1.5s6.5s凸輪為近休過程，近休止角02=5/4 （3/813/8）（4）6.5s8s凸輪為回程過程，回程角0=3/8（13/82）等加速推程：（13/829/16）S=2h2/20=2*62/(3/8)2=8.662V=4h/20=

15、4*6*0.785/( 3/8)2=13.59a=4h2/20=4*6*(0.785)2/(3/8)2=10.67（=00/2）等減速推程：（29/162）S=h-2h（0-）2/20=6-2*6（3/16-）2/(3/16)2=6-8.66（3/16-）V=4h(0-)/ 20=4*6*0.785(3/16-)/( 3/16)2=13.59 (3/16-)a=-4h2/20=-10.67（=0/20）在一個周期內(nèi)，止動銷上升高度與凸輪轉(zhuǎn)過角速度的關(guān)系：一個周期內(nèi)，止動銷的速度與凸輪轉(zhuǎn)過角速度的關(guān)系：一個周期內(nèi)，止動銷的加速度與凸輪轉(zhuǎn)過角速度的關(guān)系：5.4、微動開關(guān)機構(gòu)設(shè)計微動開關(guān)機構(gòu)：由凸輪

16、控制其運動；凸輪類型：幾何封閉的凸輪機構(gòu)；該機構(gòu)在一個周期的運動規(guī)律：03.5s3.5s4.5s4.5s5.5s 5.5s6.5s 6.5s8s靜止過來檢測回去 靜止結(jié)構(gòu)圖：凸輪機構(gòu)的分析與計算;為了保證凸輪機構(gòu)收到極小的 沖擊，采用二次多項式運動規(guī)律其表達式：s=c0+c1+c22 v=ds/dt=c1+2c2a=dv/dt=2c22有圖可得：推程運動角0=/4遠休止角 ：01=/4回程運動角：0=/4近休止角：02=5/4 推程加速過程的運動方程;S=2h2/20=12.9822v=4h/20=20.382a=4h2/20=16推程減速過程的運動方程;S=h-2h2/20=4-12.982

17、（/4-）2V=4h/20=20.382（/4-）a=-4h2/20=-16s，v，a分析圖：回程時的運動規(guī)律過程回程加速過程的運動方程;S=h-2h2/20=4-12.9822V=-4h/20=-20.382a=-4h2/20=-16回程減速過程的運動方程；S=2h(0-)2/20=12.982（/4-）V=-4h(0-)/ 20=-20.382（/4-）a=4h2/20=16s，v，a分析圖： 6、系統(tǒng)評價綜合評價該檢測裝置，該裝置止動銷、壓桿、微動開關(guān)精確地配合運動，符合每8秒檢測一個墊圈的技術(shù)要求，檢測的探頭對工件的沖擊較小，總的來說該設(shè)計符合技術(shù)要求。7、設(shè)計小結(jié)這次課程設(shè)計是我們第

18、一次獨立地對一個完整的機械進行設(shè)計。當(dāng)我們看到課程設(shè)計任務(wù)書的第一眼時，還以為這次的作業(yè)和以往經(jīng)歷過的無數(shù)次的考試一樣：老師給你一份寫滿了題目的試卷，而你只需要對這些題目一一分析，再寫下自己的思考就算完成了。然而，在我們花費了一整個下午對課題進行了一番研究之后，我們才預(yù)感到這不是一件簡單的事：老師給我們的是一張白紙，連題目都還需要我們自己去寫。我們選擇的課題是對墊圈內(nèi)徑檢測裝置的設(shè)計，這是一個檢測儀，它的工作機理理解起來并不難，難的是在設(shè)計過程中對于機器實際運作時可能發(fā)生的一系列問題的解決。第一個問題，出現(xiàn)在設(shè)計各部件運動方式時。要知道我們以往解題的時候，機械的運動都是一定的，然而在檢測儀中，

19、因被檢測工件的外形參數(shù)不同，在每個檢測周期中壓桿的垂直位移以及微動開關(guān)的水平位移都不一樣，如何保證我們設(shè)計的這些機構(gòu)在檢測不同的工件時即能圓滿完成工作要求，又不會對機器本身和工件造成損壞，成了擺在我們面前的第一道坎。首先我們想到的是通過添加彈簧來滿足構(gòu)件的位移浮動，在構(gòu)件的長度允許變化的時候，這看上去是一個好方法，于是在設(shè)計微動開關(guān)時，我們就在其中加上卡一個彈簧。但是彈簧不是在任何情況下都適用，若我們在帶探頭的壓桿中也使用了彈簧，那么機器在檢測工件時就無法區(qū)別出內(nèi)徑正常的工件與內(nèi)徑過小的工件了（壓桿的長度如果變化的話，測量結(jié)果就不準）。為了解決這個問題，我們最后決定在凸輪的設(shè)計中（壓桿由凸輪傳動），預(yù)留一段允許凸輪空轉(zhuǎn)的時間，其實際結(jié)果就是，在