機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書

題目：墊圈內(nèi)徑檢測(cè)裝置

指導(dǎo)老師：彭曉君

組員：謝克成08機(jī)械2班(200824123234)

陳遠(yuǎn)強(qiáng)08機(jī)械2班(200824123235)

陸世杰08機(jī)械2班(200824123238)

學(xué)院：電子信息與機(jī)電工程學(xué)院

2010年12月

目錄

一、設(shè)計(jì)題目及其要求....................................3

二、題目分析.............................................4

三、運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)介........................................4

3.1墊圈檢測(cè)裝置功能原理方案.......................5

3.2擬定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖.................8

3.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型.....................................9

3.4機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選擇...............................14

四、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案的擬定............................16

、—?--3^.方I才句臺(tái)勺?。????????????????????????????????????????????????????????????????????????16

5.1＞推料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)..................................16

5.2壓桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)...............................17

5.3止動(dòng)銷運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)..............................19

六、總機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案評(píng)價(jià)...................................20

七、設(shè)計(jì)小結(jié)..............................................21

八、團(tuán)隊(duì)小結(jié)..............................................21

九、參考書目..............................................24

一、設(shè)計(jì)題目及其要求

設(shè)計(jì)墊圈內(nèi)徑檢測(cè)裝置，檢測(cè)鋼制墊圈內(nèi)徑是否在公差允許

范圍內(nèi)。被檢測(cè)的工件由推料機(jī)構(gòu)送入后沿一條傾斜的進(jìn)給滑道連續(xù)

進(jìn)給，直到最前邊的工件被止動(dòng)機(jī)構(gòu)控制的止動(dòng)銷擋住而停止。然后，

升降機(jī)構(gòu)使裝有微動(dòng)開關(guān)的壓桿探頭下落，檢測(cè)探頭進(jìn)入工件的內(nèi)

孔。此時(shí)，止動(dòng)銷離開進(jìn)給滑道，以便讓工件浮動(dòng)。

檢測(cè)的工作過程如圖所示。當(dāng)所測(cè)工件的內(nèi)徑尺寸符合公差要求

時(shí)（圖a）,微動(dòng)開關(guān)的觸頭進(jìn)入壓桿的環(huán)形槽，微動(dòng)開關(guān)斷開，發(fā)

出信號(hào)給控制系統(tǒng)（圖中未給出），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(shí)（圖b）,壓桿的

探頭進(jìn)入內(nèi)孔深度不夠，微動(dòng)開關(guān)閉合，發(fā)出信號(hào)給控制系統(tǒng)，使工

件進(jìn)入廢品槽。如工件內(nèi)徑尺寸大于允許的最大直徑時(shí)（圖c）,微

動(dòng)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(dòng)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

二、題目分析

墊圈內(nèi)徑檢測(cè)裝置，主要的運(yùn)動(dòng)過程為：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)間歇的將工件

送到檢測(cè)的位置。在傳送的過程中將被止動(dòng)銷擋住剛好到所需檢測(cè)的

內(nèi)徑圓孔到壓桿將要下來的地方，然后壓桿下來檢測(cè)內(nèi)徑是否符合要

求。在壓桿下來檢測(cè)的時(shí)間里，微動(dòng)開關(guān)向右移動(dòng)檢測(cè)墊圈內(nèi)徑是否

符合要求。微動(dòng)開關(guān)檢測(cè)完后向左移動(dòng)，回到其原來所在的。接下來,

壓桿和止動(dòng)銷一起上升回到其原來的地方。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將已檢測(cè)的工件

送走，并將下一個(gè)將被檢測(cè)的工件送到檢測(cè)處。

三、運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)介

墊圈內(nèi)徑檢測(cè)裝置，用以下3個(gè)機(jī)構(gòu)結(jié)合搭配組成：傳動(dòng)機(jī)

構(gòu)設(shè)計(jì)，壓桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，止動(dòng)銷運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。題目所給的

設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：

平墊圈內(nèi)徑檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：

被測(cè)鋼制平墊圈尺寸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)每次檢

方案

公稱尺內(nèi)徑外徑厚度速測(cè)時(shí)間

號(hào)

寸mmmmmmmmr/minS

A1010.520214405

B1213242.514406

C202137314408

D30315649608

E363766596010

經(jīng)小組三人討論，結(jié)合我們?cè)O(shè)計(jì)的理念與思路（挑戰(zhàn)高難度、高精

密性），為使機(jī)構(gòu)的使用性能符合要求，適合本設(shè)計(jì)，我們采用方

案A.

A1010.520214405

周期T=5s,角速度3=2n/T=1.257rad/s.

3.1墊圈檢測(cè)裝置功能原理方案的確定

序方案原理圖評(píng)價(jià)

號(hào)

用桿件機(jī)構(gòu)來作為

傳動(dòng)構(gòu)件，以實(shí)現(xiàn)

檢測(cè)。

優(yōu)點(diǎn)：機(jī)器的結(jié)構(gòu)

比較簡(jiǎn)單，操作方

便

缺點(diǎn)：摩擦損耗太

大，檢測(cè)的精確程

度會(huì)使用時(shí)間的增

加而減小，且不能

實(shí)現(xiàn)大批量化的檢

測(cè)。

嚕釐.w時(shí)作為擋板

用凸輪和步進(jìn)送料

機(jī)構(gòu)作為壓桿傳動(dòng)

和推料機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)

件。

優(yōu)點(diǎn)：能很好的完

成檢測(cè)的相關(guān)要

2求，且能實(shí)現(xiàn)批量

化的檢測(cè)，精度也

比較高。

缺點(diǎn)：機(jī)構(gòu)比較復(fù)

雜，特別是凸輪，

而且同樣也存在摩

擦。

利用杠桿放大原理

來作為壓桿傳動(dòng)機(jī)

構(gòu)的傳動(dòng)件。

±=^

優(yōu)點(diǎn)：效率比較高，

，待測(cè)墊一能實(shí)現(xiàn)檢測(cè)要求，

結(jié)構(gòu)比方案2要稍

3微簡(jiǎn)單些。

缺點(diǎn)：沒有解決止

■推銷的問題。

結(jié)合以上三個(gè)方

案，我們定出最終

方案如左圖所示。

推料機(jī)構(gòu)、止推銷

經(jīng)特測(cè)一圈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、壓桿探

|1|1頭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都采用

了比較好的方案，

f±D能保證墊圈內(nèi)徑檢

4測(cè)儀有條不紊的完

料機(jī)構(gòu)

成批量化檢測(cè)的要

求，而且檢測(cè)的精

確性和耐用性也得

到了保障。缺點(diǎn)是，

制造起來比較復(fù)

雜。

E桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

考慮到檢測(cè)的準(zhǔn)確性，檢測(cè)機(jī)構(gòu)的耐用性，以及批量化檢測(cè)等要

求，我們采用了方案4作為最終方案。

3.2擬定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖

本墊圈內(nèi)徑檢測(cè)裝置中采用了三個(gè)執(zhí)行構(gòu)件：推料機(jī)構(gòu)、控制止

推銷的止動(dòng)機(jī)構(gòu)，壓桿升降機(jī)構(gòu)。推料機(jī)構(gòu)采用的是帶輪傳動(dòng)，以實(shí)

現(xiàn)檢測(cè)的批量化進(jìn)行，提高效益；壓桿升降機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用的是

凸輪，經(jīng)過計(jì)算可精確計(jì)算出近休止和遠(yuǎn)休止的角度以及相應(yīng)半徑；

控制止推銷的止動(dòng)機(jī)構(gòu)采用的外槽輪結(jié)合齒輪，這樣能很好的實(shí)現(xiàn)止

推銷的間歇運(yùn)動(dòng)以及和送料機(jī)構(gòu)和壓桿升降機(jī)構(gòu)的配合，以保證檢測(cè)

能有條不紊、高效快速、精度較高的進(jìn)行。

在一個(gè)周期(5s)內(nèi)，為滿足要求，各個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況:

墊圈內(nèi)徑檢測(cè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖

1虎勿簽總己工黨停止在也，白上

1.已與史莊近休止中可也■更久

2.公松推逶4言5?檢度營(yíng)開熱切?

2.及身/止動(dòng)片電燈笈共度方的止開熱，&斑2下

檢索尹妁2北廳嶺也憶典二人疊靈之

整修E至，WW弁等止，〃力上幻把。共2E匕2里?建利口”

?右，絲*和111的0臺(tái)立?

3.笈片/士動(dòng)H小篦2止不w此片2.技片/上初附尹能燙■

，處能作為我笈正委下才.

3.林瞥力下一個(gè)23三**

時(shí)間曲戲

秒

近然止

即在一個(gè)周期5s內(nèi)，近休止占用時(shí)間為2s,近休止的前1s用

于推桿推出檢測(cè)完成后的墊圈去相應(yīng)的槽內(nèi)(合格槽、廢品槽、返工

槽)，后1s用于穩(wěn)定帶輪運(yùn)來的待測(cè)墊圈；推程、遠(yuǎn)休止及回程用于

墊圈的檢測(cè)。

3.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型

三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照其使用要求我們也各提出了一些方案，下面按

照相應(yīng)的工藝進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型。

表3.3.2止推銷傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選型

序運(yùn)動(dòng)方案及評(píng)價(jià)

號(hào)

評(píng)論：

止推銷間歇運(yùn)動(dòng)方案A

用外槽輪作為止推銷間歇運(yùn)動(dòng)的傳百構(gòu)件

止推銷傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案B

評(píng)價(jià):

2運(yùn)用棘輪作為止推銷間歇俵動(dòng)機(jī)

構(gòu)以酒足止推銘的運(yùn)動(dòng)福要。

優(yōu)點(diǎn)：

堂很好的實(shí)現(xiàn)止推銷的間歇傳動(dòng)

,并且能往復(fù)傳動(dòng)，還能調(diào)節(jié)曲

柄的長(zhǎng)度來調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)情況。

缺點(diǎn)：

棘輪的制造工藝比較復(fù)雜，且摩

襟比較大，效率不是很高，時(shí)間

比較難確定。

表333壓桿升降機(jī)構(gòu)（檢測(cè)臺(tái)機(jī)構(gòu)）選型

序

運(yùn)動(dòng)方案及評(píng)價(jià)

號(hào)

檢測(cè)臺(tái)運(yùn)動(dòng)方案C

3

優(yōu)點(diǎn)：

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)曾單，容易制造，易于理

解接受。

缺點(diǎn)：

無法滿足檢測(cè)臺(tái)需要的高精度的操作要求,

傳動(dòng)平穩(wěn)性不修高。

3.4機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選擇

以上三個(gè)機(jī)構(gòu)各有三種方案，本可以組織成為27種機(jī)械運(yùn)動(dòng)方

案。從這27種方案中本著符合設(shè)計(jì)條件，各機(jī)構(gòu)之間的相容性以及

機(jī)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單的原則，擇優(yōu)選用推料機(jī)構(gòu)方案2、止推銷傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

方案1、壓桿升降機(jī)構(gòu)方案2組成墊圈內(nèi)徑檢測(cè)裝置的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案,

如表3.4所示。

表3.4墊圈內(nèi)徑檢測(cè)裝置運(yùn)動(dòng)方案

推料機(jī)構(gòu)

送料機(jī)構(gòu)方案B

1W

優(yōu)點(diǎn)：

使用帶輪統(tǒng)中心的聯(lián)系

花動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)待測(cè)墊網(wǎng)

的連續(xù)輸入，以實(shí)現(xiàn)檢

測(cè)的枇量化進(jìn)行，提高

經(jīng)濟(jì)效益

缺點(diǎn):

皮帶和皮帶輪之間會(huì)存

在打滑的問題

止推銷傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

壓桿升降機(jī)構(gòu)

檢測(cè)臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)方案B

特，一―

魚

豎直固定支架評(píng)價(jià)：利用了杠桿放大原理

,將凸輪推程降小，破??？

凸輪的制造尺寸。

優(yōu)點(diǎn)：凸輪尺寸小，便于制

造。

缺點(diǎn)：機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，成江

較高

推料機(jī)構(gòu)是整個(gè)裝置中負(fù)責(zé)將待檢測(cè)的工件傳送到檢測(cè)位置的

機(jī)構(gòu)。它需要在運(yùn)動(dòng)規(guī)律上和控制止動(dòng)銷的止動(dòng)機(jī)構(gòu)和壓桿升降機(jī)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(dòng)來達(dá)到運(yùn)送工

件的目的，且其可以循環(huán)往復(fù)無間斷的來進(jìn)給墊圈。機(jī)構(gòu)由齒輪來傳

動(dòng)，因?yàn)槠涔β史秶?、傳?dòng)效率高的特點(diǎn)正好符合我們的需要。

從所給的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中我們得知：原動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)周期為1/24s,而

檢測(cè)周期為5s,因此推料機(jī)構(gòu)的齒輪系的傳動(dòng)比需為120:1,這要

由多級(jí)齒輪傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。

下為推料機(jī)構(gòu)齒輪系簡(jiǎn)圖

推料機(jī)構(gòu)齒輪系簡(jiǎn)圖

1

其中：

z尸Z2'=Z3'=18;Z2=54;Z3=72;Z4=90;Z4'=34;

Z5=68

傳動(dòng)比i]5=Z2Z3Z4Z5/Z】Z2'Z3‘*=54*72*90*68/18*18*18*34=120/1

5.2、壓桿升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

壓桿升降（檢測(cè)臺(tái)）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案示意圖

控制壓感探頭的凸輪設(shè)計(jì)：

采用5次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的凸輪，以防止產(chǎn)生剛性沖擊和柔性沖擊。

以下是推桿回程的計(jì)算過程：

周期:T=5s;

基圓半徑二50nlm;

推程：44.4mm

推程運(yùn)動(dòng)角：50=4n/15;

回程運(yùn)動(dòng)角：50=4n/15;

遠(yuǎn)修止角二n2/3;

近修止角二n4/5;

2345

計(jì)算公式：s=C0+Ci8+C38+C48+C58；

234

v=Ciw+2C2W+3C3W5+4C4w5+5C5w5;

222223

a=2C2W+6C3W5+12C4W5+20C5w5；

在始點(diǎn)處：5=0,s=0,v=0,a=0;

在終點(diǎn)處：5=5o,s=h,v=0,a=0;

分別代入方程得到：

345

Co=C1=C2=OC3=10h/6oCF-15h/50C5=6h/50

345

位移：s=1Oh8750-15h8V80+6h8780;

335

速度：v=12nh5750-24nh8/5>12nh5V50；

232425

加速度：a=48nh5/550-144nh57580+96nh57550;

5.3、止推銷運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

如上圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)，再借助帶輪傳動(dòng)外槽輪，外

槽輪再經(jīng)由齒輪傳動(dòng)止推銷，最終實(shí)現(xiàn)止推銷的間歇運(yùn)動(dòng)。

止推銷運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖：

止推銷傳動(dòng)方案

止推銷傳動(dòng)比計(jì)算如下:

如上圖:

ZI=Z2,=Z3,=18;Z2=54;ZS=72;Z4=90;Z5=36;Z6=18

帶輪主被動(dòng)傳動(dòng)比是1:2,外槽輪主被動(dòng)傳動(dòng)比是1:4

傳動(dòng)比il6=（Z2Z3Z4Z（＞/Z1Z2，Z3,Z5）*2/l*4/1=240/1

止動(dòng)銷機(jī)構(gòu)，由外槽輪控制其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。外槽輪的間歇運(yùn)動(dòng)特性

很好的實(shí)現(xiàn)了止推銷的間歇運(yùn)動(dòng)特性，在外槽輪主動(dòng)件槽輪桿的帶動(dòng)

下，被動(dòng)槽輪進(jìn)行間歇運(yùn)動(dòng)，再在傳動(dòng)齒輪的作用下，將其運(yùn)動(dòng)特性

傳遞給了止推銷。經(jīng)SOLIDWORKS運(yùn)動(dòng)算例分析可得出外槽輪的角

位移——時(shí)間曲線圖。

六、總機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案評(píng)價(jià)

經(jīng)小組的一起努力，機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案最終敲定，并建模、裝配、試

運(yùn)行。過程中不免有疑惑、坎坷，綜合評(píng)價(jià)該檢測(cè)裝置，該裝置止動(dòng)

銷、壓桿、推料機(jī)構(gòu)精確地配合運(yùn)動(dòng)，符合每5秒檢測(cè)一個(gè)墊圈的技

術(shù)要求，檢測(cè)的探頭對(duì)工件的沖擊較小，總的來說該設(shè)計(jì)符合技術(shù)要

求?？赡芪覀兿氲倪€不夠仔細(xì)，或許會(huì)有更好的方案，希望老師能斧

正。

七、設(shè)計(jì)小結(jié)

作為大學(xué)生以來第一次的課程設(shè)計(jì)終于完成了，經(jīng)過了幾天的

分析、計(jì)算和繪制，經(jīng)過了團(tuán)隊(duì)合作和各自的思考，經(jīng)過了之前的無

從下手和有所領(lǐng)悟，課程設(shè)計(jì)總算完成了。這是分工協(xié)作的的成果：

陸