垫圈内径检测装置说明书

1、 机械原理课程设计说明书题目：垫圈内径检测装置 小组成员 ： 林航，072113 徐夏添，072111 曹小龙，0721131 / 30 目录一、 设计题目及其要求.3二、 题目分析.3三、 运动方案简介.43.1垫圈检测装置功能原理方案 .53.2拟定机构的运动形式和运动循环图63.3执行机构选型 .8四、 总体立体结构图.15五、 机械传动系统方案的拟定 . 16六、 5.1、推料机构设计 .162 / 305.2压杆运动机构设计 .185.3止动销运动机构设计 .23六、总机械运动方案评价.26七、设计小结.26八、个人小结.26 一、 设计题目及其要求 设计垫圈内径检测装置，检测钢制垫

2、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。3 / 30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

3、时（图c），微动开关仍闭合，控制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)内径尺寸合格 b)内径尺寸太小 c)内径尺寸太大 二、 题目分析垫圈内径检测装置，主要的运动过程为：传动机构间歇的将工件送到检测的位置。在传送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，然后压杆下来检测内径是否符合要求。在压杆下来检测的时间里，微动开关向右移动检测垫圈内径是否符合要求。微动开关检测完后向左移动，回到其原来所在的。接下来，压杆和止动销一起上升回到其原来的地方。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。三、 运动方案简介4 / 30 垫圈内径

4、检测装置，用以下3个机构结合搭配组成：传动机构设计，压杆运动机构设计，止动销运动机构设计。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mmA88.4161.614405B121320214406C162130314408D20213739608E30315649608经小组三人讨论，结合我们设计的理念与思路(挑战高难度、高精密性)，为使机构的使用性能符合要求，适合本设计，我们采用方案A.A88.4161.614405周期T=5s，角速度=2/T=1.257 rad/s.3.1垫圈检测装置功能原理方案

5、的确定序号方案原理图评价5 / 301用杆件机构来作为传动构件，以实现检测。优点：机器的结构比较简单，操作方便缺点：摩擦损耗太大，检测的精确程度会使用时间的增加而减小，且不能实现大批量化的检测。2利用杠杆放大原理来作为压杆传动机构的传动件。优点：效率比较高，能实现检测要求，结构比方案2要稍微简单些。缺点：没有解决止推销的问题。考虑到检测的准确性，检测机构的耐用性，以及批量化检测等要求，我们采用了方案2作为最终方案。3.2拟定机构的运动形式和运动循环图本垫圈内径检测装置中采用了三个执行构件：推料机构、控制止推销的止动机构，压杆升降机构。推料机构采用的是带轮传动，以实现检测的批量化进行，提高效益；

6、压杆升降机构的传动机构采用的是凸轮，经过计算可精确计算出近休止和远休止的角度以及相应半径；控制止推销的止动机构采用的外槽轮结合齿轮，这样能很好的实现止推销的间歇运动以及和送料机构和压杆升降机构的配合，以保证检测能有条不紊、高效快速、精度较高的进行。7 / 30在一个周期（5s）内，为满足要求，各个机构的运动情况：即在一个周期5s内，近休止占用时间为2s，近休止的前1s用于推杆推出检测完成后的垫圈去相应的槽内（合格槽、废品槽、返工槽），后1s用于稳定带轮运来的待测垫圈；推程、远休止及回程用于垫圈的检测。7 / 303.3执行机构选型三个执行机构按照其使用要求我们也各提出了一些方案，下面按照相应的

7、工艺进行执行机构选型。表3.3.1推料机构选型序号运动方案及评价18 / 302表3.3.2止推销传动机构选型序号运动方案及评价19 / 302表3.3.3压杆升降机构（检测台机构）选型序号运动方案及评价10 / 30123.4机械运动方案的选择以上三个机构各有三种方案，本可以组织成为27种机械运动方案。从这27种方案中本着符合设计条件，各机构之间的相容性以及机构尽可能简单的原则，择优选用推料机构方案2、止推销传动机构方案1、压杆升降机构方案2组成垫圈内径检测装置的机械运动方案，如表3.4所示。11 / 30表3.4垫圈内径检测装置运动方案推料机构止推销传动机构12 / 30压杆升降机构四、

8、立体结构图垫圈内径检测装置轴测图13 / 30五、 机械传动系统方案的拟定推料机构垫圈内径检测装置止推销传动机构压杆升降机构5.1、推料机构设计推料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。为了使工作周期易于控制，我们决定由皮带轮传动来达到运送工件的目的，且其可以循环往复无间断的来进给垫圈。机构由齿轮来传动，因为其功率范围大、传动效率高的特点正好符合我们的需要。15 / 30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5s，因此推料机构的齿轮系的传动比需为120：1，

9、这要由多级齿轮传动来实现。 如上图为推料机构的齿轮系轴测图。下为推料机构齿轮系简图15 / 30其中：z1=z2=z3=18z2=54z3=72z4=90z4=34z5=68传动比i15=z2z3z4 z5/z1z2z3 z4=54*72*90*68/18*18*18*34=120/15.2、压杆升降机构设计压杆升降机构轴测图16 / 30压杆升降（检测台）机构运动方案示意图控制压感探头的凸轮设计：17 / 30采用5次多项式运动规律的凸轮,以防止产生刚性冲击和柔性冲击。以下是推杆回程的计算过程：周期：T=5s；基圆半径=50mm；推程：44.4mm推程运动角：0=4/15；回程运动角：0=4

10、/15；远修止角=2/3；近修止角=4/5；计算公式：s=C0+ C12+ 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；在始点处：=0，s=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/03 C4= -15h/04 C5=6h/05位移：s=10h3/30-15h4/40+6h5/50 ；速度：v=12h2/30-24h3/40+12h4/50；加速度：a=482h/530-1442h2/540

11、+962h3/550；18 / 30SolidWorks设计的凸轮：凸轮解析法输入坐标值效果图（下图）19 / 30利用解析法找出凸轮轮廓曲线上一些点的坐标值，再在“曲线/输入样条曲线”中输入相应的坐标值。（注意，Z轴坐标值为0）凸轮通过杠杆的放大，将本需要的202mm的行程转化为44.4mm的行程，同时也保证了检测台也能保持了凸轮的运动特性。通过运动算例分析可得检测台的运动曲线图。检测台St曲线分析图20 / 30检测台Y方向线性速度时间曲线图检测台Y方向加速度时间曲线图21 / 305.3、止推销运动机构设计止推销运动机构轴测图22 / 30如上图所示，发动机带动齿轮传动，再借助带轮传动外

12、槽轮，外槽轮再经由齿轮传动止推销，最终实现止推销的间歇运动。止推销传动比计算如下：如上图： z1=z2=z3=1823 / 30 z2=54z3=72 z4=90 z5=36 z6=18带轮主被动传动比是1:2，外槽轮主被动传动比是1:4传动比i16=(z2z3z4 z6/z1z2z3 z5)*2/1*4/1=240/1止动销机构，由外槽轮控制其运动规律。外槽轮的间歇运动特性很好的实现了止推销的间歇运动特性，在外槽轮主动件槽轮杆的带动下，被动槽轮进行间歇运动，再在传动齿轮的作用下，将其运动特性传递给了止推销。经SOLIDWORKS运动算例分析可得出外槽轮的角位移时间曲线图。外槽轮角位移时间曲线

13、图止推销Y方向线位移时间曲线图24 / 30止推销z方向线位移时间曲线图25 / 30六、总机械运动方案评价经小组的一起努力，机械运动方案最终敲定，并建模、装配、试运行。过程中不免有疑惑、坎坷，综合评价该检测装置，该装置止动销、压杆、推料机构精确地配合运动，符合每5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，总的来说该设计符合技术要求。可能我们想的还不够仔细，或许会有更好的方案，希望老师能斧正。七、设计小结这次的课程设计完成了，经过了十几天的分析、计算和绘制，经过了深入细致思考，经过了无从下手和有所领悟，课程设计总算完成了。与老师同学的交流和讨论贯穿了设计的整个过程。在这次课程设计中找到的问题和经验，成为了我们走向外门世界的路上的鹅卵石，使原本崎岖不平的道路变得饶有兴致。在未来的学习当中，我们仍需要保持住现在这份热情，将困难熔进身体，使之成为自己与外界抗衡的资本。八、 个人小结经过这么多天的努力，机械原理课程设计的垫圈内径检测装置终于完成了。可以说，一路走来，风雨兼程，期间遇到过难题，可最终我坚持了下来，取得了成功！体会有很多，向老师做以下汇报这是促进学习的一个好方法。其实我已经学过了机械原理，可是由于学的都是理论知识，没有实践，所以缺乏理解，而课程设计就是让我们自