1 目錄 1. 設計任務 . 2 2. 工作原理分析 . 4 3原動機選擇 . 4 4.主運動機構選型與分析比較 . 4 4.1推料機構選擇 . 4 4.2.止動方案設計 . 6 4.3 壓桿升降機構 . 8 5.機器傳動方案的擬定和比較 . 9 6 .主運動機構尺度綜合 . 14 7 .主運動機構的 運動分析 . 16 8. 主運動機構的動力分析 . 16 9.機械系統運動循環圖 . 17 10.課程設計小結 . 17 11.參考資料 . 19 2 墊圈內徑檢測裝置設計 1. 設計任務 一、設計題目：墊圈內徑檢測裝置 設計墊圈內徑檢測裝置，檢測鋼制墊圈內徑是否在公差允許范圍內。被檢測的工件由推料機構送入后沿一條傾斜的進給滑道連續進給，直到最前邊的工件被止動機構控制的止動銷擋住而停止。然后，升降機構使裝有微動開關的壓桿探頭下落，檢 測探頭進入工件的內孔。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。當所測工件的內徑尺寸符合公差要求時（圖 a），微動開關的觸頭進入壓桿的環形槽，微動開關斷開，發出信號給控制系統（圖中未給出），在壓桿離開工件后，把工件送入合格品槽。如工件內徑尺寸小于合格的最小直徑時（圖 b），壓桿的探頭進入內孔深度不夠，微動開關閉合，發出信號給控制系統，使工件進入廢品槽。如工件內徑尺寸大于允許的最大直徑時（圖 c），微動開關仍閉合，控制系統將工件送入另一廢品槽。 二、設計條件 表 1 平墊圈內徑檢測裝置設計數據 方案號 被測鋼制平墊圈尺寸 電動機轉速 r/min 每次檢測時間 s 公稱尺 寸 mm 內徑 mm 外徑 mm 厚度 mm 3 A 10 10.5 20 2 1440 5 B 12 13 24 2.5 1440 6 C 20 21 37 3 1440 8 D 30 31 56 4 960 8 E 36 37 66 5 960 10 三 、設計提示 1. 由于止動銷的動作與壓桿升降動作有嚴格的時間匹配與順序關系，建議考慮使用凸輪軸解決這個問題。 2. 推料動作與上述兩個動作的時間匹配不特別嚴格，可以采用平面連桿機構，也可以采用間歇機構。 四 、 運動方案簡介 墊圈內徑檢測裝置，用以下 3個機構結合搭配組成：傳動機構設計，止動銷運動機構設計，壓桿運動機構設計。題目所給的設計數據： 平墊圈內徑檢測裝置設計數據： 方案號 被測鋼制平墊圈尺寸 電動機轉速 r/min 每次檢測時間 s 公稱尺寸 mm 內徑 mm 外徑 mm 厚度 mm A 10 10.5 20 2 1440 5 B 12 13 24 2.5 1440 6 C 20 21 37 3 1440 8 D 30 31 56 4 960 8 E 36 37 66 5 960 10 經過小組討論，我們決定采用方案 A來進行課程設計 . E 36 37 66 5 960 10 4 周期 T=10s，角速度 =2 /T=0.6283rad/s. 2. 工作原理分析 為實現墊圈內徑的檢測工藝過程，其運動過程可分解為三種工藝動作： 1推料墊圈經槽輪推動， 送往檢測處，為此，需要設計傳動機構。 2 止動 墊圈被止動機構擋住，待檢測，為此，需要設計控制止動銷的止動機構。 3.檢測墊圈被止動銷擋住后，止動銷離開軌道，壓桿升降機構探頭下落，開始檢測內徑。 3原動機選擇 3.1 電動機類型的選擇 按工作要求和條件，選用三相籠型電動機，電壓 380V,Y型 .轉速960r/min 4.主運動機構選型與分析比較 4.1 推料機構選擇 方案 一：采用皮帶輪 機構 5 輪每轉動一周 ，將待測工件送到檢測位置，等檢測完畢后將工件送走，并把新的工件送來。 給方案結 構合理，方便安裝，滿足運動要去，選用本方案。 方案二：采用凸輪滑塊機構 此機構通過桿的往復左右運動，雖然能夠滿足運動的要求，但由于該機構有凸輪機構，導致在機構的運動路線的計算時非常復雜，而且凸輪機構易磨損，機構的平衡性不好，導致在機構運動時，產生很大的噪聲，而且構件會損壞的非?？欤陨釛夁@個方案。 方案三：曲柄滑塊機構 6 該機構結構簡單，制造容易，安裝方便，但機構間沖擊較大，故舍去該方案。 4.2.止動方案設計 方案一： 7 該方案結構簡單，易于加工，但難以滿足與檢測裝置的時間配合要求，故舍棄 。 方案二 該機構由曲柄 的轉動帶動桿上下擺動，從而帶動止動銷的運動，雖然滿足機構運動要求，但對位置隨時間變化規律確定較為困難，難以實現精確控制的要求，故舍棄該方案。 方案三 8 該方案通過凸輪的轉動使止動銷上下移動，且結構簡單，便于設計，采用該方案。 4.3 壓桿升降機構 方案一 此機構通過曲柄的轉動帶動擺桿的擺動，再通過滑塊帶動壓桿的運動，但該機構難以實現對壓桿動作的精確控制，故舍去。 方案二 9 本機構通過凸輪轉動式載物臺上下移動，從而實現對墊圈的檢測。結構簡單，但對 凸輪磨損較大，用一段時間后會影響測試精度，故舍去。 方案三 該方案通過凸輪轉動時壓桿上下運動，已達到對墊圈檢測的目的，結構較為簡單，且容易控制行程，故采用它。 5.機器傳動方案的擬定和比較 方案 1 10 機構的送料機構采用的是凸輪帶動滑塊 ， 此機構通過桿的往復左右運動，雖然能夠滿足運動的要求，但由于該機構有凸輪機構，導致在機構的運動路線的計算時非常復雜，而且凸輪機構易磨損，機構的平衡性不好，導致在機構 運動時，產生很大的噪聲，而 且構件會損壞的非常快 。 機構的 止動 機構采用的是 凸輪與曲柄滑塊的組合，結構簡單，易于加工，但難以滿足與檢測裝置的時間配合要求，而且對桿的強度要求較高，且傳動角隨著凸輪的轉動而變化，傳動效率低。 方案 2 11 該 機構的送料機構采用的是 曲柄滑塊機構， 該機構結構簡單，制造容易，安裝方便，但機構間沖擊較大 ， 穩定性小，有震動。不是很經濟。 機構的 止動 機構采用的是 曲柄帶動， 該機構由曲柄的轉動帶動桿上下擺動，從而帶動止動銷的運動，雖然滿足機構運動要求，但對位置隨時間變化規律確定較為困難，難以實現精確控制的要求 。 該 機構的 壓桿 機構采用的是 凸輪 本機構通過凸輪轉動式載物臺上下移動，從而實現對墊圈的檢測。結構簡單，但對凸輪磨損較大，用一段時間后會影響測試精度，故舍去。 方案 3 12 該 機構的送料機構采用的是 皮帶輪機構 輪每轉動一周，將待測工件送到檢測位置，等檢測完畢后將工件送走，并把新的工件送來。 該方案結構合理，方便安裝，滿足運動要去， 而且傳動平穩，沖擊較小，選用本方案 機構的 止動 機構采用的是 凸輪機構， 通過凸輪的轉動使止 動銷上下移動，且結構簡單，便于設計， 采用該方案。 該 機構的 壓桿 機構采用的是 凸輪機構，具有急回作用 ， 只要正確選擇參數 ， 就可滿足行程速比系數 k和滑塊 行程的要求。 通過凸輪轉動時壓桿上下運動， 已達到對墊圈檢測的目的，結構較為簡單，且容易控制行程，傳動效率高，設計經濟簡便。 方案一：選用行星 輪系（如下圖所示） 選用行星 輪系，其輸出運動具有確定性，且傳動效率高，結構簡單，緊湊，精度高，便于裝配。 選用行星 輪系 13 方案二：選用帶傳動與齒輪傳動 帶傳動與齒輪傳動 該方案優點是皮帶輪制造簡單，成本低，安裝方便，但在此使用有嚴重的缺點，例如，傳動比小，不能為整套設備提供優良的減速方案，若采用皮帶輪傳動，那么在調速方面，比例懸殊，制造成本高，有打滑現象，軸上受力較大。故舍去此方案。 方案三：渦輪蝸桿傳動 14 由于蝸桿蝸輪嚙合齒輪間的相對滑動速度較大 ,摩擦磨損大 ,傳動效率較低 ,易出現發熱現象 ,常需要用較貴的減磨耐磨材料來制造蝸輪 ,制造精度要求高，刀具費用昂貴，成本高。故不采用該方案。 6 .主運動機構尺度綜合 凸輪設計 壓桿機構凸輪 凸輪機構的最大優點是只要適當地設計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預期的運動規律，而且響應快速，機構簡單緊湊。正因如此，凸輪機構不可能被數控、電控等裝置完全代替。 現代機械日益向高速發展，凸輪機構的運動速度也越來越高，因此，高速凸輪的設計，及其動力學問題的研究已引起普遍重視，并以提出了許多適于在高速條件下采用的推桿運動規律以及一些新型的凸輪機構。另一方面隨著計算機的發展，凸輪機構的計算機輔助技術和制造已普遍的被應用，從而調高了設計和加工的速度及質量，這也為凸輪機構的更廣泛應用創造了條件。 如圖，按機構運動循環圖設計壓桿機構凸輪 位移時間曲線 15 止動銷凸輪 位移時間曲線 齒輪設計 1）按照設計要求，原動件的轉動周期是 1/16s，而檢測周期是 10s， 16 因此推料機構的傳動比是 160： 1，這由多級齒輪傳動來實現。 2) 傳動比分配，選用差動 輪系傳動，根據傳動比的分配原則，為使傳動構件獲得較小的尺寸，結構緊湊，采用傳動比先小后大原則，因此確定齒輪齒數分別如下， Z1=40 Z2=50 Z3=18 Z2 =24 （ nH-n3） /nH=1-n3/nH=（ z2*z3） /(z1*z2 ) n3/nH=1-（ z2*z3） /（ z1*z2 ） =1/160 (z2*z3)/(z1*z2 )=(53*18)/(40*24)=159/160 取模數為 M=2 7 .主運動機構的運動分析 電機輸出一定的轉矩， 由差動輪系 減速后，帶動帶輪和凸 輪轉動，凸輪轉一周 ，墊圈被送入滑道后帶輪停止動作，壓桿始終處于最高點，止動銷開始下降，當止動銷擋住墊圈后壓桿下降，直至壓桿頂端通規開始檢測，止動銷上升，最后壓桿返回，一次檢測結束。 8. 主運動機構的動力分析 17 墊 圈內徑檢測裝置是由帶傳動的推料機構及止動銷構與壓桿機構構成的，兩者都屬于輕載低速運動，因而他們對各構件之間力的相互作用要求并不太高。在止動機構和壓桿機構中最大影響受力的因素是壓力角的大小，這與設計時尺寸設計有密切關系，在低速運動中，盡可能減小壓力角，增大傳動角，保證各構件受力合理，運動平穩，從而提高運動效率。在機構選擇及尺寸設計時，要充分考慮力的平穩性，從而在保證整體機構在平穩運轉的同時，節省原材料，減少占用空間，提高機構整體壽命。最終達到機構經濟實用耐用的真正目的。 9.機械系統運動循環圖 送料機構 轉動 壓桿機構 最高點 下降 檢測 上升 止動銷機構 最低點 上升 最高點 下降 最低點 退料機構 最高點 下降 最低點 上升 0 2.5 5.0 7.5 10.課程設計小結 話說 經過九天 的奮戰我們的課程設計終于完成了。 所謂養兵千日，用在一時。 在沒有做課程設計以前覺得課程設計只是對這課堂上所學知識的單純總結，但是通過這次做課程設計發現自己的看法有點太片 18 面。課程設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗， 而且也是對自己能力的一種提高。通過這次課程設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次課程設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。 在這次課程設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。 通過學習，也讓我系統的復習了機械設計的相關知識，同時也明白了要將理論知 識和實踐相結合，這樣才能真正的掌握知識，提高自己的學習與實踐的能力。也通過一步一步的設計，明白了整個過程連接性，需要有個整體的規劃才能作好每步的分析，否則一步的脫節或者錯誤就直接導致走彎路，所作的無用功增加，耗時也隨之增加不少。從制定傳動方案，合理選擇標準部件的 我的心得也就這么多了，總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發現是兩回事，所以我 認為只有到真正會用的時候才是真的學會了 經過這么多天的努力，我們終于完成了 機械原理課程設計的墊圈內徑檢測裝置。 到了完善說明書，提交方案的時候。 可以說，這一個星期真的是煎熬，時時有就這樣放棄的想法，可我們都知道，這是不行的，不經歷失敗，不知道成功來之不易。即使困難再大，我們風雨兼程。我們遇到問題時，即使有過分歧，我們也會提出自己的觀點，并且細心聆聽隊員的觀點，發現自己的不足，已經大家觀點的可取出。最終我們堅持了下來，并完成了課程設計。體會有很多 。 我明白了團隊合作的重要性。如果沒有大家的互相合作，互相鼓勵，根 本不可能很好的完成課程設計，時間很緊迫，當一個方案出來后，分析了半天，才