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1、机械原理课程设计说明书设计题目 垫圈内经检测设计 学 院_汽车与交通学院_专业班级_车辆 142 班_姓 名_郭彭辉_学 号_201424232_指导教师_赵 健 _青岛理工大学二零一六年七月二日2目录一、设计题目及其要求3二、功能分解3三、运动方案简介4四、机构设计54.1 传动机构设计54.2 压杆运动机构设计84.3 止动销运动机构设计11五、机构组合立体图 15六、运动过程解析16七、方案评价17八、方案评定及选择18九、系统评价及总结19十、参考书目193一、 设计题目及其要求设计垫圈内径检测装置，检测钢制垫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
2、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。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时（图 c），微动开关仍闭合，控制系统将工件送入另一废品槽。 321a)bc)1工件
3、 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、 功能分解（1）传送零件传动机构间歇的将工件送到检测的位置。（2）使零件停止运动在传送零件的过程中将被止动销挡住刚4好到所需检测的内径圆孔到压杆将要下来的地方。（3）检测内径压杆下来检测内径是否符合要求。在内径检测结束之后，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，如此一直反复进行。三、 运动方案简介垫圈内径检测装置，用以下 4 个机构结合搭配组成：传动构设计，压杆运动机构设计，止动销运动机构设计，微动开关运动机构设计。题目所给的设计数据：平垫圈内径检测装置设计数据：被测钢制平垫圈尺寸方案
4、号公称尺寸 mm内径mm外径mm厚度mm电动机转速r/min每次检测时间sA 8 8.4 16 1.6 1440 5B 12 13 20 2 1440 6C 20 21 30 3 1440 8D 20 21 37 3 960 8E 30 31 56 4 960 10决定采用方案 CC 20 21 37 3 1440 8周期 T=8s，角速度 =2/T=0.785 rad/s.5在一个周期内，满足要求，各个机构的运动情况：传动机构 压杆运动机构止动销运动机构微动开关运动机构01s 停在最高点11.5s 下降02s1.52s传送工件 停在最高点停在最低点停在最左边23.5s 停 下降 停在最低点停
5、在最左边3.54.5s 右移4.55.5s 检测3.56.5s5.56.5s停 检测 停在最低点左移6.58s 停 上升 上升 停四 结构设计4.1 传动机构设计传动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。在设计传动机构的时候我们考虑了两种方法，一种是平面连杆机构，一种是带轮传动，但是平面连杆机构连续性不好，加料位置6必须固定，而且用的杆件较多，容易产生冲击。而带轮传动具有功率范围大、传动效率高而且可以实现连续话的批量生产，有利于提高经济效益。所以传动机构我们选用带轮传动。即为从所给的设计数
6、据中我们得知：原动件的转动周期为 1/24s，而检测周期为 8s，因此推料机构的齿轮系的传动比需为 192：1，这要由多级齿轮传动来实现7上图为推料机构的齿轮系简图。为使达到传动比 i14=192/1。应有：z1=z2=z3=10,z2=z3=40,z4=120；传动比 i14=z2z3z4/z1z2z3=40*40*120/103=192/1考虑到推料机构具有的运动规律特征是送料停止送料，我们决定使用槽轮机构来达到间歇式运动的目的。电动机 输出齿轮 皮带轮 检测周期周期 1/24s 8s 32s 8s由于是检测机构，所以传动齿轮模数不宜过大，初定模数 m=38d1=d2=d3=30mmd2=
7、d3=120mmd4=360mm右边的齿轮每转动一周，槽轮转动 1/4 周，皮带在这 2 秒的时间内将待测工件传送到检测位置，然后停留 6s，等待检测完毕后将已检测的工件送走，并把新的工件传送过来，如此重复。4.2 压杆运动机构设计在设计压杆机构的时候，通过对压杆运动机构的运动规律进行观察，发现用凸轮连杆机构比较简洁。在凸轮用什么运动机构的问题上，考虑到此装置是进行检测的装置，所以对零件的冲击要尽量小，所以决定采用 5 次多项式运动规律的凸轮。推杆运动规律的计算过程：9周期：T=8s；基圆半径=15mm；推程：h=6mm；推程运动角： 0 =3/8；回程运动角： 0=3/8；远修止角=/2；近
8、修止角=3/4；计算公式：s=C 0+ C1 2+ C3 3+ C4 4+ C5 5；v= C1w+2 C2w+3 C3w 2+4 C4w 3+5 C5w 4；a=2 C2w2+6 C3 w2+12 C 4 w2 2+20 C5 w2 3；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 ， C 3= 10h/ 03 ， C 4= -15h/ 04 ， C 5=6h/ 05位移：s=h-10h 3/ 30+15h 4/ 40-6h 5/ 50 ；速度：v=7.5h 2/ 30-15h 3/ 40+7.5h 4/ 50；加
9、速度：a=3.75 2h/ 30-11.25 2h 2/ 40+7.5 2h 3/ 50；通过计算得到下表结果： 0 3/806/80 9/80 12/80 15/80 18/80 21/80 24/80 27/80 30/80s 6.000 5.9495.652 5.022 4.095 3.000 1.905 0.978 0.348 0.051 0.000v 0.000 0.9723.072 5.292 6.912 7.500 6.912 5.292 3.072 0.972 0.000 0 3/160 6/160 9/160 12/16 15/16 18/16 21/16 24/16 27/
10、16 30/16100 0 0 0 0 0 0a 0.000 6.840 11.520 14.280 15.360 15.000 13.440 10.920 7.680 3.960 0.000 33/16036/16039/16042/16045/16048/16051/16054/16057/16060/160a -3.960 -7.680 -10.920-13.440-15.000-15.360-14.280-11.520-6.840 0.00002 位移和角度的曲线图：03/8 速度和角度关系的曲线图： 03/8 加速度和角度关系图：凸轮简图：114.3 止动销运动机构设计在止动销运动机
11、构的设计上，我们也有两种方法，第一种是通过杠杆和凸轮的集合，来实现其运动规律，还有一种是和上面压杆机构的设计思路一样，采用对心直动滚子推杆盘形凸轮机构。考虑到机构设计的简洁性和经济性，决定采用方案二，即对心直动滚子推杆盘形凸轮机构。凸轮在周期为 8 秒的一个周期内的运动规律为 01s 1s1.5s 1.5s6.5s 6.5s8s停 下降 停 上升在凸轮选择什么样的运动规律上，止动销对机构的冲击力不用像压杆机构那样高的要求，但是也要避免承受过大的冲击路，所以我们决定采用二项式运动规律；12s=c0+c1+c 2 2 v=ds/dt=c1+2c 2a=dv/dt=2c2 2（ 1）在）在 01s，
12、凸轮在远休过程，远休止角，凸轮在远休过程，远休止角 01=/4 （ 0/4 ）。）。（ 2）在）在 1s1.5s，凸轮为回程过程，回程运动角，凸轮为回程过程，回程运动角 0=/8 （ /43/8 ） 在等加速回程段：（在等加速回程段：（ /45/16 ）S=h-2h 2/ 20=6-2*6 2/(/8) 2=6-77.89 2V=-4h/ 20=-4*6*0.785/(/8) 2=-122.29a=-4h 2/ 20=-4*6*(0.785)2/(/8) 2=-96(=0 0/2)等减速回程：（5/163/8）S=2h( 0-) 2/ 20=2*6(/8-) 2/(/8) 2=77.89 (/
13、8-) 2V=-4h( 0-)/ 20=-4*6*0.785(/8-)/( /8) 2=-122.29 (/8-)a=4h 2/ 20=4*6*(2/T)/( /8) 2=96(= /2- )3）1.5s6.5s 凸轮为近休过程，近休止角 02=5/4 （3/813/8）（4）6.5s8s 凸轮为推程过程，推程角 0=3/813（13/82）等加速推程：（13/829/16）S=2h 2/ 20=2*6 2/(3/8) 2=8.66 2V=4h/ 20=4*6*0.785/( 3/8) 2=13.59a=4h 2/ 20=4*6*(0.785)2/(3/8) 2=10.67（=0 0/2）等减
14、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=-4h 2/ 20=-10.67（= 0/2 0）在一个周期内，止动销上升高度与凸轮转过角速度的关系：一个周期内，止动销的速度与凸轮转过角速度的关系：14一个周期内，止动销的加速度与凸轮转过角速度的关系：凸轮简图15五 立体结构图1617六、运动过程解析首先被检测垫圈由皮带组成的送料机构送入轨道 1，然后在送到轨道末端的时候，沿倾斜轨道下滑，当达到位置 3 时，由于挡板的阻挡作用，使垫圈停止运动，在 3 处，其在正中间沿轨道方向有一部分是空的，在其正下方有一个“十字架”的机构，因为“十字架”机构的轴与槽轮机构的轴连接在了一起
