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1、. . . . 本科毕业论文（设计）论文题目：细长轴自动检测仪设计与机构模拟20 / 24摘要本文着重介绍了一种针对细长轴进行检测的实验装置的设计与机构模拟。该装置采用了，液压加紧，齿轮传动，传动分度，滑竿等机械结构，使非接触传感器能够顺利的对细长轴进行全面的测量，并且，齿轮传动分度机构能够使传感器从不同的角度对细长轴进行高精度的测量，并且才用了MSP430单片机为基础附加外围电路设计了智能检测电路，该电路能够准确的控制传感器和分度仪机构周期性运动，实现了对细长轴的精确检测。另外，该检测仪能通过对滑竿的调整针对不同长度的细长轴进行检测。关键词：细长轴，MSP430，液压加紧，智能检测Abstr
2、actThis article focuses on thedetectionof theexperimental setupforslender shaftdesignand institutionalsimulation. The device useshydraulic pressureto step up, themechanicalstructureofthegear transmission,indexing, slider, smoothslender shaftofacomprehensivemeasurement ofthenon-contactsensor, and the
3、 indexing mechanismofthegear transmissiontothe sensorfrom a different perspectivemeasurementprecisionslender shaft, and withtheMSP430 microcontrollerbased onadditionalperipheral circuitdesignofintelligentdetection circuit,thecircuits ability to accuratelycontrolthesensors andmeasuring equipmentinsti
4、tutionscyclical movement, theslender shaftaccurate detection. Inaddition, thedetectorthroughthedetectionontheslider,theadjustmentfordifferent lengthsofslender shaftKeywords:Slender Shaft，MSP430，Hydraulic Pressure To Intensify，Intelligent Detection 目 录1 绪论12 设计方案与设计方法12.1 机械夹持旋转机构的设计12.2 电子控制电路的设计23.
5、 研究的主要容33.1总体结构的设计33.2 机械夹持、旋转机构的设计43.3 传感器导轨的设计43.4 测量不同长度的设计63.5传动分度装置73.6 底座的设计83.7 单片机电子控制电路的设计83.8 系统软件设计思路103.8.1 编写接口电路114细长轴自动检测仪模型与程序设计12程序设计145需要进一步研究的问题166. 结论17致17参考文献181 绪论目前，多数工业生产中，对产品的质量控制与检测往往贯穿于整个过程的始终.随着制造装备向高速化、高精度发展的需要，对零件加工的要求也愈来愈高，零件的几何精度直接影响装备的精度，在高速运动下，零件的偏心、跳动等会影响装备的震动和噪声，降
6、低装备的使用寿命，严重时，甚至造成疲劳损坏。因此，许多高、精、尖的测量仪器和设备也不断出现，如三坐标测量仪、圆度测量仪。但由于这些设备价格昂贵，测量成本高，一般用于离线测量，很难在生产线上广泛使用，这时，就期待有一种既精确又廉价的测量仪，因此，对于检测仪结构的设计和虚拟装配与运动仿真具有十分重要的意义。一些轴类零件在使用一段时间后，往往会存在不同程度的变形，车床上的丝杠、光杠、操纵杆称之为车床三杠。然而车床三杠又从属于细长轴，刚性很差，所以他们很容易产生变形。在车床车削加工时受切削力、削热和振动等的作用和影响，极易导致三杠产生变形，出现直线度、圆柱度等误差，不易达到机床设计的形位精度和表面质量
7、等技术要求，使车床的进一步切削加工变的困难。L/d值越大，车削加工就越困难。因此，车床三杠的定期拆装调试与维护成为车床工人必不可少的主要日常保养项目。1吴宗泽，罗胜国.机械设计课程设计手册 M. ：高等教育，1999.车床是机械加工行业的主力车床，在国市场销售40多年。拥有大量的保有量。通常的车床三杠保养和调试方法比较简单传统，采用百分表控制测量。本次设计主要采用非接触传感器多角度测量，提高了测量调试精度和速度，比传统的方法有了较大的提高。2肖龙.液压与气压传动手册.XX：XX科学技术，1999:926-929本篇主要设计了一种针对轴类零件，尤其是对细长轴的自动检测仪。以下部分，就是本次的设计
8、-细长轴自动检测仪设计的整体容、总结以与所参考的文献材料。2 设计方案与设计方法2.1 机械夹持旋转机构的设计为防止细长轴在测试过程中由于自身重力和旋转产生的拉伸和弯曲变形，我们设计了立式夹持机构。在细长轴的机械结构设计过程中必须考虑一下几点： 1 、细长轴在测试过程中的自身变形消除方法机械夹持装置的上下夹持部位采用双卡盘或者一夹一顶的方式进行，这种夹持方法能够从根本上消除传统水平放置检测中不能解决的重力变形问题。另外，测试装置的顶部能够通过导柱上下调整高度，希望能够解决不同长度的细长轴的检测工作。 2、细长轴在测试过程中是否能体现出其整体变形情况细长轴检测装置中旋转机构采用分度仪旋转分度装置
9、，这种装置能够精确的旋转检测细长轴的不同角度的变形数据。只有获得不同角度的综合测量数据，才能够准确额测量、标定出细长轴在变形过程中的具体情况。只有获得准确的测量数据，才能为下一步准确的测试提供准确的依据。 3、采用非接触传感器时是否能够保证传感器运行的平稳与信号的准确。本装置的传感器上下移动均采用齿轮传动的结构，这种装置能够保证传感器在运行过程中的平稳状态，平稳的运行对测量精度的保证起到了关键的作用。齿轮传动的长度亦可以根据需要测量的细长轴尺寸和不同型号的传感器进行适当的变化和调整。3X唏,王德银，X晨.MSP430系列单片机实用C语言程序设计M人民邮电. 另外，传感器的运动采用步进电机与同步
10、带传动结构，可以精确的控制传感器运动的速度和平稳性。4、细长轴的检测中能否保证对不同长度的细长轴进行检测。针对此种情况，本设计中，采取通过对卡盘的控制，使其上下运动，从而实现可以测量不同长度的细长轴。卡盘的上下运动由电机带动齿轮，齿轮固定在一滑竿上，通过对滑竿的传动而实现。2.2 电子控制电路的设计单片机广泛应用于复杂的工业过程控制、机器人与机械手控制，航天航空控制、交通运输控制等。它尤其适用于被控对象模型包含有不确定性、时变、非线性、时滞、耦合等难以控制的因素。本设计以MSP430单片机为主要控制芯片，本系统可开用行程开关、碰撞传感器、火焰传感器等传感器做信号侦测从而来驱动电机工作。4魏小龙
11、.MSP430系列单片机接口技术与系统设计设计实例M.航空航天大学.使用者可通过更好不同功能的传感器，编写相应的程序以与与不同的执行机构相结合来实现不同的控制要求，也可以是在不更换任何硬件设备的情况下通过向系统输入不同的程序来实现不同的控制要求，再次过程中不但锻炼了同学们的思维和动手能力，而且提高了创新精神和综合实践能力。这也是我们此次设计的一个重要意义所在。并且还有如下具体要求：1、 将各功能模块实现模块化设计、实现模块化结构；2、 选择合适的单片机(MCU)要选择资源丰富的MCU；特别是要有：（1） SPI接口做预留为将来升级准备；（2） 编译器需要简单、适用、可在线编程。3、 各具体功能
12、参考机器人教学工具：（1） 可使用行程开关、火焰传感器、红外线传感器、超声波、指南针大呢个；（2） 要具有欠压（电量不足）提示功能；（3） 对使用的单片机各端口要有外接端口时，对此类端口使用接线端口。3. 研究的主要容3.1总体结构的设计图1 夹持检测结构示意图测量装置的基本配置由下支撑板、分度仪、，上下卡盘、传感器导轨、液压系统、控制器、步进电机等组成。5X雄胜，章海.废旧车床改装为可组合式实验装置的设计研究J.机械研究与应用，2008（6）：118-120图1中所示为其机械结构示意图。3.2 机械夹持、旋转机构的设计这一部分由所测的细长轴、上下卡盘、液压机、步进电机组成。原理：启动步进电机
13、，通过液压机的运动，控制卡盘的加紧与放松。 图2 夹持机构3D图3.3 传感器导轨的设计该部分的设计，由2个齿轮，一条足够长度的齿轮带，两根导柱，两根细上杆，若干个定位套，一个马达，若干螺丝、螺帽和铁片组成。设计过程如下：第一步将两根导柱固定在底座的两端，然后在导柱的底部和上部一定高度各装上一根细长杆，细长杆上套上齿轮，分别用定位套定位，在底部的细长杆左端靠导柱外边的一侧装上马达，右端用定位套固定拧紧，上端左右两端也用定位套固定，两齿轮用齿轮带连接；第二步，在齿轮带上固定一铁片，以用来装传感器。这样这一部分的设计就完成了。原理是利用齿轮带作为传感器导轨，开动马达，带动齿轮运动，通过齿轮传动带动
14、齿轮条上固定的传感器上下移动，只要保证齿轮带的长度，就可以测量不同长度的细长轴。图3 传感器导轨的设计模型图3.4 测量不同长度的设计这一部分，由马达、齿轮、齿轮带、细杆、滑柱、导柱、铁片、螺丝、螺帽，定位套组成。设计时，第一步，首先在底座上固定铁片，然后在铁片一定高度装上细杆，细杆上装齿轮，用定位套把齿轮固定，最后在滑竿上如图4在左端装上马达，右端用定位套固定上紧；第二步，在底座上装上导柱，用螺丝固定，导柱里套上滑杆，在滑竿从底部往上固定一段一定长度的齿轮条，滑竿上端固定一段铁片，铁片设计如图4所示，它的末端与卡盘相连；第三步，将齿轮与齿轮条相啮合，就可以了。然后如图启动马达，通过齿轮的带动
15、，使滑柱可以上下移动，从而带动上卡盘的上下移动，由此可以保证测量不同长度的细长轴。图4 调整测量高度的设计模型图3.5传动分度装置设计中的机械结构的关键部位就集中在分度运动中，分度运动的合理和精度直接影响整个实验装置的精度。这一部分由分度仪，下卡盘，马达，小齿轮，定位套、铁片，细杆若干螺丝组成。其设计如下：第一步，将铁片固定在传感器导轨的前面一段的底座上；第二步，将分度仪、下卡盘通过细杆固定在铁片上，其中用定位套定位，；第三步，将小齿轮与分度仪啮合，小齿轮与马达相连，装配如图5，这样这部分的设计就完成了。原理如下：细长轴、卡盘、分度仪同心运动，启动马达，小齿轮转动，通过齿轮啮合的方式使分度仪转动，通过分度仪的转动，带动卡盘的转动，卡盘带动轴的转动，从而可以使传感器测量不同角度的轴的精度。图5 传动分度装置的设计模型图3.6
