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1、连杆端孔轴线平行度自动检测仪的设计学 生：管 超指导老师：周光永(湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128)摘 要：连杆是发动机的主要传力构件之一，常处于高速运动状态，因此要求与其它零件间具有较高的配合精度。因而连杆检测成了生产中频繁而又不可缺少的环节。连杆平行度测量仪是专门为检测汽车连杆而设计的专用测量工具，其结构简单、测量精度高。连杆两端孔的平行度的要求比较高，如果平行度差，就会使发动机的噪音大，耗油量大，摩擦大，磨损快，这就要求工件必须有很高的平行度。本设计是由机械系统设计和控制系统的设计所组成。包括齿轮传动的设计及选择，滚珠丝杠的设计及选择，步进电机的选择和装置中机械系统的设计，有
2、关测试系统的控制设计及选择。本文主要的设计内容是机械的部分。关键词： 连杆; 平行度; 检测TheDesignofTheConnectingRodHoleParalleltoTheAxisofAutomaticDetectorAuthor: Guan ChaoTutor: Zhou Guangyong(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract：The connecting rod is one of main power transmission
3、components of motor engine which is always moving in high speed. Therefore, it requests a highly connection with other components. Thus the connecting rod has become a frequent and indispensable part of the production. The connecting rod parallelism measuring instrument is specially designed for mea
4、suring automobile connecting rod , which has a simple structure and a high measuring accuracy. The center line parallelism of the cars link bar has a high request. If the center line parallelism is not good, the auto engine will have a loud noise, big waste of oil, big friction and fast wear away. S
5、o it requests the work piece have a high center line parallelism. This design is composed by the mechanical system design and the control system design, including the design and selection of the gear drive and the ball bearing guide screw，selection of motor machine and design of the installment mech
6、anical system , control design and selection of the test system . This design mainly focuses on the design of machineKey words：Connecting rod; parallelism; examination目 录 摘 要1 关键词1 1 前言2 2 进给运动的要求 3 2.1 减少运动件的摩擦阻力3 2.2 提高传动的精度和刚度3 2.3 减少传动惯量4 3 滚珠丝杠的选择 4 3.1 概述4 3.2 滚珠丝杆的安装4 3.3 滚珠丝杆的润滑及防护5 3.4 滚珠丝杆
7、的设计与计算6 4 齿轮传动的设计计算 8 4.1 齿轮传动比的计算8 4.2 确定齿轮模数及有关尺寸8 4.3 转动惯量的计算9 5 步进电机的选择10 5.1 概述10 5.2 步进电机的工作原理10 5.3 步进电机的选择11 6 液压夹具的设计12 6.1 液压夹具的液压基本回路12 6.2 液压元件的选择12 6.2.1 油泵的选择12 6.2.2 液压阀的选择13 6.2.3 管道尺寸的确定13 6.2.4 油箱容量的确定14 6.2.5 滤油器的选择14 6.2.6 压力表的选择14 6.2.7 换向阀的选择14 7 传感器的选择及测量原理14 8 连杆平行度的误差分析及计算15
8、 9经济分析16 10结 论16 参考文献 17致谢18 1 前言连杆是汽车发动机的主要传力构件之一，常处于高速运动状态，因此要求与其它零件间具有较高的配合精度。在实际生产中常采用放大孔径公差带制造，通过分组装配满足配合精度要求，因而连杆检测成了生产中频繁而又不可缺少的环节。目前我国连杆检测常采用两种方法，一种是采用国产气动测量仪检测两端孔孔径值，并同时测出两者的中心距，而对平行度和交叉度则采用手工检测方法；另一种采用进口气动量仪直接监测5-6个参数。连杆平行度测量仪是专门为测量汽车连杆而设计的专用测量工具。要求其简单轻便，结构简单，测量精度高，且测量过程要求自动化，是机电一体化方面上的设计题
9、目。 图1 连杆零件图 Fig 1 Diagram of the connecting rod components连杆平行度测量仪是专门用来检测连杆平行度的检测设备，它避免了手工检测可能带来的人为因素导致的误差，极大地提高了检测效率，同时也提高了检测的精度。近些年随着我国汽车行业的快速发展，检测技术也是突飞猛进。通过自主研发、引进国外先进技术、与国外公司合资、合作等方式，迅速提高了国内的检测水平，基本满足了使用要求。目前开发研制成功的连杆综合检测仪器，将先进的传感技术、计算机技术、误差处理技术及控制技术融入到整台设备中，利用比较测量的方法对连杆主要参数进行综合测量，与传统的利用三座标测量机的
10、方法相比1，测量效率高、精度高、成本低，是企业用来对连杆的产品质量控制、委外产品验收、工序间检查的理想测试设备。其结构简图如图2。图 1-2 连杆平行度测量仪立体图 Fig1-2 Parallel measuring instrument of stereo图 2 连杆平行度测量仪立体图Fig2 Three-dimensional diagram of the connecting rod parallel measuring instrument2 进给运动的要求连杆平行度测试的进给运动是数字控制的直接对象，被测试的连杆的平行度的精度肯定会受到进给运动传动精度、灵敏度和稳定性的影响。为此，在
11、设计进给系统时，充分注意减少摩擦，提高传动精度和刚度2，消除传动间隙，以及减少运动件的惯性。2.1 减少运动件的摩擦阻力摩擦阻力主要来源与传动系统的导轨和丝杠。因此，为丝杠和导轨的滚动是减少摩擦的重要措施。2.2 提高传动的精度和刚度因为在进给系统中，采用滚珠丝杠螺母和支撑结构是决定其传动精度和刚度的主要部件，故必须保证它们的加工精度。对步进电机驱动的系统尤其如此，此外，还可以用合理的预紧力来夹紧以消除滚珠丝杠螺母副的轴向传动间隙，是支撑丝杠的轴承预紧以提高支撑的结构刚度，这些措施有利于提高传动精度。2.3 减少传动惯量在满足传动强度和刚度的要求下应尽可能将各元件进行合理的配置，并减少它们的惯
12、量。3 滚珠丝杠的选择3.1 概述滚珠丝杠螺母副是回转与直线运动相互转换的新型传动装置。其原理如图。在丝杠和螺母上加工有弧型的螺丝槽，当它们套在一起是形成了螺丝滚道，并在滚道内装满滚珠，当丝杠相对于螺母旋转时，两者发生轴向位移，而滚珠则沿滚道滚动，螺母螺丝槽两端用回珠管连接，使滚珠能周而复始的循环，采用滚珠丝杠提高了机构的效率和传动精度3，所以一般精度较高的系统中采用滚珠丝杠来传动。我设计的连杆中心孔平行度测量仪的传动系统就采用了滚珠丝杠，以增加系统的传动效率，运动的平稳性及寿命。 3.2 滚珠丝杠的安装连杆平行度测量仪的进给系统要获得较高的传动精度除了加强滚珠丝杠螺母本身的刚度外，滚珠丝杠正确的安装及其支撑的结构刚度也是不可忽视的因素。为了提高支撑的轴向刚度，选择适当的滚动轴承也是十分重要的，一般采用两种组合方式：一种是把向心轴承和锥轴承组合使用，其支撑方案，可有以下几种：（1） 一端装止推轴承这种安装方式因为它承载能力小，刚度低，所以一般用于短丝杠。
