机械原理课程设计垫圈内径检测装置.docx
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机械原理课程设计垫圈内径检测装置
梧州学院电子信息工程系
机械原理
课程设计任务书
任务起止日期：
2013年12月9日至
2013年12月21日止
班级：
11机械3班
指导老师：
刘兆红
日期：
2013年12月1日
学生姓名：
学号：
201301901305
分数：
1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。
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
2、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：
传动机构设计，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：
表1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
公称直径
/mm
内径
/mm
外径
/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
经小组讨论，为使机构的使用性能符合要求，适合本设计，我们采用方案D，如下：
C
20
21
37
3
1440
8
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
0～2s
0～1s
传送工件
停在最高点
停在最高点
停在最左边
1～1.5s
下降
1.5～2s
停在最低点
2～3.5s
停
下降
停在最低点
停在最左边
3.5～6.5s
3.5～4.5s
停
检测
停在最低点
右移
4.5～5.5s
检测
5.5～6.5s
左移
6.5～8s
停
上升
上升
停
为使各个机构满足上述要求，传动机构的控制采用间歇机构，压杆运动机构和止动销的运动匹配要求严格，则两者用凸轮轴连接。
微动开关机构的控制采用凸轮机构。
3、功能分解
4．选定机构方案
推料机构
止动销传动机构
压杆升降机构
5.设计传动系统并确定其传动比分配
推料机构的传动比分配
止动销的传动比分配
6.绘制机构的运动简图及运动循环图
运动循环图
机构的运动简图
6.1设计的凸轮：
安装凸轮时应注意凸轮开始转动时应先远休2秒，然后再回程来测量垫圈的内径，故应把凸轮应安装如上图所示的位置；推程时推杆的运动规律和回程时的运动规律完全一致，各种参数均相同。
止动销机构，由凸轮控制其运动规律。
凸轮类型：
对心直动滚子推杆盘形凸轮机构。
凸轮机构在在周期为8s的一个周期内的运动规律为：
（0s时在最高处）
0～1s
1s～1.5s
1.5s～6.5s
6.5s～8s
停
下降
停
上升
凸轮机构分析：
6.2、微动开关机构设计
微动开关机构：
由凸轮控制其运动；
凸轮类型：
几何封闭的凸轮机构；
该机构在一个周期的运动规律：
0～3.5s
3.5s～4.5s
4.5s～5.5s
5.5s～6.5s6.5s～8s
静止
过来
检测
回去静止
7、设计小结
这次课程设计是我们第一次独立地对一个完整的机械进行设计。
当我们看到课程设计任务书的第一眼时，还以为这次的作业和以往经历过的无数次的考试一样：
老师给你一份写满了题目的试卷，而你只需要对这些题目一一分析，再写下自己的思考就算完成了。
然而，在我们花费了一整个下午对课题进行了一番研究之后，我们才预感到这不是一件简单的事：
老师给我们的是一张白纸，连题目都还需要我们自己去写。
我们选择的课题是对垫圈内径检测装置的设计，这是一个检测仪，它的工作机理理解起来并不难，难的是在设计过程中对于机器实际运作时可能发生的一系列问题的解决。
第一个问题，出现在设计各部件运动方式时。
要知道我们以往解题的时候，机械的运动都是一定的，然而在检测仪中，因被检测工件的外形参数不同，在每个检测周期中压杆的垂直位移以及微动开关的水平位移都不一样，如何保证我们设计的这些机构在检测不同的工件时即能圆满完成工作要求，又不会对机器本身和工件造成损坏，成了摆在我们面前的第一道坎。
首先我们想到的是通过添加弹簧来满足构件的位移浮动，在构件的长度允许变化的时候，这看上去是一个好方法，于是在设计微动开关时，我们就在其中加上卡一个弹簧。
但是弹簧不是在任何情况下都适用，若我们在带探头的压杆中也使用了弹簧，那么机器在检测工件时就无法区别出内径正常的工件与内径过小的工件了（压杆的长度如果变化的话，测量结果就不准）。
为了解决这个问题，我们最后决定在凸轮的设计中（压杆由凸轮传动），预留一段允许凸轮空转的时间，其实际结果就是，在传动过程中，我们把压杆“放”入了待测件的内，而非将其“压”进去，这样就达到了在不改变压杆长度的前提下测量不同工件内径的目的。
另一个问题是机器各部件的协调性问题。
什么时候止动销升起，什么时候下压杆，什么时候微动开关工作，最后这些部件又怎么回到初始位置，这些问题困扰了我们很久，为此我们修改了方案数次。
虽然这个问题花费了我们不少时间，但是在解决问题的过程中我们确实对设计过程中的细节有了更全面的了解。
从细节到整体，随着设计进度的推进，我们仿佛亲眼见证了一个个细小的零件在我们眼前组合成了一个完整的机器，如今它就在那边轰隆隆地转动着。
8、总结
这次的课程设计完成了，经过了两个星期的分析、计算和绘制，经过了团队合作和各自的思考，经过了无从下手和有所领悟，课程设计总算完成了。
这是分工协作的的成果：
然而我们并不是等到各个部分的设计完成之后再将其合并汇总，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。
参考书目
1.裘建新主编；《机械原理课程设计》；高等教育出版社
2.谢忠东主编；《机械原理》；北京航天航空大学出版社
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