垫圈内径检测装置课程设计要点Word文档格式.docx

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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

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：

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

公称尺寸mm

内径

mm

外径

厚度

A

8

8.4

16

1.6

1440

5

B

12

13

20

2

6

C

21

30

3

D

37

960

E

31

56

4

10

决定采用方案C

周期T=8s，角速度ω=2π/T=0.785rad/s.

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

停在最左边

1~1.5s

下降

1.5~2s

停在最低点

2~3.5s

停

3.5~6.5s

3.5~4.5s

检测

右移

4.5~5.5s

5.5~6.5s

左移

6.5~8s

上升

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

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/z1z2’z3’=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

由于是检测机构，所以传动齿轮模数不宜过大，初定模数m=3

d1=d2’=d3’=30mm

d2=d3=120mm

d4=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：

周期：

T=8s；

基圆半径=15mm；

推程：

h=6mm；

推程运动角：

δ0=3π/8；

回程运动角：

δ‘0=3π/8；

远修止角=π/2；

近修止角=3π/4；

计算公式：

s=C0+C1δ2+C3δ3+C4δ4+C5δ5；

v=C1w+2C2w+3C3wδ2+4C4wδ3+5C5wδ4；

a=2C2w2+6C3w2δ+12C4w2δ2+20C5w2δ3；

在始点处：

δ=0，s=0,v=0,a=0；

在终点处：

δ=δ0,s=h,v=0,a=0；

分别代入方程得到：

C0=C1=C2=0，C3=10h/δ03，C4=-15h/δ04，C5=6h/δ05

位移：

s=h-10hδ3/δ30+15hδ4/δ40-6hδ5/δ50；

速度：

v=7.5πhδ2/δ30-15πhδ3/δ40+7.5πhδ4/δ50；

加速度：

a=3.75π2hδ/δ30-11.25π2hδ2/δ40+7.5π2hδ3/δ50；

通过计算得到下表结果：

δ

3π/80

6π/80

9π/80

12π/80

15π/80

18π/80

21π/80

24π/80

27π/80

30π/80

6.000

5.949

5.652

5.022

4.095

3.000

1.905

0.978

0.348

0.051

0.000

v

0.972

3.072

5.292

6.912

7.500

3π/160

6π/160

9π/160

12π/160

15π/160

18π/160

21π/160

24π/160

27π/160

30π/160

a

6.840

11.520

14.280

15.360

15.000

13.440

10.920

7.680

3.960

33π/160

36π/160

39π/160

42π/160

45π/160

48π/160

51π/160

54π/160

57π/160

60π/160

-3.960

-7.680

-10.920

-13.440

-15.000

-15.360

-14.280

-11.520

-6.840

0~2π位移和角度的曲线图：

0~3π/8速度和角度关系的曲线图：

0~3π/8加速度和角度关系图：

凸轮简图：

4.3止动销运动机构设计

在止动销运动机构的设计上，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

1s~1.5s

1.5s~6.5s

6.5s~8s

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；

s=c0+c1δ+c2δ2

v=ds/dt=c1ω+2c2ωδ

a=dv/dt=2c2ω2

（1）在0~1s，凸轮在远休过程，远休止角σ01=π/4（0~π/4）。

（2）在1s~1.5s，凸轮为回程过程，回程运动角σ‘0=π/8

（π/4~3π/8）

①在等加速回程段：

（π/4~5π/16）

S=h-2hδ2/δ’20=6-2*6δ2/（π/8）2=6-77.89δ2

V=-4hωδ/δ’20=-4*6*0.785δ/（π/8）2=-122.29δ

a=-4hω2/δ’20=-4*6*（0.785）2/（π/8）2=-96

（δ=0~δ’0/2）

②等减速回程：

（5π/16~3π/8）

S=2h（δ’0-δ）2/δ’20=2*6（π/8-δ）2/（π/8）2=77.89（π/8-δ）2

V=-4hω（δ’0-δ）/δ’20=-4*6*0.785（π/8-δ）/（π/8）2

=-122.29（π/8-δ）

a=4hω2/δ’20=4*6*（2π/T）/（π/8）2=96

（σ=σ’/2-σ’）

3）1.5s~6.5s凸轮为近休过程，近休止角σ02=5π/4

（3π/8~13π/8）

（4）6.5s~8s凸轮为推程过程，推程角σ‘0=3π/8

（13π/8~2π）

①等加速推程：

（13π/8~29π/16）

S=2hδ2/δ20=2*6δ2/（3π/8）2=8.66δ2

V=4hωδ/δ20=4*6*0.785δ/（3π/8）2=13.59δ

a=4hω2/δ20=4*6*（0.785）2/（3π/8）2=10.67

（δ=0~δ0/2）

②等减速推程：

（29π/16~2π）

S=h-2h（δ0-δ）2/δ20=6-2*6（3π/16-δ）2/（3π/16）2

=6-8.66（3π/16-δ）

V=4hω（δ0-δ）/δ20=4*6*0.785（3π/16-δ）/（3π/16）2