1、機械原理課程設計說明書 設計題目 墊圈內徑檢測裝置 學 院_汽車與交通學院_專業班級_車輛_ 姓 名_學 號_指導教師_ _青島理工大學二零一六年七月二日 目錄一、 設計題目及其要求.3二、 題目分析.3三、 運動方案簡介.4四、 總體立體結構圖.6五、 結構設計、尺寸設計及其計算65.1傳動機構設計.75.2壓桿運動機構設計.95.3止動銷運動機構設計.145.4微動開關運動機構設計.18六、系統評價.19七、總結19八、參考書目19一、 設計題目及其要求 設計墊圈內徑檢測裝置，檢測鋼制墊圈內徑是否在公差允許范圍內。被檢測的工件由推料機構送入后沿一條傾斜的進給滑道連續進給，直到最前邊的工件被

2、止動機構控制的止動銷擋住而停止。然后，升降機構使裝有微動開關的壓桿探頭下落，檢測探頭進入工件的內孔。此時，止動銷離開進給滑道，以便讓工件浮動。檢測的工作過程如圖所示。當所測工件的內徑尺寸符合公差要求時（圖a），微動開關的觸頭進入壓桿的環形槽，微動開關斷開，發出信號給控制系統（圖中未給出），在壓桿離開工件后，把工件送入合格品槽。如工件內徑尺寸小于合格的最小直徑時（圖b），壓桿的探頭進入內孔深度不夠，微動開關閉合，發出信號給控制系統，使工件進入廢品槽。如工件內徑尺寸大于允許的最大直徑時（圖c），微動開關仍閉合，控制系統將工件送入另一廢品槽。1工件 2帶探頭的壓桿 3微動開關a)內徑尺寸合格 b)內

3、徑尺寸太小 c)內徑尺寸太大二、 題目分析墊圈內徑檢測裝置，主要的運動過程為：傳動機構間歇的將工件送到檢測的位置。在傳送的過程中將被止動銷擋住剛好到所需檢測的內徑圓孔到壓桿將要下來的地方，然后壓桿下來檢測內徑是否符合要求。在壓桿下來檢測的時間里，微動開關向右移動檢測墊圈內徑是否符合要求。微動開關檢測完后向左移動，回到其原來所在的。接下來，壓桿和止動銷一起上升回到其原來的地方。傳動機構將已檢測的工件送走，并將下一個將被檢測的工件送到檢測處。三、 運動方案簡介 墊圈內徑檢測裝置，用以下4個機構結合搭配組成：傳動機構設計，壓桿運動機構設計，止動銷運動機構設計，微動開關運動機構設計。題目所給的設計數據

4、：平墊圈內徑檢測裝置設計數據：方案號被測鋼制平墊圈尺寸電動機轉速r/min每次檢測時間s公稱尺寸mm內徑mm外徑mm厚度mmA88.4161.614405B121320214406C202130314408D20213739608E30315649608經小組討論，為使機構的使用性能符合要求，適合本設計，我們采用方案DD20213739608周期T=8s，角速度=2/T=0.785 rad/s.在一個周期內，滿足要求，各個機構的運動情況：傳動機構壓桿運動機構止動銷運動機構微動開關運動機構02s01s傳送工件停在最高點停在最高點停在最左邊11.5s下降1.52s停在最低點23.5s停下降停在最低

5、點停在最左邊3.56.5s3.54.5s停檢測停在最低點右移4.55.5s檢測5.56.5s左移6.58s停上升上升停為使各個機構滿足上述要求，傳動機構的控制采用間歇機構，壓桿運動機構和止動銷的運動匹配要求嚴格，則兩者用凸輪軸連接。微動開關機構的控制采用凸輪機構。四、 立體結構圖五、 結構設計1、傳動機構設計傳動機構是整個裝置中負責將待檢測的工件傳送到檢測位置的機構。它需要在運動規律上和控制止動銷的止動機構和壓桿升降機構相互配合才能完成此裝置的工作要求。為了使工作周期易于控制，我們決定由皮帶輪傳動來達到運送工件的目的。機構由齒輪來傳動，因為其功率范圍大、傳動效率高的特點正好符合我們的需要。從所

6、給的設計數據中我們得知：原動件的轉動周期為1/16s，而檢測周期為8s，因此推料機構的齒輪系的傳動比需為128：1，這要由多級齒輪傳動來實現。如圖為推料機構的齒輪系簡圖。其中：z1=z2=z3=20,z2=z3=80,z4=160傳動比i14=z2z3z4/z1z2z3=80*80*160/203=128/1考慮到推料機構具有送料停止送料的運動規律特征，我們決定使用槽輪機構來達到間歇式運動的目的。電動機輸出齒輪皮帶輪檢測周期周期1/16s8s32s8s由于是檢測機構，所以傳動齒輪模數不宜過大，初定模數m=2d1=d2=d3=40mmd2=d3=160mmd4=320mm皮帶輪直徑D=127.4

7、mm，皮帶傳送速度v=50mm/s 4號齒輪每轉動一周，槽輪轉動1/4周，皮帶在這2s的時間內將待測工件傳送到檢測位置，然后停留6s，等待檢測完畢后將已檢測的工件送走，并把新的工件傳送過來，如此重復。2、壓桿運動機構設計控制壓感探頭的凸輪設計：方案一：用齒輪、連桿和彈簧來控制壓桿的運動；方案二：用凸輪和連桿機構，為了設計加工方便把凸輪設計成3次多項式運動規律；方案三：用凸輪和連桿機構，凸輪設計成5次多項式運動規律；綜合分析以上三種方案，方案一中彈簧用久后會變形，影響測量精度，考慮到探頭測量時沖擊力要小，故不能用三次多項式的凸輪，經綜合考慮采用方案三采用5次多項式運動規律的凸輪。以下是推桿回程的

8、計算過程：周期：T=8s；基圓半徑=15mm；推程：h=6mm；推程運動角：0=3/8；回程運動角：0=3/8；遠修止角=/2；近修止角=3/4；計算公式：s=C0+ C12+ C33+ C44+ C55； v= C1w+2 C2w+3 C3w2+4 C4w3+5 C5w4； a=2 C2w2+6 C3 w2+12 C4 w22+20 C5 w23；在始點處：=0，s=0,v=0,a=0；在終點處：=0 ,s=h,v=0,a=0；分別代入方程得到：C0=C1=C2=0 C3= 10h/03 C4= -15h/04 C5=6h/05位移：s=h-10h3/30+15h4/40-6h5/50 ；速

9、度：v=7.5h2/30-15h3/40+7.5h4/50；加速度：a=3.752h/30-11.252h2/40+7.52h3/50；經計算得到以下結果：03/806/809/8012/8015/8018/8021/8024/8027/8030/80s6.0005.9495.6525.0224.0953.0001.9050.9780.3480.0510.000v0.0000.9723.0725.2926.9127.5006.9125.2923.0720.9720.00003/1606/1609/16012/16015/16018/16021/16024/16027/16030/160a0.0

10、006.84011.52014.28015.36015.00013.44010.9207.6803.9600.00033/16036/16039/16042/16045/16048/16051/16054/16057/16060/160a-3.960-7.680-10.920-13.440-15.000-15.360-14.280-11.520-6.8400.00008/3位移和角度的曲線圖：08/3速度和角度關系的曲線圖：08/3加速度和角度關系的曲線圖：02一個周期內推桿運動循環圖：SolidWorks設計的凸輪： 安裝凸輪時應注意凸輪開始轉動時應先遠休2秒，然后再回程來測量墊圈的內徑，故

11、應把凸輪應安裝如上圖所示的位置；推程時推桿的運動規律和回程時的運動規律完全一致，各種參數均相同。3、止動銷運動機構設計止動銷機構，由凸輪控制其運動規律。凸輪類型：對心直動滾子推桿盤形凸輪機構。凸輪機構在在周期為8s的一個周期內的運動規律為：（0s時在最高處） 01s1s1.5s1.5s6.5s 6.5s8s停下降停上升凸輪機構分析：為保證凸輪機構不受過大地沖擊力，采用二次多項式運動規律。s=c0+c1+c22 v=ds/dt=c1+2c2a=dv/dt=2c22（1）在01s，凸輪在遠休過程，遠休止角01=/4 （0/4）。（2）在1s1.5s，凸輪為回程過程，回程運動角0=/8 （/43/8

12、）在等加速回程段：（/45/16）S=h-2h2/20=6-2*62/(/8)2=6-77.892V=-4h/20=-4*6*0.785/(/8)2=-122.29a=-4h2/20=-4*6*(0.785)2/(/8)2=-96(=00/2)等減速回程：（5/163/8）S=2h(0-)2/20=2*6(/8-)2/(/8)2=77.89 (/8-)2V=-4h(0-)/ 20=-4*6*0.785(/8-)/( /8)2=-122.29 (/8-)a=4h2/20=4*6*(2/T)/( /8)2=96(=/2-)（3）1.5s6.5s凸輪為近休過程，近休止角02=5/4 （3/813/8

13、）（4）6.5s8s凸輪為回程過程，回程角0=3/8（13/82）等加速推程：（13/829/16）S=2h2/20=2*62/(3/8)2=8.662V=4h/20=4*6*0.785/( 3/8)2=13.59a=4h2/20=4*6*(0.785)2/(3/8)2=10.67（=00/2）等減速推程：（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=-4h2/20=-10.67（=0/20）在一個周期內，止動銷上升高

14、度與凸輪轉過角速度的關系：一個周期內，止動銷的速度與凸輪轉過角速度的關系：一個周期內，止動銷的加速度與凸輪轉過角速度的關系：4、微動開關機構設計微動開關機構：由凸輪控制其運動；凸輪類型：幾何封閉的凸輪機構；該機構在一個周期的運動規律：03.5s3.5s4.5s4.5s5.5s 5.5s6.5s 6.5s8s靜止過來檢測回去 靜止結構圖：凸輪機構的分析與計算;為了保證凸輪機構收到極小的 沖擊，采用二次多項式運動規律其表達式：s=c0+c1+c22 v=ds/dt=c1+2c2a=dv/dt=2c22有圖可得：推程運動角0=/4遠休止角 ：01=/4回程運動角：0=/4近休止角：02=5/4 推程加速過程的運動方程;S=2h2/20=12.9822v=4h/20=20.382a=4h2/20=16推程減速過程的運動方程;S=h-2h2/20=4-12.982（/4-）2V=4h/20=20.382（/4-）a=-4h2/20=-16s，v，a分析圖：回程時的運動規律過程回程加速過程的運動方程;S=h-2h2/20=4-12.9822V=-4h/20=-20.382a=-4h2/20=-16回程減速過程的運動方程；S=2h(0-)2/20=12.982（/4-）V=-4h(0-)/ 20=-20.382（/4-）a=4h2/20=16s，v，a分析圖： 六、系統