机械原理设计说明书-垫圈的

机械原理课程设计说明书题目：垫圈内径检测装置设计人：学号：班级：目录一、设计题目及设计要求 (3)二、题目分析 (4)三、机构设计、尺寸设计及其计算 (5)3.1 推料机构（其中有平面连杆机构和齿轮系的设计） (6)3.2控制止动销的止动机构（其中有平面连杆机构，凸轮机构，齿轮系的设计） (7)3.3压杆升降机构的设计(其中有平面连杆机构，凸轮机构，齿轮系的设计) (9)四、运动方案简介 (13)4.1 垫圈内径检测装置的传动系统及其传动比分配的确定 (13)4.2 机构运动方案简图和运动循环图 (14)4.3 从动件运动规律线图及凸轮轮廓线图 (14)五、系统评价 (14)六、设计小结 (15)七、参考书目 (16)一、设计题目及设计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。

检测的工件过程如图1所示。

当所测工件的内径尺寸符合公差要求时（图1a），微动开关的触头进入压杆的环行槽，微动开关断开，发出信号给控制系统，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1b），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1c），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）内径尺寸太大图1 垫圈内径检测过程设计要求1、要求设计该检测装置的推料机构、控制止动销的止动机构、压杆升降机构。

一般应包括凸轮机构、平面连杆机构以及齿轮机构等常用机构。

2、设计垫圈内径检测装置的传动系统并确定其传动分配3、在A2纸上画机器的机构运动方案图和运动循环图。

4、设计平面连杆机构。

并对平面连杆机构进行运动分析，绘制运动线图。

5、设计凸轮机构。

确定运动规律，选择基圆半径，计算凸轮轮廓线，校核最大压力角与最小曲率半径。

在A2的图纸上画出从动件运动规律图及凸轮轮廓线图。

6、设计计算齿轮机构。

7、编写设计计算说明书。

设计提示1.由于止动销的动作与升降动作有严格的时间匹配与顺序关系，建议考虑使用凸轮轴解决这个问题。

2.推料动作与上述两个动作的时间匹配不特别严格，可以采用平面连杆机构，也可以采用间歇机构。

二、题目分析垫圈内径检测装置，主要的运动过程为：传动机构间歇的将工件送到检测的位置，在传送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，然后压杆下来检测内径是否符合要求。

在压杆下来检测的时间里，微动开关向右移动检测垫圈内径是否符合要求。

微动开关检测完后向左移动，回到其原来所在的。

接下来，压杆和止动销一起上升回到其原来的地方。

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。

三、机构设计、尺寸设计及其计算垫圈内径检测装置，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。

这里只设计前三个，数据如下：周期T=8，角速度w=2π/T=0.785rad/s.机械传动系统方案的拟定如下图所示。

本垫圈内径检测装置中采用了三个执行构件：推料机构、控制止推销的止动机构，压杆升降机构。

推料机构采用的是带轮传动，以实现检测的批量化进行，提高效益；压杆升降机构的传动机构采用的是凸轮，经过计算可精确计算出近休止和远休止的角度以及相应半径；控制止推销的止动机构采用的外槽轮结合齿轮，这样能很好的实现止推销的间歇运动以及和送料机构和压杆升降机构的配合，以保证检测能有条不紊、高效快速、精度较高的进行。

三、机构设计、尺寸设计及其计算3.1推料机构（其中有平面连杆机构和齿轮系的设计）推料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。

为了使工作周期易于控制，我们决定由皮带轮传动来达到运送工件的目的，且其可以循环往复无间断的来进给垫圈。

机构由齿轮来传动，因为其功率范围大、传动效率高的特点正好符合我们的需要。

推料机构设计简图从所给的设计数据中我们得知：原动件的转动周期为1/16s，而检测周期为8s，因此推料机构的齿轮系的传动比需为128：1，这要由多级齿轮来实现。

如图为推料机构的齿轮系初略图和简图。

其中：z1=z2’=z3’=20,z2=z3=80,z4=160，m=2传动比i14=z2z3z4/z1z2’z3’=80*80*160/203=128/1还有两皮带轮，一个用与传送动力一个用于运输垫圈，两带轮间由一根连杆连接。

如下图：平面连杆机构及齿轮系简图3.2控制止动销的止动机构（其中有平面连杆机构，凸轮机构，齿轮系的设计）止动销机构，考虑到推料机构具有送料——停止——送料的运动规律特征，我们决定使用槽轮机构来达到间歇式运动的目的。

由外槽轮控制其运动规律。

外槽轮的间歇运动特性很好的实现了止推销的间歇运动特性，在外槽轮主动件槽轮杆的带动下，被动槽轮进行间歇运动，再在传动齿轮的作用下，将其运动特性传递给了止推销。

控制止动销的止动机构简图由于是检测机构，所以传动齿轮模数不宜过大,其中，z1=z2’=z3’=20,z2=z3=80, z4=160，z5=40, z6=10，m=2传动比i16=(z2z3z4z6/z1z5z2’z3’)=(80*80*160/203*8)*4/1=128/1 4号齿轮每转动一周，槽轮转动1/4周，皮带在这2s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。

如下图：外糟轮及齿轮系简图3.3压杆升降机构的设计(其中有平面连杆机构和凸轮机构设计)压杆升降机构简图由于凸轮在机构中有在压杆升降机构中起作用，那我们就分析下一个周期内各个机构的运动情况。

采用5次多项式运动规律的凸轮,以防止产生刚性冲击和柔性冲击。

用凸轮和连杆机构，凸轮设计成5次多项式运动规律，以下是推杆回程的计算过程：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+2 C2w+3 C3wδ2+4 C4wδ3+5 C5wδ4；a=2 C2w2+6 C3 w2δ+12 C4 w2δ2+20 C5 w2δ3；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；用C语言计算位移，速度，加速度；计算位移的C语言程序：#include<stdio.h>#include<math.h>void main(){float x,s;int a,b;scanf("%d %d",&a,&b);x=(float)a/b;s=6-60*x*x*x+90*x*x*x*x-36*x*x*x*x*x;printf("%f\n",s);}计算速度的C语言程序：#include<stdio.h>#include<math.h>void main(){float x,v;int a,b;scanf("%d %d",&a,&b);x=(float)a/b;v=120*x*x-240*x*x*x+120*x*x*x*x;printf("%f\n",v);}计算加速度的C语言程序：#include<stdio.h>#include<math.h>void main(){float x,a;int b,c;scanf("%d %d",&b,&c);x=(float)b/c;a=160*x-480*x*x+320*x*x*x;printf("%f\n",a);}经计算得到以下结果：凸轮的轮廓线图将在A2的图纸上画出。

四、运动方案简介4.1 垫圈内径检测装置的传动系统及其传动比分配的确定推料机构中的传动系统及其传动比分配其中：z1=z2’=z3’=20,z2=z3=80,z4=160，m=2传动比i14=z2z3z4/z1z2’z3’=80*80*160/203=128/1 压杆升降机构传动系统及其传动比分配其中，z1=z2’=z3’=20,z2=z3=80, z4=160，z5=40, z6=10，m=2传动比i16=(z2z3z4z6/z1z5z2’z3’)=(80*80*160/203*8)*4/1=128/1 4.2 机构运动方案简图和运动循环图（将在A2图纸上给出）.4.3 从动件运动规律线图及凸轮轮廓线图（将在A2图纸上给出）.五、系统评价经俩周的努力，机械运动方案最终敲定，过程中不免有疑惑、坎坷，综合评价该检测装置，该装置止动销、压杆、微动开关精确地配合运动，符合每8秒检测一个垫圈的技术要求，检测的探头对工件的冲击较小，总的来说该设计符合技术要求。

六、设计小结这次课程设计是我第一次对一个机械进行设计。

当我看到课程设计任务书的第一眼时，还以为蛮简单的，然而，在经过花费了一整个下午对课题进行了一番研究之后，我才预感到这不是一件简单的事，我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。