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机械原理课程设计——垫圈内径检测装置
1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 吴利安 学 号
分 数 2目 录1 设计题目及其要求 .........................................................................................................................32、运动方案简介 ..............................................................................................................................33、功能分解 ......................................................................................................................................54．选定机构方案 ..............................................................................................................................55. 设计传动系统并确定其传动比分配 ...........................................................................................86. 绘制机构的运动简图及运动循环图 .........................................................................................107、设计小结 ....................................................................................................................................138、总结 ............................................................................................................................................14参考书目 ..........................................................................................................................................1431 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。 321ac1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被测钢制平垫圈尺寸方案号 公称直径 /mm 内径 /mm 外径 /mm 厚度 /mm电动机转速/（r/min）每次检测时间/s4A 10 10.5 20 2
31 56 4 960 8E 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0～1s 停在最高点1～1.5s 下降0～2s1.5～2s传送工件 停在最高点停在最低点停在最左边2～3.5s 停 下降 停在最低点 停在最左边3.5～4.5s 右移4.5～5.5s 检测3.5～6.5s5.5～6.5s停 检测 停在最低点左移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。53、功能分解4．选定机构方案推料机构6止动销传动机构7压杆升降机构85. 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9止动销的传动比分配106. 绘制机构的运动简图及运动循环图运动循环图11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12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～6.5s 6.5s～8s静止 过来 检测 回去 静止137、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。148、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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机械原理第七版西北工业大学课后习题答(8-11章)整本是的重点.doc 34页
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第8章课后习题参考答案
铰链四杆机构中，转动副成为周转副的条件是什么?在下图所示四杆机构ABCD中哪些运动副为周转副?当其杆AB与AD重合时，该机构在运动上有何特点?并用作图法求出杆3上E点的连杆曲线。
答：转动副成为周转副的条件是：
（1）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和；
（2）机构中最短杆上的两个转动副均为周转副。图示ABCD四杆机构中C、D为周转副。
当其杆AB与AD重合时，杆BE与CD也重合因此机构处于死点位置。
8-2曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，机构是否一定存在急回运动，且一定无死点?为什么?
答：机构不一定存在急回运动，但一定无死点，因为：
（1）当极位夹角等于零时，就不存在急回运动如图所示，
（2）原动件能做连续回转运动，所以一定无死点。
四杆机构中的极位和死点有何异同?
8-4图a为偏心轮式容积泵；图b为由四个四杆机构组成的转动翼板式容积泵。试绘出两种泵的机构运动简图，并说明它们为何种四杆机构，为什么?
机构运动简图如右图所示，ABCD是双曲柄机构。
因为主动圆盘AB绕固定轴A作整周转动，而各翼板CD绕固定轴D转动，所以A、D为周转副，杆AB、CD都是曲柄。
8-5试画出图示两种机构的机构运动简图，并说明它们各为何种机构。
图a曲柄摇杆机构
图b为导杆机构。
8-6如图所示，设己知四杆机构各构件的长度为，,。试问:
1)当取杆4为机架时，是否有曲柄存在?
2)若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构?如何获得?
3)若a、b﹑c三杆的长度不变，取杆4为机架，要获得曲柄摇杆机构,d的取值范围为何值?
(1)因a+b=240+600=840≤900=400+500=c+d且最短杆 1为连架轩．故当取杆4为机架时，有曲柄存在。
(2)、能。要使此此机构成为双曲柄机构，则应取1杆为机架；两使此机构成为双摇杆机构，则应取杆3为机架。
(3)要获得曲柄摇杆机构, d的取值范围应为440~760mm。
8-7图示为一偏置曲柄滑块机构，试求杆AB为曲柄的条件。若偏距e=0，则杆AB为曲柄的条件是什么?
(1)如果杆AB能通过其垂直于滑块导路的两位置时，则转动副A为周转副，故杆AB为曲柄的条件是AB+e≤BC。
(2)若偏距e=0, 则杆AB为曲柄的条件是AB≤BC
在图所示的铰链四杆机构中，各杆的长度为，， ，，试求:
1)当取杆4为机架时，该机构的极位夹角、杆3的最大摆角、最小传动角和行程速比系数K;
2)当取杆1为机架时，将演化成何种类型的机构?为什么?并说明这时C、D两个转动副是周转副还是摆转副;
3)当取杆3为机架时，又将演化成何种机构?这时A、B两个转动副是否仍为周转副?
(1)怍出机构的两个极位，如图, 并由图中量得：
θ=18.6o,φ=70.6o, γmin=22.7 o
(2)①由l1+l4 ≤l2+l3可知图示铰链四杆机构各杆长度符合杆长条件；小②最短杆l为机架时，该机构将演化成双曲柄机构；③最短杆1参与构成的转动副A、B都是周转副而C、D为摆转副；
（3）当取杆3为机架时，最短杆变为连杆，又将演化成双摇杆机构，此时A、B仍为周转副。
在图示的连杆机构中，已知各构件的尺寸为
构件AB为原动件，沿顺时针方向匀速回转，试确定:
1)四杆机构ABCD的类型;
2)该四杆机构的最小传动角；
3)滑块F的行程速比系数K。
（1)由lAD+lBC<lAB+lCD且最短杆AD为机架可知，图中四杆ABCD为双曲柄机构；
(2)作出四杆机构ABCD传动角最小时的位置。见图并量得γmin=12o
(3)作出滑块F的上、下两个极位及原动件AB与之对应的两个极位，并量得θ=47o。求出滑块F的行程速比系数为
8-10试说明对心曲柄滑块机构当以曲柄为主动件时，其传动角在何处最大?何处最小?
在曲柄与导轨共线的两位置之一传动角最大，γmax=90 o；
在曲柄与机架共线的两位置之一传动角最小，γmin=arcos(LAB/lBC)。
8-11正弦机构(图8一15b)和导杆机构(图8—22a)中，当以曲柄为主动件时，最小传动角γmin为多少?传动角按什么规律变化?
γmin=90o；
传动角恒定不变。
8-12图示为偏置导杆机构，试作出其在图示位置时的传动角以及机构的最小传动角及其出现的位置，并确定机构为回转导杆机构的条件。
传动角以及机构最小传动角及其出现的位
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双控滚动轴承性能测试分析实验台|机械原理与设计实训装置结构新颖、系统科学、20路传感信号输出、可直接测量滚动体实际受力状况，突破了滚动轴承滚动体实际受力信号传输的国内国际技术难题，经科技查新；填补国内外的空白；经省科技厅鉴定：“居国内L先水平“。
【详细说明】
双控滚动轴承性能测试分析实验台|机械原理与设计实训装置结构新颖、系统科学、20路传感信号输出、可直接测量滚动体实际受力状况，突破了滚动轴承滚动体实际受力信号传输的国内国际技术难题，经科技查新；填补国内外的空白；经省科技厅鉴定：&居国内ling先水平&。&&&&该实验台由一对可移动的滚动轴承座、多维灵活调节的径向加载系统、轴向加载系统、自动对中传感系统、信号采集调控系统、专用测试软件系统组成。&可测量滚动轴承工作状况下，滚动轴承滚动体对外圈的压力及变化情况，滚动轴承在轴向载荷、径向载荷作用下，滚动轴承径向载荷分布变化情况；可直观轴向加载对滚动轴承径向载荷分布的特殊影响。&&&&可直接测量滚动轴承内部轴向载荷，轴向载荷和总轴向载荷以及它们之间的变化关系，并与理论计算结果进行比较分析。&&&&&在动、静载荷综合作用时，测试分析滚动轴承组的综合性能和zui佳受力状况。该实验台为高等院校用于《机械设计》课程中滚动轴承综合设计、性能测试分析而开发的开放型、创新型、设计综合性实验的zui新型教学实验设备；使高等学校教科书《机械设计》中滚动轴承这重要一章*次有了现代化实验设备，进一步完善了机械基础实验的系统性和完整性。&&&该实验台经（高校实验示范中心）四年时间使用验证：能满足高等学校教科书中滚动轴承全部教学实验要求，赢得师生们的一致赞誉！&双控滚动轴承性能测试分析实验台|机械原理与设计实训装置；；，传感器直接测试并内部，轴向载荷&&&&实验内容：①&&滚动轴承元件上的载荷分布及变化实验；②&&滚动轴承组合设计实验；③&&在轴向、径向载荷作用下，滚动轴承径向载荷分布变化情况；④&&测试单个滚动轴承内部轴向载荷，轴向载荷与总轴向载荷的关系，并与&理论值进行比较分析。&该实验台已在国内多所高校使用，如：中南大学、湘潭大学、苏州大学、浙江大学、中国石油大学、湖南科大、东北大学、华东交通大学、重庆交通大学、山西运城学院、大同大学、北京信息技术学院、滨州学院、西京学院、甘肃冶金高等技术学院等。&机械原理与设计实训装置系列产品&滚动轴承综合性能测试分析实验台|机械原理与设计实训装置BPGD-B型液体动压滑动轴承实验台|机械原理与设计实训装置BPYZC-B液体动压滑动轴承实验台|机械原理与设计实训装置BPHD-B型柜式液体动压滑动轴承实验台|机械原理与设计实训装置BPH-C型液体动压滑动轴承实验台|机械原理与设计实训装置BPJXYL-3BPJXYL-2液体动压轴承实验装置|机械原理与设计实训装置BPJXYL-1机械基础陈列柜（10个分柜、带智能语音讲解）|机械原理与设计实训装置BPMDMB-1机械原理陈列柜（10个分柜、带智能语音讲解）|机械原理与设计实训装置BPMDMT-1机械设计陈列柜（18个分柜、带智能语音讲解）|机械原理与设计实训装置BPMDMD-1精选型机械设计陈列柜（10个分柜、带智能语音讲解）|机械原理与设计实训装置BPMDMD-2减速器拆装测量实训台（全铝制）|机械原理与设计实训装置BPMDJQ-1车刀量角仪|机械原理与设计实训装置BPMDCL-1便携式机械系统创意组合设计实训台|机械原理与设计实训装置BPMDBC-1便携式机械系统创意组合设计及测试分析实训台|机械原理与设计实训装置BPMDBC-2机构运动创新组合设计实训台|机械原理与设计实训装置BPMDCX-1平面机构创意组合测试分析实训台|机械原理与设计实训装置BPMDCX-2空间机构创新设计搭接实训装置|机械原理与设计实训装置BPMDKC-1轮系创新设计搭接实训装置|机械原理与设计实训装置BPMDLC-1带传动效率测试实训台|机械原理与设计实训装置BPMDPH-1动平衡测试实训台|机械原理与设计实训装置BPMDPH-1螺栓联接综合实训装置|机械原理与设计实训装置BPMDBL-1机械传动安装与调试实训装置|机械原理与设计实训装置BPMDAT-1机械装调技术综合实训装置|机械原理与设计实训装置BPMDZT-1&
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