垫圈内径检测装置。
a12机械1班徐建。
1、设计题目3
2、设计要求4
三、设计提示5
四、机构设计5
五、三大机构的设计9
六、设计小结12
七、参考书目12
一、设计题目。
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。
垫圈内径检测过程。
具体设计要求见下表：
2、设计要求。
1、要求设计该检测装置的退料机构、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等常用机构。该装置的微动开关以及控制部分的设计本题不作要求。
2、设计垫圈内径检测装置的传动系统并确定其传动比分配。
3、绘制机器的机构运动方案简图和运动循环图。
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，计算凸轮廓线值，校核最大压力角与最小曲率半径。绘制凸轮机构设计图。
6、设计计算齿轮机构。
7、编写设计计算说明书。
8、学生可以进一步完成检测装置的计算机动态演示。
三、设计提示。
1、由于止动销的动作与压杆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。
4、机构设计。
选择方案b其中周期为5秒，角速度ω=2π/t=1.047rad/s
推料机构。方案一。
优点：使用带轮绕中心的联系传动可以实现待测垫圈的连续输入。
缺点：皮带和皮带轮间会存在打滑的问题。
方案二。优点：结构简单，制造工艺简单。
缺点：不能实现垫圈的连续供给。
选方案一。止销传动机构。
方案一。优点：制造工艺简单，间歇运动精确，且是往复间歇运动。
缺点：摩擦大。
方案二。优点：可以通过设置传动比来调节止推销的间歇运动。
缺点：效率比较低。
选方案一。检测台机构。
方案一。优点：结构简单。
缺点：由于行程大，加大了凸轮尺寸，不利于制造。
方案二。优点：凸轮小，便于制造。
缺点：机构比较复杂，成本较高。
选方案二。5、三大机构的设计。
5.1推料机构设计。
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。
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5s，因此推料机构的齿轮系的传动比需为120：1，这要由多级齿轮传动来实现。
其中：z1=z2’=z3’=18; z2=54; z3=72; z4=90; z4’=34; z5=68
传动比i15=z2z3z4 z5/z1z2’z3’ z4’=54*72*90*68/18*18*18*34=120/1
5.2检测台机构设计。
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。
以下是推杆回程的计算过程：
周期：t=5s；
基圆半径=50mm；
推程：44.4mm
推程运动角：δ0=4π/15；
回程运动角：δ‘0=4π/15；
远修止角=π2/3；
近修止角=π4/5；
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=0 ,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=10hδ3/δ30-15hδ4/δ40+6hδ5/δ50 ；
速度：v=12πhδ2/δ30-24πhδ3/δ40+12πhδ4/δ50；
加速度：a=48π2hδ/5δ30-144π2hδ2/5δ40+96π2hδ3/5δ50
5.3止推销机构设计。
z1=z2’=z3’=18 ; z2=54; z3=72; z4=90; z5=36; z6=18
带轮主被动传动比是1:2，外槽轮主被动传动比是1:4
传动比i16=(z2z3z4 z6/z1z2’z3’ z5)*2/1*4/1=240/1
止动销机构，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。经solidworks运动算例分析可得出外槽轮的角位移——时间曲线图。
6、设计小结。
作为大学生以来第一次的课程设计终于完成了，经过了几天的分析、计算和绘制，经过了团队合作和各自的思考，经过了之前的无从下手和有所领悟，课程设计总算完成了。虽然对我来说是有点难度，但也是一种好的尝试。
7、参考书目。
机械原理课程设计》 裘建新主编。
机械原理》第八版孙恒陈作模葛文杰主编。
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