滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)檢測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文)作 者:學(xué) 號(hào)：學(xué)院(系):專 業(yè):題 目:滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái) -檢測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)指導(dǎo)者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))評(píng)閱者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))年 月畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）中文摘要摘要 空氣調(diào)節(jié)機(jī)的滑塊厚度精度要求很高，相比傳統(tǒng)的手工測(cè)量方法，采用自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)可極大地降低人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高檢測(cè)效率，并能大大地減少檢測(cè)出錯(cuò)率?；瑝K厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)由機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)三部分組成。介紹了檢測(cè)平臺(tái)機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，提出了滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)總體方案設(shè)計(jì)及論證；對(duì)導(dǎo)軌平臺(tái)、夾具、撥針、投料和自動(dòng)分料口的設(shè)計(jì)及工作臺(tái)的安裝進(jìn)行了重點(diǎn)分析；對(duì)于非

2、常重要的撥針的受力情況及傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性作了比較詳細(xì)的計(jì)算和分析；在調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題及所作的改進(jìn)在這里也有一定的說(shuō)明。關(guān)鍵詞 厚度 檢測(cè)平臺(tái) 機(jī)構(gòu) 受力分析 可靠性畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）外文摘要title a integrative platform for measuring slippers sickness mechanical section abstractthe slipper , which is one of the important accessories of an air condition , has high dimensional precision requ

3、irements. in order to improve the efficiency, decrease the error effectively and reduce the intensity of measuring work, it is important to develop an automatic measuring system to substitute for traditional hand work. the design of the integrative platform for measuring slippers sickness is compose

4、d of mechanical section、automatic controlling system and software programming concerning the project. the design of mechanical section is introduced on this paper. we come up with the platforms overall scheme and testified our assumption; also, we analyzed some important units by emphases, such as g

5、uiding groove、clamp facility、dialing needle、import and export, as well as the fixing of workbench; whats more, we did detailed calculation and analysis about dialing needles force reception and transmission systems reliability; the problem we come across during debugging and our improvements were br

6、iefly explained on the paper. keywords sickness, platform for measuring, mechanical section目 次1 緒論 11.1 研究目的11.2 研究背景和意義21.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀31.3.1 國(guó)內(nèi)31.3.2 國(guó)外41.4 研究方法52總體設(shè)計(jì)52.1滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求52.2滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案52.2.1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52.2.2 控制部分設(shè)計(jì)82.2.3軟件部分設(shè)計(jì)92.3 設(shè)計(jì)與分析方法92.3.1力學(xué)分析方法92.3.2可靠性分析方法112.4 該種設(shè)計(jì)的特點(diǎn)123 相關(guān)

7、機(jī)械部件的設(shè)計(jì)、分析133.1 工作平臺(tái)及導(dǎo)軌設(shè)計(jì)133.1.1 工作平臺(tái)及導(dǎo)軌設(shè)計(jì)要求133.1.2平臺(tái)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)方案討論133.2 夾具設(shè)計(jì)163.3 撥針163.3.1 使用撥針的必要性163.3.2撥針的設(shè)計(jì)173.3.3 撥針的安裝183.4 檢測(cè)平臺(tái)的投料裝置、出料裝置設(shè)計(jì)183.4.1 投料裝置的設(shè)計(jì)183.4.2 出料裝置的設(shè)計(jì)193.5 工作臺(tái)安裝設(shè)計(jì)194 關(guān)重件的受力分析、可靠性分析214.1 撥針?lè)胖梦恢煤徒嵌鹊目尚行苑治?14.1.1 撥針受力情況建模214.1.2 內(nèi)夾具銷耳與導(dǎo)槽之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)地測(cè)定254.1.3 銷耳能夠平順通過(guò)轉(zhuǎn)位最高點(diǎn)的可能性264.2 傳

8、動(dòng)系統(tǒng)的平穩(wěn)性分析264.2.1 平臺(tái)上外夾具與同步齒形帶嚙合的緊密程度274.2.2 保護(hù)板內(nèi)外夾具與同步齒形帶嚙合地緊密程度295檢測(cè)平臺(tái)的系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及改進(jìn)措施295.1同步帶的安裝305.2滑塊旋轉(zhuǎn)部分305.3 皮帶太長(zhǎng)，不能夠預(yù)緊315.4滑塊翻轉(zhuǎn)功能不可靠31結(jié)論 33致謝34參考文獻(xiàn)35附錄 a 測(cè)試內(nèi)夾具能否通過(guò)最高點(diǎn)程序36附錄b 正態(tài)分布表37 附圖1 滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)的總裝圖（整體結(jié)構(gòu)）38 附圖2 滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)的總裝圖（導(dǎo)軌平臺(tái)）401 緒論電子技術(shù)越來(lái)越多地融入機(jī)械工程領(lǐng)域使得機(jī)械產(chǎn)品的性能和控制方式發(fā)生了翻天覆地的變化，并且極大的降低了成本、簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。該

9、滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)正是這兩者的有機(jī)統(tǒng)一體。作為現(xiàn)代檢測(cè)設(shè)備，激光測(cè)量、離子篩測(cè)量等非接觸式測(cè)量方法無(wú)疑在精度方面更有它的優(yōu)勢(shì)，但高額的成本使得中小批量測(cè)量顯得既不經(jīng)濟(jì)又不實(shí)用。而該滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)采用的是同步齒形帶傳動(dòng)、plc控制、探頭接觸式測(cè)量，并且采用流水線工作方式，是一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的檢測(cè)設(shè)備。這也是我們研究開(kāi)發(fā)的原因。1.1 研究目的活塞（滑塊）是空氣調(diào)節(jié)機(jī)中的關(guān)鍵部件之一（其外形結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1.1），其幾何尺寸、表面粗糙度、形位公差等精度的高低直接關(guān)系到空氣調(diào)節(jié)機(jī)性能的好壞，所以對(duì)它的精度要求相當(dāng)?shù)馗?。為了檢驗(yàn)滑塊的加工是否符合要求，并確定哪些是廢品、哪些可以返工修復(fù)，需對(duì)其各個(gè)尺寸

10、進(jìn)行測(cè)量，然后將測(cè)量結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并分類。用傳統(tǒng)手工測(cè)量方法效率很低（每人每天可檢測(cè)的數(shù)量不過(guò)上千個(gè)），而且容易出錯(cuò)。本文設(shè)計(jì)的測(cè)量滑塊厚度d的自動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)需要完成設(shè)計(jì)、加工、安裝、調(diào)試四個(gè)步驟。為了能夠大大提高檢測(cè)效率，降低生產(chǎn)成本，減少出錯(cuò)率，并為企業(yè)帶來(lái)更大的效益，檢測(cè)平臺(tái)應(yīng)具有適應(yīng)性強(qiáng)、智能化自動(dòng)化程度高、移植性、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。 圖1.1 滑塊外形結(jié)構(gòu)圖1.2 研究背景和意義本文介紹的滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)研究工作是非常有意義的。首先這臺(tái)滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)系南京理工大學(xué)受寧波市科技局委托研制的，因此這項(xiàng)研究是來(lái)自于社會(huì)生產(chǎn)的需要，并且這臺(tái)設(shè)備研究在國(guó)內(nèi)還屬首例。這臺(tái)滑塊厚度綜合檢測(cè)

11、平臺(tái)設(shè)計(jì)由檢測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)組成，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)滑塊厚度，將測(cè)量結(jié)果處理送至控制系統(tǒng)，然后控制系統(tǒng)發(fā)出7種不同的信號(hào)給步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)根據(jù)這7種不同的信號(hào)旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，最后滑塊從7個(gè)不同的出料口被推出。采用這套自動(dòng)化測(cè)量設(shè)備不僅可以縮短時(shí)間，使得測(cè)量速度與生產(chǎn)節(jié)拍相吻合，提高生產(chǎn)率，而且可以提高測(cè)量精度，節(jié)省人力，消除人為誤差，避免重復(fù)單調(diào)的勞動(dòng)操作，減少費(fèi)用，還便于顯示及反饋相關(guān)參數(shù)信息等。再者這臺(tái)滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)是自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。采用自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)有著非常重要的意義：1）采用自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)有利于提高生產(chǎn)效率并降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)與自動(dòng)機(jī)械當(dāng)然密不可分。

12、所謂自動(dòng)機(jī)械，是指在沒(méi)有操作人員直接參與下，組成機(jī)器的各個(gè)結(jié)構(gòu)（裝置）能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)動(dòng)作，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成循環(huán)的機(jī)器。在該測(cè)量滑塊的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中，為了減少時(shí)間損失并提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，使送料分類等輔助工作與被測(cè)件的運(yùn)送、檢測(cè)工作重合起來(lái)。工作中，首先啟動(dòng)機(jī)器，人工完成將被測(cè)滑塊送至檢測(cè)系統(tǒng)中，自動(dòng)定位、夾緊，然后滑塊隨同步齒形帶移動(dòng)并完成測(cè)量，最后通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理、分類并從不同的出料口滑處。我們據(jù)上可以看出：整個(gè)測(cè)量過(guò)程工人僅需要把被測(cè)件放到進(jìn)料口，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。2）自動(dòng)檢測(cè)的控制元件可以保證足夠的測(cè)量精度，從而確保測(cè)量分類的可靠性。在機(jī)械行業(yè)中，質(zhì)量是生命。在實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的過(guò)程中

13、，自動(dòng)檢測(cè)的作用和重要意義是不言而喻的。作為裝備有行程開(kāi)關(guān)和反饋裝置的測(cè)量系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，達(dá)到比較高的測(cè)量精度。測(cè)量過(guò)程中如要保證動(dòng)態(tài)測(cè)量精度，需要研究適合于動(dòng)態(tài)或準(zhǔn)動(dòng)態(tài)的測(cè)試設(shè)備，甚至能集成到加工設(shè)備中的特殊測(cè)試設(shè)備，做到實(shí)時(shí)測(cè)試。設(shè)備制造出來(lái)后，再根據(jù)調(diào)試結(jié)果對(duì)一些環(huán)節(jié)作適當(dāng)?shù)男薷?，從而保證了測(cè)量分類結(jié)果的可靠性。3）自動(dòng)檢測(cè)是測(cè)量學(xué)和自動(dòng)機(jī)械兩者緊密結(jié)合的有機(jī)整體。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外在這兩個(gè)領(lǐng)域的研究已經(jīng)比較成熟，便于我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)參考或直接利用。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，測(cè)量學(xué)朝著更廣、更精的方向發(fā)展。眾所周知，三峽水利樞紐工程巨大，技術(shù)要求高。僅監(jiān)測(cè)一項(xiàng)就耗資巨大，對(duì)變形監(jiān)測(cè)和庫(kù)區(qū)地殼形變、

14、滑坡、巖崩以及水庫(kù)誘發(fā)地震監(jiān)測(cè)，不僅采用目前國(guó)內(nèi)外最成熟最先進(jìn)的儀器、技術(shù)，在實(shí)踐中也在不斷發(fā)展新的技術(shù)和方法，如對(duì)滑坡體變形與失穩(wěn)研究的計(jì)算機(jī)智能仿真系統(tǒng)；擬進(jìn)行研究的三峽庫(kù)區(qū)滑坡泥石流預(yù)報(bào)的3s工程等，都涉及到精密工程測(cè)量。隔河巖大壩外部變形觀測(cè)的gps實(shí)時(shí)持續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置精度達(dá)到了亞毫米。自動(dòng)機(jī)械方面，自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)不斷的引進(jìn)技術(shù)，改善生產(chǎn)，這方面的進(jìn)步是顯而易見(jiàn)的。數(shù)控機(jī)床， 流水生產(chǎn)線等等無(wú)一不是自動(dòng)機(jī)械的應(yīng)用。而在以下四個(gè)關(guān)鍵性環(huán)節(jié)中我們?nèi)孕杌ù罅?、下大功夫。?）如何才能改善機(jī)器的動(dòng)態(tài)性能：使之在高速工作時(shí)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，降低振動(dòng)與噪聲；（2）如何才能提高系統(tǒng)工作

15、可靠性，降低故障率，提高機(jī)器設(shè)備的利用率；（3）提高機(jī)械效率，減少磨損和摩擦，提高精度保持性。對(duì)于如何設(shè)計(jì)一部自動(dòng)機(jī)械，前人已經(jīng)總結(jié)了一套方案。設(shè)計(jì)過(guò)程可分為初步設(shè)計(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段、工作圖設(shè)計(jì)階段、安裝調(diào)試階段。第三，這設(shè)備將會(huì)給高度測(cè)量、寬度測(cè)量提供重要的參考。一個(gè)滑塊的完整尺寸測(cè)量包括厚度、高度和寬度三個(gè)方向的尺寸。為提高工作效率，在工作時(shí)這三臺(tái)設(shè)備應(yīng)該并行工作的。在這三個(gè)尺寸中，厚度的測(cè)量的定位設(shè)計(jì)是最簡(jiǎn)單的，在平臺(tái)上位置的保持是最可靠的，對(duì)其首先進(jìn)行研制可以減少工作量，提高成功的可能性。在這臺(tái)設(shè)備完成后，有了第一臺(tái)設(shè)備設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，高度和寬度測(cè)量就是在原有基礎(chǔ)上的補(bǔ)充了。1.3 國(guó)內(nèi)

16、外發(fā)展現(xiàn)狀在自動(dòng)測(cè)量方面，國(guó)內(nèi)外已生產(chǎn)出了相關(guān)產(chǎn)品可供我們參考借鑒。1.3.1 國(guó)內(nèi)北京靈和公司生產(chǎn)的大慣量超精密氣浮平臺(tái)1）工作條件平臺(tái)在設(shè)計(jì)時(shí)需考慮對(duì)不同尺寸的多種氣足結(jié)構(gòu)形式特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的要求，所以不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大慣量氣浮平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法、控制理論及氣膜厚度和壓力分布特性的研究，還為氣浮軸承共性的理論方面的研究成果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)資源共享。為準(zhǔn)確研究光刻機(jī)在工作過(guò)程的真實(shí)的特性，需實(shí)現(xiàn)大慣量氣足沿xy方向運(yùn)動(dòng)。為保證大慣量氣足的穩(wěn)定性，在大慣量氣足旁邊加一副氣足，兩氣足均采用真空預(yù)載方式。由該平臺(tái)所得出的氣浮導(dǎo)軌和大慣量氣足工作時(shí)的動(dòng)態(tài)特性和超精密控制方法能夠真實(shí)的反映

17、光刻機(jī)實(shí)際工作時(shí)的動(dòng)態(tài)特性。2）技術(shù)要求（1）技術(shù)參數(shù)及設(shè)計(jì)指標(biāo)最大運(yùn)動(dòng)加速度：1.62.0g定位精度：0.52.0m 最大穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)速度：600mm/s運(yùn)動(dòng)行程300mm氣浮導(dǎo)軌：氣膜剛度8n/um大慣量氣足:承載大于40kg氣泵：最大持續(xù)供氣壓力8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（2）配置直線電機(jī)3個(gè)，最大持續(xù)推力450n峰值電流7a直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器3個(gè)，提供最大驅(qū)動(dòng)電流7a運(yùn)動(dòng)控制卡1個(gè)，可進(jìn)行多軸聯(lián)控光柵尺2個(gè)，分辨率0.5um工業(yè)控制計(jì)算機(jī)1個(gè)氣浮導(dǎo)6個(gè)，氣膜剛度8n/um大慣量氣足1個(gè)，承載大于40kg氣泵1個(gè)，最大持續(xù)供氣壓力8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓氣浮隔振平臺(tái)1個(gè)，最大沖擊偏離系數(shù)10.31.3.2 國(guó)外德國(guó)生

18、產(chǎn)的銦瓦線尺測(cè)距儀distinvar，應(yīng)變儀distermeter iseth，石英伸縮儀，各種光學(xué)應(yīng)變計(jì)，位移與振動(dòng)激光快速遙測(cè)儀等。采用多譜勒效應(yīng)的雙頻激光干涉儀，能在數(shù)十米范圍內(nèi)達(dá)到0.01m的計(jì)量精度，成為重要的長(zhǎng)度檢校和精密測(cè)量設(shè)備；采用ccd線列傳感器測(cè)量微距離可達(dá)到百分之幾微米的精度，它們使距離測(cè)量精度從毫米、微米級(jí)進(jìn)入到納米級(jí)世界。1.4 研究方法這臺(tái)滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)由檢測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制系統(tǒng)和軟件設(shè)計(jì)組成。本文主要完成檢測(cè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方法為：1）采用流水線測(cè)量方式測(cè)量，提高測(cè)量效率。2）每個(gè)面需要測(cè)多個(gè)點(diǎn)，并且這些點(diǎn)能夠測(cè)量一個(gè)平面的厚度。現(xiàn)擬采用測(cè)兩對(duì)角線上不同點(diǎn)

19、的厚度，然后對(duì)不同點(diǎn)的數(shù)據(jù)值進(jìn)行處理，以此來(lái)判定滑塊厚度是否滿足要求；通過(guò)工作臺(tái)導(dǎo)軌的約束使被測(cè)件旋轉(zhuǎn)。3）為保證測(cè)量的可靠性，分別以滑塊的兩個(gè)面為定位基準(zhǔn)，測(cè)得兩個(gè)面的兩組數(shù)據(jù)。為改變定位面，使被測(cè)件隨同步帶翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)這一功能。2 總體設(shè)計(jì)2.1 滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求據(jù)協(xié)議，所設(shè)計(jì)的滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：1）檢測(cè)誤差允許范圍為0.1um。2）每臺(tái)機(jī)器在一人操作的情況下一日工作量為2萬(wàn)個(gè)。3）分別以滑塊的兩個(gè)面為定位基準(zhǔn)，測(cè)兩組數(shù)據(jù)。4）每個(gè)面需要測(cè)兩條對(duì)角線上5個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。5）能夠自動(dòng)處理檢測(cè)數(shù)據(jù)，并按照要求把其分成七類，從七個(gè)不同的出口滑出。6）系統(tǒng)具有一

20、定的容錯(cuò)能力，即使出現(xiàn)滑塊卡位、不能完成正確分類，也不會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰或誤分類等現(xiàn)象。2.2 滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案2.2.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按協(xié)議要求，（1）首先，滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)應(yīng)能完成預(yù)期的工作要求。即快速的比較精確地檢測(cè)出滑塊的厚度，并且根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果自動(dòng)分類。（2）其次，在一個(gè)循環(huán)過(guò)程中，滑塊測(cè)量的定位面要發(fā)生改變。（3）每個(gè)面上要測(cè)兩條對(duì)角線上的數(shù)據(jù)。要實(shí)現(xiàn)這樣功能，要么測(cè)頭不動(dòng)，滑塊旋轉(zhuǎn)；要么測(cè)頭可動(dòng)，滑塊不動(dòng)。要保證準(zhǔn)確測(cè)量的精度，測(cè)頭應(yīng)固定在一個(gè)位置為好。故采用測(cè)頭不動(dòng)滑塊旋轉(zhuǎn)的方案。根據(jù)功能要求，設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)具有以下幾個(gè)部分。首先是機(jī)械結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)部件。機(jī)械結(jié)構(gòu)是整

21、個(gè)檢測(cè)平臺(tái)的基體。要進(jìn)行測(cè)量，首先要有一個(gè)測(cè)量用的定位基準(zhǔn)面；要根據(jù)處理數(shù)據(jù)將滑塊進(jìn)行分類，需要一個(gè)分類結(jié)構(gòu)裝置；整個(gè)裝置需要一個(gè)支架；要實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量，一個(gè)可行的測(cè)量方式需要機(jī)械結(jié)構(gòu)作為載體；另外還要有一些減振和消振裝置來(lái)保證動(dòng)態(tài)測(cè)量的精度要求。作為多傳感器的動(dòng)態(tài)測(cè)量，傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)顯得尤為重要，采用何種傳動(dòng)方式是能否滿足測(cè)量精度要求的關(guān)鍵。機(jī)械結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)思想如圖2.1所示，對(duì)該圖作以下說(shuō)明：（1）系統(tǒng)安裝有四個(gè)接觸式探頭，上下各兩個(gè)，用于測(cè)量四條對(duì)角線上的厚度值，在上下?lián)茚樚幓瑝K分別逆時(shí)針、順時(shí)針旋轉(zhuǎn)76至在同一平臺(tái)的另一條對(duì)角線處；當(dāng)滑塊通過(guò)滑塊保護(hù)板后，滑塊平穩(wěn)地實(shí)現(xiàn)了翻轉(zhuǎn)。系

22、統(tǒng)安裝有兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)1控制同步帶的傳動(dòng)；電機(jī)2控制分類轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)。（2）采用同步齒形帶9，一面與相應(yīng)類型的帶輪2配合、另一面的齒槽中套接滑塊外夾具4的長(zhǎng)柄，外夾具隨同步帶一起移動(dòng)?；瑝K內(nèi)夾具5與外夾具間隙配合，其中間開(kāi)孔放置被測(cè)滑塊6，內(nèi)夾具的兩個(gè)銷耳7在導(dǎo)軌槽道8中滑動(dòng)以限制內(nèi)夾具的方向，這樣內(nèi)夾具、滑塊一面隨外夾具移動(dòng)，一面隨兩條導(dǎo)軌槽的距離變化發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。槽道的形狀與尺寸需要設(shè)計(jì)和計(jì)算的。圖2.1 整體結(jié)構(gòu)圖（3）夾具布滿整個(gè)工作導(dǎo)軌，并隨傳動(dòng)帶循環(huán)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滑塊從入料口進(jìn)入時(shí)，在某一時(shí)刻必定有一內(nèi)夾具與之配合，滑塊即進(jìn)入測(cè)量循環(huán)軌道，測(cè)量完畢，通過(guò)長(zhǎng)軌道進(jìn)入自動(dòng)分料系統(tǒng)。（4）自動(dòng)分

23、料系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)特征見(jiàn)圖2.2所示，帶開(kāi)口的勻質(zhì)圓盤(pán)2可繞其中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在開(kāi)口槽的兩側(cè)沿圓周方向均勻分布7個(gè)出口。在圓盤(pán)槽處安裝一吸力電磁鐵。圓盤(pán)開(kāi)口裝有一個(gè)感應(yīng)器（記為i1.1），七個(gè)出口處也裝有一個(gè)感應(yīng)器（分別記為i0.1i0.7）。其工作原理為：i1)當(dāng)滑塊從傳動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)滑出，經(jīng)過(guò)一段斜坡的加速后便進(jìn)入圓盤(pán)的槽道內(nèi)，行程開(kāi)關(guān)將滑塊到達(dá)信號(hào)送至控制plc。i2)cpu給出命令，控制電機(jī)帶動(dòng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)角度（由數(shù)據(jù)處理后的分類信號(hào)決定），此時(shí)電機(jī)停，電磁鐵失電。i3)滑塊被電磁鐵從某個(gè)出口k彈出。i4)感應(yīng)器i0.k接受到滑塊彈出信息，并給cpu發(fā)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)至初始位置。圖2.2 自動(dòng)

24、分料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（v）整個(gè)工作過(guò)程如下：經(jīng)過(guò)某一傳感器時(shí)，滑塊某一直線上厚度被測(cè)滑塊從入料口進(jìn)入內(nèi)夾具中槽道位置尺寸變化，滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)角度 進(jìn)入下一循環(huán)滑塊在帶的拐角處翻轉(zhuǎn)在下側(cè)軌道上測(cè)出另外兩條直線段上的厚度滑塊從出料口漏出，夾具隨帶進(jìn)入上軌道圖2.3 系統(tǒng)工作流程圖如何實(shí)現(xiàn)滑塊在流水線上的旋轉(zhuǎn)，需通過(guò)設(shè)計(jì)彎曲導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)。在流水線上，要將滑塊平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度是相當(dāng)困難的，皮帶只起到傳動(dòng)作用，并不能控制滑塊的方位。要想使滑塊旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，只能夠改變導(dǎo)軌形狀了。擬設(shè)計(jì)成如圖2.4形狀：圖2.4 導(dǎo)軌曲線部分示意圖2.2.2 控制部分設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)是整個(gè)檢測(cè)平臺(tái)的大腦。主要包括工控機(jī)、plc、數(shù)采卡、傳

25、感器探頭、位置檢測(cè)傳感器和各控制及執(zhí)行元件。其中plc是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，直接完成對(duì)各部件動(dòng)作的協(xié)調(diào)控制以及各運(yùn)動(dòng)位置的檢測(cè)。plc與工控機(jī)通過(guò)通信口進(jìn)行通信，工控機(jī)讀取plc的通信口識(shí)別整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并在工控機(jī)上的控制軟件上顯示?？刂葡到y(tǒng)有以下幾點(diǎn)功能：1）控制系統(tǒng)完成滑塊在流水線上的穩(wěn)定傳送。2）控制系統(tǒng)必須能夠及時(shí)反饋檢測(cè)信號(hào)并作出反應(yīng)；3）完成滑塊的正確分類?？刂聘鞑糠职凑疹A(yù)定的軌跡、動(dòng)作完成滑塊厚度檢測(cè)的全過(guò)程。4)具有一定的容錯(cuò)能力。即使是出現(xiàn)滑塊卡位、不能完成正確分類也不會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰或誤分類現(xiàn)象等。如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，系統(tǒng)明確指出錯(cuò)誤來(lái)自哪個(gè)方位，即使不能指明錯(cuò)誤來(lái)源，也能檢

26、測(cè)到流水線的某個(gè)大致位置，以方便維護(hù)，及時(shí)排除故障。其工作流程如下：（1）初始化，系統(tǒng)自檢，各部件是否正常。主要判斷i0.2i1.0有無(wú)信號(hào),初始化各寄存器,響應(yīng)工控機(jī)等，如果正常,通過(guò)rs485向工控機(jī)發(fā)出準(zhǔn)備好信號(hào)。（2）自檢成功后，復(fù)位電機(jī)2讀通信口，依據(jù)通信口的命令選擇工作方式。測(cè)試方式狀態(tài)下，由工控機(jī)控制plc的運(yùn)行，進(jìn)而控制電機(jī)的起動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)。正常分類狀態(tài)下，起動(dòng)傳送電機(jī)1。（3）掃描i1.3i1.6，如有信號(hào)則分別啟動(dòng)相應(yīng)探頭。（4）判斷位置傳感器8檢測(cè)有無(wú)滑塊，如有，檢查工業(yè)控制機(jī)傳來(lái)的產(chǎn)品分類狀態(tài)，判斷產(chǎn)品分類，并控制電機(jī)2旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度。如無(wú)，則等待。（5）電機(jī)2帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)按照產(chǎn)

27、品的分類轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)角度i。（6）到位后，電磁鐵q0.3失電，彈出滑塊。（7）判斷感應(yīng)傳感器1.7檢測(cè)出滑塊分類到位信號(hào)，與所對(duì)應(yīng)分類是否一致，如不一致，則報(bào)警，一致則驅(qū)動(dòng)電機(jī)2帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)復(fù)位。判斷定位信號(hào)，是否復(fù)位成功，如否，則啟動(dòng)定位程序。（8）判斷i2.1是否停機(jī)，如是，則切斷電源。如否，轉(zhuǎn)至(4)。注：急停信號(hào)用于特殊情況強(qiáng)制停機(jī),不管分類是否完成,只要i11有效，則立即強(qiáng)制停機(jī).直至重新啟動(dòng)。2.2.3 軟件部分設(shè)計(jì)主要為控制系統(tǒng)編寫(xiě)相應(yīng)功能的程序，將測(cè)量結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并分成七類，并將分類信號(hào)送至plc。編程需要考慮檢測(cè)平臺(tái)的傳動(dòng)、測(cè)量和控制方式。傳動(dòng)方式：同步齒形帶傳動(dòng)的流水線工作方式

28、；測(cè)量方式：探頭接觸式測(cè)量；控制方式：plc控制。2.3 設(shè)計(jì)與分析方法2.3.1 力學(xué)分析方法對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的校核及驗(yàn)證，力學(xué)分析是必不可少的。力學(xué)分析及校核包括動(dòng)力學(xué)分析，疲勞失效分析，振動(dòng)及噪聲控制等多方面，本文重點(diǎn)講述動(dòng)力學(xué)分析方法。動(dòng)力學(xué)分析的一般過(guò)程如下：1)建立動(dòng)力學(xué)模型建立動(dòng)力學(xué)模型是動(dòng)力學(xué)分析的第一步，也是實(shí)際問(wèn)題數(shù)學(xué)化的關(guān)鍵一步。首先根據(jù)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)各構(gòu)件之間的連接關(guān)系畫(huà)出系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。再根據(jù)解題需要提出假設(shè)，簡(jiǎn)化模型。然后根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特征分析系統(tǒng)的自由度，根據(jù)參考文獻(xiàn)15，自由度 ，其中n表示構(gòu)件數(shù)目，pl、ph表示低、高副的數(shù)目。2)建立坐標(biāo)系，設(shè)廣義坐標(biāo)qi（i

29、=0、1n）這里的廣義坐標(biāo)可以是絕對(duì)坐標(biāo)也可以是相對(duì)坐標(biāo)，視解決問(wèn)題的方便而定。3)建立運(yùn)動(dòng)微分方程建立運(yùn)動(dòng)微分方程常有兩種方法：法一：將系統(tǒng)中每個(gè)構(gòu)件與其他構(gòu)件隔離開(kāi)來(lái)單獨(dú)進(jìn)行受力分析，并用牛頓第二定律（）列方程。法二：用拉氏函數(shù)法，分析步驟如下：（1)計(jì)算出系統(tǒng)的動(dòng)能t、勢(shì)能v，并用廣義坐標(biāo)表示t=、v=（2)拉氏函數(shù)l=t-v（3)由變分法得第二類拉格朗日方程（見(jiàn)參考文獻(xiàn)16）： (2.1)可得到運(yùn)動(dòng)微分方程的通用表達(dá)形式： (2.2)其中m、c、k分別為質(zhì)量矩陣、阻尼矩陣、剛度矩陣，f（t）為系統(tǒng)工作時(shí)階段性沖擊力。4）微分方程求解簡(jiǎn)單微分方程可直接求解，而對(duì)于自由度較高的系統(tǒng)常采用模

30、態(tài)分析法，分析過(guò)程如下：引入模態(tài)矩陣，因?yàn)槟B(tài)矩陣關(guān)于質(zhì)量矩陣和剛度矩陣是正交的（證明過(guò)程見(jiàn)參考文獻(xiàn)10，page124126），即、。令 (2.3) mn，kn，cn，fn(t)分別表示第n階振型的廣義質(zhì)量、廣義剛度、廣義阻尼和廣義載荷。因?yàn)?(2.4)引入實(shí)模態(tài)變換 (2.5) (2.6)對(duì)(2.5)求二階導(dǎo)數(shù)，得 (2.7)將(2.5)，(2.7)代入(1.2)中，等式兩邊左乘得如下統(tǒng)一形式： (2.8)引入阻尼比 (2.9) 得 (2.10)根據(jù)(2.10)和初始條件可求出計(jì)算模型的模態(tài)響應(yīng)（略）。上述只是解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的一般步驟，在解題時(shí)我們應(yīng)當(dāng)靈活運(yùn)用，適當(dāng)簡(jiǎn)化。2.3.2 可靠性

31、分析方法產(chǎn)品可靠性定義為：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。這種能力以概率形式表示，故可靠性又稱作可靠度。可靠性分析是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，產(chǎn)品質(zhì)量的好壞及評(píng)價(jià)必須經(jīng)過(guò)可靠性分析?？煽啃苑治龀Ｓ袃煞N方法：一種是傳統(tǒng)的安全系數(shù)法，但這種設(shè)計(jì)方法存在一些問(wèn)題：取值有很大主觀性；把安全系數(shù)取成定值，忽略了環(huán)境和結(jié)構(gòu)本身的變化；另外一種是概率分析方法，又稱應(yīng)力強(qiáng)度分析方法。這里的“應(yīng)力”和“強(qiáng)度”是廣義的，應(yīng)力是指凡是使機(jī)械系統(tǒng)或零件趨于失效的各種環(huán)境因素；而強(qiáng)度是指凡是能阻止結(jié)構(gòu)或零件實(shí)效的因素。本系統(tǒng)要分析的是滑塊旋轉(zhuǎn)部分和翻轉(zhuǎn)過(guò)渡部分。2.4 該種設(shè)計(jì)的特點(diǎn)1）步進(jìn)電機(jī)

32、控制步進(jìn)電機(jī)最大的特點(diǎn)就是傳送平穩(wěn)，傳動(dòng)準(zhǔn)確可靠，并可以工作狀況實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。電機(jī)工作振動(dòng)小，噪聲小。2）傳動(dòng)方式是同步齒形帶傳動(dòng)同步齒形帶綜合了帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。工作時(shí)，帶的凸齒與帶輪外緣上的齒槽進(jìn)行嚙合運(yùn)動(dòng)。由于抗拉層受載后變形小，能保持同步齒形帶的周節(jié)pb不變，故帶與帶輪之間沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)，從而保證了同步傳動(dòng)。本系統(tǒng)選的是兩條帶型號(hào)為1200dah075。采用同步齒形帶的優(yōu)點(diǎn)：（1）無(wú)滑動(dòng)，能保證固定的傳動(dòng)比；（2）預(yù)緊力小，軸和軸承上所受的載荷?。唬?）帶的厚度小，單位長(zhǎng)度的質(zhì)量小；（4）帶的柔度小，故所用帶輪的直徑可以較小。2）采用plc控制方式plc控制方式是現(xiàn)代最

33、流行的控制機(jī)制。采用plc控制有可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，在i/o環(huán)節(jié)，plc采用了光電隔離、濾波等多種措施。一般plc的平均無(wú)故障工作時(shí)間可達(dá)幾萬(wàn)小時(shí)。3）成本低廉，經(jīng)濟(jì)實(shí)用雖然作為現(xiàn)代檢測(cè)設(shè)備，激光測(cè)量、離子篩測(cè)量等非接觸測(cè)量方法無(wú)疑在精度方面更有它的優(yōu)勢(shì)，但高額的成本使的中小批量測(cè)量顯得既不經(jīng)濟(jì)又不實(shí)用。該檢測(cè)平臺(tái)成本比較低廉，在方案設(shè)計(jì)階段，考慮充分了這一問(wèn)題。價(jià)格昂貴的接觸測(cè)頭用了盡可能少的四個(gè)。還有就是兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)價(jià)格高一點(diǎn)了。3 相關(guān)機(jī)械部件的設(shè)計(jì)、分析3.1 工作平臺(tái)及導(dǎo)軌設(shè)計(jì)3.1.1 工作平臺(tái)及導(dǎo)軌設(shè)計(jì)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)要求工作平臺(tái)及導(dǎo)軌是整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)的核心元件。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：

34、1）平臺(tái)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)應(yīng)滿足測(cè)量多數(shù)據(jù)要求，如能夠?qū)崿F(xiàn)工件在工作平臺(tái)上旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度。2）工作平臺(tái)應(yīng)滿足測(cè)量精度要求。3）工作平臺(tái)工作面應(yīng)盡可能小，以降低加工成本并保證加工精度。4）滑塊在導(dǎo)軌上應(yīng)按照預(yù)定的軌跡運(yùn)動(dòng)，從而保證被測(cè)工件實(shí)現(xiàn)對(duì)角測(cè)量。平臺(tái)應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度，保證測(cè)量的精度。5）平臺(tái)的表面處理方式和熱處理方式也應(yīng)該正確對(duì)待，良好的熱處理可保證工作平臺(tái)既具有一定的硬度、耐磨，還不會(huì)劃傷工件。3.1.2 平臺(tái)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)方案討論內(nèi)夾具銷耳與平臺(tái)導(dǎo)軌發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)導(dǎo)軌首先應(yīng)了解夾具。夾具尺寸如下：圖3.1 內(nèi)外夾具示意圖方案一：導(dǎo)軌形狀如圖3.2（a）所示：兩銷耳與軌道線始終垂直，兩銷耳之間

35、距離始終為78mm；滑塊放置在內(nèi)夾具中，滑塊的一條對(duì)角線與軌道線平行。兩個(gè)探頭分別安裝在直軌和斜軌上?；瑝K及夾具隨傳送帶向右移動(dòng)，探頭只能上下移動(dòng)。在d0軌道上可測(cè)出一條對(duì)角線上的厚度尺寸；在拐角處，兩銷耳發(fā)生同步轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)設(shè)計(jì)拐角角度可實(shí)現(xiàn)滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)78角，此時(shí)另外一條對(duì)角線與x軸方向平行。在長(zhǎng)斜軌道上可完成另一對(duì)角線上的厚度測(cè)量。軌道角度和長(zhǎng)度計(jì)算如下：斜軌與直軌夾角：=arctg(28/36)=76；斜軌長(zhǎng)度： l=45.6/(cos76)=188.5mm.圖3.2 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)方案示意圖分析：采用方案一的設(shè)計(jì)有以下幾點(diǎn)弊端：（1）斜軌道太長(zhǎng)，整個(gè)平臺(tái)要加工的尺寸太大，精度不易保證且加工成本高

36、。（2）斜軌道太長(zhǎng)，外夾具外伸部分太長(zhǎng)，剛度下降。若視兩銷耳為兩個(gè)支持銷，可將夾具滑塊建為簡(jiǎn)支梁模型（如圖3.3）。夾具中心受力變形：=5.4m (3.1)其中：q：摩擦力在平臺(tái)寬度方向分布力；：平臺(tái)寬度尺寸(=160mm) l：兩傳送帶中心距離(l =300mm)；e：外夾具材料的彈性模量(e=210gpa)i：外夾具的慣性矩(i=bh3/12=0.00440.0033/12 =9.910-12) f：夾具與平臺(tái)之間的摩擦系數(shù)(f=0.1)；w：滑塊夾具重（w=170g） 圖3.3 夾具受力簡(jiǎn)化模型方案二：軌道形狀如圖3.2（b）所示：初始條件下，內(nèi)夾具銷耳連線與軌道線垂直（即d0=78mm

37、），如果在加工時(shí)在與內(nèi)夾具一對(duì)角線垂直且相距78mm與中心等距位置安裝一對(duì)銷耳，當(dāng)夾具系統(tǒng)移動(dòng)到測(cè)頭位置時(shí)，可測(cè)出一條對(duì)角線上的厚度；當(dāng)兩條軌道之間距離逐步減小時(shí)，銷耳便會(huì)受到y(tǒng)方向的力從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力偶而使夾具系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)計(jì)兩軌道之間的距離，使滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)76，然后就可測(cè)出另一對(duì)角線上的厚度。旋轉(zhuǎn)過(guò)程見(jiàn)圖3.4：最高點(diǎn) 圖3.4 滑塊在平臺(tái)上旋轉(zhuǎn)過(guò)程演示在圖3.2（b）中d0=56mm，d1=56sin（14）=13.55mm。而導(dǎo)軌槽道寬為3.5mm，則兩條導(dǎo)軌槽道之間的最小距離為13.55-3.5=10.05mm。加工這樣的導(dǎo)軌很困難，而且在內(nèi)夾具銷耳y方向力的作用下，槽道很容易發(fā)生變形，從而

38、影響了功能的實(shí)現(xiàn)。對(duì)方案二地改進(jìn)：采用如圖3.2（c）的軌道，初始位置內(nèi)夾具銷耳與y方向已有一角度，在這種狀態(tài)下測(cè)出一條對(duì)角線上的厚度，銷耳隨著兩條導(dǎo)軌之間距離的變化而變化，最后同樣完成了使銷耳順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)78的要求。但在當(dāng)兩銷耳連線處于y方向時(shí)（即導(dǎo)軌最高點(diǎn)），這是一個(gè)力學(xué)上的隨遇平衡點(diǎn)，兩銷耳可能出現(xiàn)兩種可能的轉(zhuǎn)向。在該處若用一撥針輕輕施力于一內(nèi)夾具銷耳，可使其輕松越過(guò)這一臨界點(diǎn)，并使其按預(yù)定的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動(dòng)。導(dǎo)軌槽道的尺寸設(shè)計(jì)（改進(jìn)方案）： 內(nèi)、外夾具尺寸如圖3.1，外夾具x方向中心距為74mm，設(shè)計(jì)x方向移動(dòng)時(shí)間為2s/個(gè)。擬設(shè)計(jì)導(dǎo)軌槽道尺寸，使滑塊勻速轉(zhuǎn)動(dòng)到終了位置，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度：=76/2=

39、38/s。內(nèi)夾具的幾何中心仍隨傳送帶勻速移動(dòng)，移動(dòng)速度=74/2=37mm/s。以x軸上與兩導(dǎo)軌間距最大時(shí)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立平面直角坐標(biāo)系： 上軌道設(shè)計(jì)為：x=t+28sin(t)；y=28cos(t) (3.2) 下軌道設(shè)計(jì)為：x=t-28sin(t)；y=28cos(t) (3.3)每隔0.05s取一個(gè)點(diǎn),計(jì)算出導(dǎo)軌坐標(biāo)值，將這些點(diǎn)描成曲線，如圖3.5：各點(diǎn)坐標(biāo)如表3.1所示：表3.1 導(dǎo)軌上所取點(diǎn)的坐標(biāo) 點(diǎn)坐標(biāo)12345678910x05.9211.917.8823.9129.9537.843.8549.955.93y25.526.326.927.327.6727.92827.94

40、27.7527.45x02.484.927.329.6912.0515.017.3619.7222.09y25.526.326.927.327.6727.92827.9427.7527.45 點(diǎn)坐標(biāo)11121314151617181920x61.967.973.979.7485.5791.3797.0102.6108.2117.3y27.026.525.825.0424.1523.1622.120.8719.5917.25x24.526.929.431.8834.4539.0839.842.5645.4150.42y27.026.525.825.0424.1523.1622.120.8719.

41、5917.253.2 夾具設(shè)計(jì)夾具有內(nèi)、外兩個(gè)夾具組成，內(nèi)、外夾具形狀見(jiàn)圖3.1所示。外夾具與同步齒形帶嚙合，主要作用是控制滑塊在平臺(tái)上隨同步帶移動(dòng)；內(nèi)夾具嵌在外夾具內(nèi)圓孔中，而其內(nèi)部方形槽與滑塊形狀相似，內(nèi)夾具主要作用是約束滑塊的方位。3.3 撥針3.3.1 使用撥針的必要性為方便簡(jiǎn)述，擬建立一坐標(biāo)系。x：平臺(tái)上同步帶移動(dòng)方向；y：平臺(tái)上垂直于x的方向；：軌跡與x方向之間的夾角；：傳送帶方向速度；y：y方向速度；m: 內(nèi)夾具和滑塊在每個(gè)銷耳上的當(dāng)量質(zhì)量。在上述方案二改進(jìn)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們仔細(xì)思考一下，會(huì)發(fā)現(xiàn)其中有一點(diǎn)問(wèn)題。銷耳之間y方向的距離是由兩導(dǎo)軌的導(dǎo)槽約束決定的。因此內(nèi)夾具兩銷耳在運(yùn)動(dòng)

42、過(guò)程中，兩銷耳始終受到垂直于導(dǎo)軌指向中軸線的力（如圖3.5），這使得在兩銷耳y方向距離未到達(dá)最大之前始終受一個(gè)逆時(shí)針?lè)较虻牧ε?。那么?dāng)兩銷耳y方向到達(dá)最大dmax的瞬間，銷耳會(huì)按照我們的設(shè)計(jì)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)嗎？我們先將這一問(wèn)題做些簡(jiǎn)化，在兩銷耳y方向未到達(dá)最大之前（見(jiàn)位置1） (3.4) 圖3.5 旋轉(zhuǎn)過(guò)程內(nèi)夾具銷耳的受力分析1.撥針，2.支座，3.直線彈簧，4.蓋板，5.支撐軸，6.螺釘圖3.6 撥針結(jié)構(gòu)示意圖此時(shí)內(nèi)銷耳有一個(gè)逆時(shí)針?lè)较虻牧ε迹闯霈F(xiàn)逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)；在位置2時(shí)，正好是導(dǎo)軌曲線的拐點(diǎn)（=0），即fy=0，這時(shí)候，在力學(xué)上我們稱作系統(tǒng)處于隨遇平衡狀態(tài)，那就意味著下一時(shí)刻內(nèi)夾具有可能順

43、時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)也有可能逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)候我們用撥針給下銷耳一微小擾動(dòng)，使其具有順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，那么即可讓內(nèi)夾具按照我們?cè)O(shè)計(jì)的軌跡運(yùn)動(dòng)了；在位置3，銷耳受力合成的力偶使內(nèi)夾具有順時(shí)針運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。因此撥針的作用必不可少。3.3.2 撥針的設(shè)計(jì)撥針作為該系統(tǒng)中非常重要的輔助元件，要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)最基本的功能。(1) 要使內(nèi)夾具的銷耳在通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)要受到一個(gè)逆時(shí)針?lè)较虻牧ε肌?2)撥針的存在不能影響到內(nèi)外夾具及滑塊地順利通過(guò)。擬設(shè)計(jì)的撥針結(jié)構(gòu)如圖3.6：當(dāng)內(nèi)夾具銷耳與撥針接觸，由于彈簧受壓撥針?biāo)旖o予銷耳一個(gè)阻力f1，即內(nèi)夾具的銷耳在通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)要受到一個(gè)逆時(shí)針?lè)较虻牧ε迹瑥亩箠A具系統(tǒng)越過(guò)隨遇平衡點(diǎn)并按設(shè)計(jì)

44、的軌跡運(yùn)動(dòng)。撥針1與內(nèi)夾具的銷耳接觸，通過(guò)支撐軸5將力傳到直線彈簧3上，直線彈簧3受壓變形，撥針1繞支撐軸5轉(zhuǎn)動(dòng)。于是撥針沒(méi)有影響到夾具系統(tǒng)地順利通過(guò)。3.3.3 撥針的安裝撥針的安裝是決定系統(tǒng)可靠性的一個(gè)非常重要的方面。撥針安裝主要要調(diào)節(jié)撥針在平臺(tái)上安裝的位置及撥針與y方向的角度。撥針位置調(diào)節(jié)是為了在銷耳觸及圖3.5位置2（后文稱最高點(diǎn)）時(shí)使撥針能夠適當(dāng)觸及銷耳，起到使銷耳正確旋轉(zhuǎn)的目的，又不妨礙夾具滑塊向前移動(dòng)；撥針角度調(diào)節(jié)是為了使撥針受到內(nèi)夾具銷耳的力轉(zhuǎn)動(dòng)到與y軸平行的位置，此時(shí)撥針彈簧給予銷耳一個(gè)大小合適的力，使滑塊順利準(zhǔn)確的旋轉(zhuǎn)76。現(xiàn)采用理論分析和實(shí)驗(yàn)兩種途徑?jīng)Q定撥針在導(dǎo)軌上安裝的

45、位置和角度。理論分析方法見(jiàn)第四章；實(shí)驗(yàn)法過(guò)程：手推一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)夾具通過(guò)導(dǎo)軌時(shí)正確轉(zhuǎn)位（包括不發(fā)生卡位）的百分率來(lái)決定。因?yàn)樵摍z測(cè)平臺(tái)的整體可靠性要求很高，所以該處地正確轉(zhuǎn)位的百分率要求應(yīng)在99%以上。3.4 檢測(cè)平臺(tái)的投料裝置、出料裝置設(shè)計(jì)對(duì)檢測(cè)平臺(tái)的投料口、出料口進(jìn)行設(shè)計(jì)有利于提高系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，提高生產(chǎn)效率，減少工人地勞動(dòng)強(qiáng)度。3.4.1 投料裝置的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思想：使工人只需在一個(gè)位置投料，無(wú)需測(cè)量、校準(zhǔn)。投料的速度不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的檢測(cè)效率帶來(lái)任何影響，見(jiàn)圖3.7。為使滑塊順利進(jìn)入內(nèi)夾具孔中，不出現(xiàn)未入孔就隨夾具滑出投料裝置的情況，安裝時(shí)有如下技術(shù)要求：h0hh0+h1。其中：h1內(nèi)夾具厚度；

46、h0滑塊厚度；h投料口與導(dǎo)軌之間距離（如圖3.8）。圖3.7 滑塊放入入料口示意.平臺(tái)導(dǎo)軌，2.外夾具，3.內(nèi)夾具，4.滑塊，5.投料裝置圖3.8 滑塊從入料口進(jìn)入內(nèi)夾具孔過(guò)程示意3.4.2 出料裝置的設(shè)計(jì)出料口設(shè)計(jì)思路是：檢測(cè)好的滑塊從長(zhǎng)斜滑道滑下，利用滑塊自重在到達(dá)分類轉(zhuǎn)盤(pán)時(shí)會(huì)有一個(gè)速度，到達(dá)分類圓盤(pán)入口1時(shí)，感應(yīng)開(kāi)關(guān)將接觸信號(hào)傳送到plc，控制信號(hào)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)角度到達(dá)相應(yīng)出料口，這時(shí)電磁鐵失電，彈簧帶動(dòng)推桿將滑塊推出分類轉(zhuǎn)盤(pán)，通過(guò)長(zhǎng)斜滑道滑出系統(tǒng)2滑出（見(jiàn)圖3.9）。設(shè)計(jì)長(zhǎng)斜道應(yīng)當(dāng)注意盡可能光滑，減小摩擦。 圖3.9 出料口設(shè)計(jì)3.5 工作臺(tái)安裝設(shè)計(jì)作為精密測(cè)量?jī)x器，系統(tǒng)的平穩(wěn)性要求

47、很高。因此對(duì)于工作臺(tái)的安裝有著特殊的要求。1）從機(jī)加工上講，支持工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)框架是一根根直料焊接得到的，焊接完畢，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的時(shí)效處理，再加工掉多余部分。這樣因?yàn)楹附訒r(shí)由于受熱不均，內(nèi)部必然存在缺陷，在局部還有很大的拉應(yīng)力，這使得工作臺(tái)安放好后不穩(wěn)的可能性很大。2）另外我們采用了動(dòng)力減振裝置，即在結(jié)構(gòu)框架和工作臺(tái)之間加兩個(gè)橡膠墊圈(見(jiàn)圖3.10)。兩個(gè)橡膠墊圈就是一個(gè)隔振裝置(這種叫被動(dòng)隔振)，選取合適的彈性系數(shù)將有利的防止或極大地減少安裝在結(jié)構(gòu)框架的電機(jī)等振動(dòng)源對(duì)平臺(tái)測(cè)量的影響。 1.工作臺(tái)，2.橡膠墊圈，3.結(jié)構(gòu)框架圖3.10 工作臺(tái)安裝結(jié)構(gòu)對(duì)圖3.10建立動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)化模型，如圖3.11所示，工作臺(tái)1相當(dāng)于質(zhì)量塊m2，橡膠墊圈相當(dāng)于質(zhì)量塊m1、彈簧k2和阻尼c組成的系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)框架簡(jiǎn)化成固定座。 圖3.11 工作臺(tái)動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)化模型建立動(dòng)力學(xué)微分方程如下： (3.5)設(shè)來(lái)自振源的圓頻率為1，(推導(dǎo)過(guò)程見(jiàn)參考文獻(xiàn)10，page113114)需選擇的橡膠墊圈的彈性系數(shù)k選=m212 (3.6)將工作臺(tái)質(zhì)量m2=20.5kg、步進(jìn)電機(jī)i的工作圓頻率1=代入(3.6)中，得k選=。查材料手冊(cè)：選擇順丁橡膠（代號(hào)為bk9000）。4 關(guān)重件的受力分析、可靠性分析作為整個(gè)系統(tǒng)來(lái)講，傳動(dòng)系統(tǒng)是