活塞外圓尺寸分組檢測(cè)儀設(shè)計(jì)

1、圖書分類號(hào)：密 級(jí)：畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)活塞外圓尺寸分組檢測(cè)儀設(shè)計(jì)Pistons outer annulus size packet design 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。論文作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書本人完全了解關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位

2、論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸所擁有。有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要活塞是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的“心臟”，不僅承受著交變的機(jī)械負(fù)荷，而且還承受熱負(fù)荷，是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中工作條件最惡劣的一個(gè)重要零件。活塞的分組裝配是提高機(jī)械制造水平的一個(gè)重要手段。本課題設(shè)計(jì)的目的就是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)活塞外圓尺寸的自動(dòng)檢測(cè)以及分組。該裝置的主要結(jié)構(gòu)是一個(gè)立軸通過軸承

3、和一個(gè)軸套相配合，動(dòng)力通過齒輪傳遞到軸套上，軸套上有活塞夾具。通過軸套的轉(zhuǎn)動(dòng)將活塞一個(gè)個(gè)帶動(dòng)到固定的檢測(cè)位。由高精度接觸式電感位移傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)活塞外徑尺寸的自動(dòng)檢測(cè)，測(cè)量結(jié)果經(jīng)放大轉(zhuǎn)換后傳到單片機(jī)，分析計(jì)算處理后確定尺寸所在組，然后微機(jī)發(fā)出控制命令驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的汽缸將活塞分到相應(yīng)的組中去。該裝置能夠快速準(zhǔn)確的將活塞分組，并可以無級(jí)調(diào)節(jié)測(cè)量速度，提高了檢測(cè)精度和檢測(cè)效率。關(guān)鍵詞： 活塞；外圓尺寸；自動(dòng)檢測(cè)AbstractAutomotive engine piston is the "heart", not only bear alternating mechanica

4、l load, but also bear the heat load, a car engine working conditions is an important part of the worst. Packet piston assembly is to improve the level of machinery manufacturing as an important tool. The purpose of this task is to be able to achieve the design of piston turning automatic detection a

5、nd packet size.The main structure of the apparatus is a vertical shaft via a bearing and a sleeve fitted, the power is transmitted to the hub via a gear, piston sleeve jig. By rotating the sleeve to the piston drive one fixed detection bit. By the high-precision contact inductive displacement sensor

6、 to achieve automatic detection of the outer diameter of the piston, the measurement results after amplifying converted spread microcontroller, analysis calculation process to determine where the size of the group, then the computer sends out the control command to drive the corresponding cylinder p

7、iston assigned go to the appropriate group. The device can quickly and accurately piston packets and measuring the speed stepless adjustment, improve the detection accuracy and detection efficiency.Kerwords Piston   Outer annulus size   Automatic detection 目 錄

8、1 緒論11.1 活塞外圓尺寸分組檢測(cè)儀系統(tǒng)研究的意義11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3 課題的主要研究?jī)?nèi)容22 系統(tǒng)的總體方案33 電動(dòng)機(jī)的確定43.1 電動(dòng)機(jī)種類的選擇43.2 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇43.2.1工作裝置所需功率Pw43.2.2電動(dòng)機(jī)所需的輸出功率Po53.2.3選取電動(dòng)機(jī)的額定功率Pm54 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)64.1機(jī)械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)64.2 活塞定位設(shè)計(jì)64.3 檢測(cè)部分定位設(shè)計(jì)84.4 齒輪的設(shè)計(jì)84.4.1選定齒輪類型84.4.2齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)    84.4.3計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 94.4.4計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)94.4.5計(jì)

9、算接觸疲勞許用應(yīng)力94.4.6計(jì)算載荷系數(shù)104.4.7按齒根彎曲強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)114.4.8幾何尺寸的計(jì)算124.5 軸承的選擇124.6 軸的設(shè)計(jì)144.6.1 計(jì)算軸所受的力144.6.2 初步確定軸的最小直徑155 檢測(cè)與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)165.1幾種活塞檢測(cè)的介紹165.1.1活塞的接觸式檢測(cè)165.1.2活塞的非接觸式檢測(cè)165.2 傳感器的選擇175.3單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)175.4 控制面板的設(shè)計(jì)18結(jié)論19致謝20參考文獻(xiàn) 211 緒論 1.1 活塞外圓尺寸分組檢測(cè)儀系統(tǒng)研究的意義隨著人類社會(huì)和自動(dòng)化程度的日益提高，內(nèi)燃機(jī)這一可以動(dòng)的動(dòng)力源已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人類生存和生活的各個(gè)

10、領(lǐng)域?；钊瞧嚢l(fā)動(dòng)機(jī)的“心臟”，承受交變的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，是發(fā)動(dòng)機(jī)中工作條件最惡劣的關(guān)鍵零部件之一1?，F(xiàn)代活塞質(zhì)量的控制和改善，其目的是為了讓讀者正確的理解和應(yīng)用各種產(chǎn)品的情況2。因?yàn)楣ぷ鳡顟B(tài)下活塞直接和高溫氣體接觸，瞬時(shí)溫度可達(dá)2500K以上。活塞在這種工作條件下對(duì)其要求高的精度是必不可少的的，所以為了能夠更好地服務(wù)人類的生活，必須要求活塞在工作狀態(tài)下能夠保持很高的穩(wěn)定性以及可靠性，所以必須優(yōu)化活塞性能。例如：活塞的外圓通常都會(huì)被設(shè)計(jì)成一個(gè)非正圓形，也就是說垂直于活塞軸線的橫剖面為修正橢圓，活塞在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)正常工作的時(shí)候其外圓近似正圓，但是活塞在非工作條件下外圓的橫剖面是長(zhǎng)短徑之比很小

11、的橢圓。還有就是活塞在裝配的過程中通過活塞和缸套的分組裝配來提高其精度。這些方法都可以很好的保證活塞在工作狀態(tài)下的精度，活塞和缸套的分組裝配是一個(gè)有突出優(yōu)點(diǎn)并且可行的辦法。在國(guó)內(nèi)，活塞外圓尺寸的檢測(cè)一般都是靠工人手工檢測(cè)，也就是說，在一批活塞中，工人用V形塊和千分尺一個(gè)一個(gè)的測(cè)量，但是人工檢測(cè)這種方法不僅使測(cè)量結(jié)果的精度低、誤差大，而且還很大的延長(zhǎng)工作時(shí)間以及浪費(fèi)工人的勞動(dòng)力。因此，開發(fā)出一款出可以快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)活塞外圓尺寸的自動(dòng)分組檢測(cè)裝置是非常迫切的?；钊麢z測(cè)技術(shù)已經(jīng)慢慢從手工檢測(cè)向活塞自動(dòng)檢測(cè)方向發(fā)展，但由于檢測(cè)裝置的復(fù)雜性及成本的問題，使得先進(jìn)的檢測(cè)裝置未能得到普及。所以在設(shè)計(jì)活塞檢

12、測(cè)裝置時(shí)，應(yīng)考慮到成本問題以及能否適用于大多數(shù)活塞生產(chǎn)廠家。正確認(rèn)識(shí)檢測(cè)設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)以及檢測(cè)存在的常見問題，對(duì)于我國(guó)提高檢測(cè)活塞質(zhì)量的水平具有重要意義。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀窗體頂端窗體底端活塞的質(zhì)量不僅取決于加工質(zhì)量，而且也取決于檢測(cè)質(zhì)量，因此，準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)而又快速地檢測(cè)活塞質(zhì)量在汽車工業(yè)發(fā)展中顯得尤為重要3 ?；钊鈴綔y(cè)量能實(shí)現(xiàn)對(duì)缸套的優(yōu)化配對(duì)。隨著科技的飛速發(fā)展，在科技發(fā)展的帶動(dòng)下計(jì)算機(jī)技術(shù)、測(cè)量技術(shù)也跟著飛速發(fā)展，活塞的自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)也相應(yīng)地得到了發(fā)展。目前，在國(guó)內(nèi)，由于自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)價(jià)格不菲，手工檢測(cè)還是一般的活塞生產(chǎn)廠家檢測(cè)活塞外圓尺寸的主要方法，只有極少數(shù)的生產(chǎn)廠家為了重點(diǎn)產(chǎn)品的的在線

13、檢測(cè)而引進(jìn)了發(fā)達(dá)國(guó)家研制出來的活塞自動(dòng)測(cè)量機(jī)。經(jīng)過查找資料，也發(fā)現(xiàn)了一些作者以及高校學(xué)生撰寫的一些有關(guān)活塞自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的論文，例如：采用電渦流位移傳感器和工控機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研制了缸套內(nèi)徑和活塞外徑測(cè)量裝置4。但是很少見到有關(guān)于活塞外圓尺寸自動(dòng)分組檢測(cè)系統(tǒng)的報(bào)道。在美國(guó)、德國(guó)、日本、英國(guó)等一些發(fā)達(dá)國(guó)家的一些著名的儀器測(cè)量公司已經(jīng)研制成功了多種型號(hào)的活塞外圓尺寸自動(dòng)檢測(cè)分組系統(tǒng)，并在世界上著名的活塞制造公司，如德國(guó)MAHLE和KS、英國(guó)AE、日本ART等公司廣泛應(yīng)用。1.3 課題的主要研究?jī)?nèi)容本課題的目的是通過研究，設(shè)計(jì)出一臺(tái)可以快速、準(zhǔn)確、便捷、可大規(guī)模推廣的用于活塞外圓尺寸分組檢測(cè)的儀器的設(shè)計(jì)

14、方案。本設(shè)計(jì)由活塞的定位設(shè)計(jì)、活塞外圓尺寸測(cè)量及分組的設(shè)計(jì)等部分組成。其中出現(xiàn)以下問題需要了解和解決：1、電動(dòng)機(jī)的選擇。2、活塞的定位方法。3、活塞外圓尺寸測(cè)量的方法。4、齒輪的選擇。5、軸承的選擇。6、軸的設(shè)計(jì)。7、檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。 課題的整體研究路線如下：1、 查閱相關(guān)資料，對(duì)活塞進(jìn)行深入的理解，為本課題的進(jìn)一步研究打下良好的基礎(chǔ)。2、 查閱有關(guān)資料并結(jié)合課題設(shè)計(jì)內(nèi)容確定電動(dòng)機(jī)、齒輪、軸承以及軸。3、運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)活塞定位進(jìn)行分析，并提出合理的定位方式。4、查閱相關(guān)資料并結(jié)合所學(xué)知識(shí)，對(duì)活塞外圓尺寸檢測(cè)裝置進(jìn)行分析，并確定檢測(cè)裝置及控制系統(tǒng)。5、在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要采用CAD軟件繪圖。2

15、 系統(tǒng)的總體方案本課題的目的是通過研究，設(shè)計(jì)出一臺(tái)可以快速、準(zhǔn)確、便捷、可大規(guī)模推廣的用于活塞外圓尺寸分組檢測(cè)的儀器的設(shè)計(jì)方案。本設(shè)計(jì)由活塞的定位設(shè)計(jì)、活塞外圓尺寸測(cè)量及分組的設(shè)計(jì)等部分組成。電動(dòng)機(jī)為整個(gè)系統(tǒng)提供動(dòng)力，如果電動(dòng)機(jī)選擇不合理，會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，所以，電動(dòng)機(jī)的選擇必須慎重。電動(dòng)機(jī)由交流、直流之分，其中交流電動(dòng)機(jī)又分為同步和異步電動(dòng)機(jī)，直流電動(dòng)機(jī)價(jià)格較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜現(xiàn)在應(yīng)用最多的是交流電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的類型、功率、轉(zhuǎn)速及外形結(jié)構(gòu)可以根據(jù)工作條件和載荷特點(diǎn)來選擇，由于本系統(tǒng)不需要太大轉(zhuǎn)速，并且所需功率較小，所以選用步進(jìn)電機(jī)?；钊亩ㄎ魂P(guān)系到系統(tǒng)檢測(cè)精度的高低，定位的設(shè)計(jì)是否合理還影響

16、系統(tǒng)的效率，因此，定位部分不可忽視本次設(shè)計(jì)的是活塞外圓尺寸分組檢測(cè)儀設(shè)計(jì)，只需要檢測(cè)活塞外圓直徑，可以依靠活塞本身來進(jìn)行定位，活塞的裙部可以用夾緊裝置夾緊，活塞的銷孔用伸縮桿的形式定位。軸承在本系統(tǒng)中起到支承軸的作用，軸承選擇的好壞，關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，馬虎不得,根據(jù)滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承二者的特點(diǎn)，選用滾動(dòng)軸承。在該系統(tǒng)中，軸的設(shè)計(jì)是非常重要的，它是保證整個(gè)系統(tǒng)檢測(cè)精度的一個(gè)關(guān)鍵因素，軸設(shè)計(jì)的不合理，整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的檢測(cè)精度都會(huì)隨之下降。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸，由于軸和軸承配合，算出軸承的尺寸之后就能確定軸的最小直徑，然后在根據(jù)工作臺(tái)的高度，設(shè)計(jì)出軸的長(zhǎng)度，其他尺寸可

17、以按照標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)。因?yàn)檎麄€(gè)裝置不需要承受太大的力，所以可以用方鋼焊接成一個(gè)整體支架，然后在支架的合理位置安裝上電動(dòng)機(jī)，那么系統(tǒng)總體的方案為：采用回轉(zhuǎn)式機(jī)械結(jié)構(gòu)，首先焊接一個(gè)整體支架，在支架上用螺栓連接一個(gè)立軸，通過軸承實(shí)現(xiàn)立軸和軸套的配合，軸套上安裝活塞夾具。活塞被夾具定位并在軸套的帶動(dòng)下運(yùn)動(dòng)到固定的檢測(cè)位，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的活塞檢測(cè)。檢測(cè)位置設(shè)有高精度傳感器，保證檢測(cè)精度。這樣就可以實(shí)現(xiàn)活塞外徑的自動(dòng)檢測(cè)和分組了。如圖2-1所示是系統(tǒng)的總體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。1.總體支架 2.軸套 3.保持架 4.立軸 5.粗定位部分 6.活塞 7. 傳感器 8.電路板盒圖2-1 系統(tǒng)總體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 電動(dòng)機(jī)的確定

18、結(jié)論活塞和缸套能不能完美的配合關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能，所以活塞的分組裝配很重要，但是目前在國(guó)內(nèi)還沒有很好的活塞外徑檢測(cè)系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)的目的就是設(shè)計(jì)出一臺(tái)能夠檢測(cè)活塞外圓尺寸的自動(dòng)檢測(cè)裝置。在整體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中需要考慮很多東西，比如說整個(gè)工作臺(tái)的穩(wěn)定性，如何能夠更好地保證活塞在測(cè)量過程的精度，各個(gè)零部件的選擇是否合理。在電動(dòng)機(jī)的選擇過程中，選擇什么樣的電動(dòng)機(jī)，以及為什么選擇它，還要考慮電動(dòng)機(jī)的功率是否合適，過大或者過小會(huì)有什么后果，最后要結(jié)合各個(gè)方面來最終確定電動(dòng)機(jī)。在設(shè)計(jì)關(guān)于整個(gè)系統(tǒng)的總的機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)，如何能夠使各個(gè)零部件協(xié)調(diào)的組裝到一起，這也是一個(gè)大的問題，如果設(shè)計(jì)的不合理那么檢測(cè)過程就不會(huì)順

19、利甚至有可能導(dǎo)致檢測(cè)的失敗。在研究活塞的定位時(shí)，才發(fā)現(xiàn)以前關(guān)于這方面的知識(shí)沒有學(xué)好，如何定位，如何夾緊等等這些東西不是隨便說的，而是要有理論依據(jù)。在設(shè)計(jì)齒輪中，牽扯到了很多計(jì)算，每一個(gè)值都必須準(zhǔn)確無誤，算錯(cuò)一個(gè)數(shù)據(jù)就有可能導(dǎo)致齒輪的設(shè)計(jì)不合理，在和軸的裝配中出現(xiàn)問題，所以齒輪的設(shè)計(jì)也是不可輕視的。在軸承的選擇中不僅要考慮是選擇滾動(dòng)軸承還是滑動(dòng)軸承，而且還要比較二者的優(yōu)缺點(diǎn)，并且根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求選擇最合適的那個(gè)。在對(duì)于軸的設(shè)計(jì)中，由于軸是要和軸承配合，所以軸就不能隨便設(shè)計(jì)，而是要考慮到軸承，其他方面的尺寸只需要按照規(guī)定要求即可。機(jī)械部分的設(shè)計(jì)在整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)中都是很重要的，不能忽視每一個(gè)細(xì)節(jié)，如果出現(xiàn)失誤，那么就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的失敗。由于專業(yè)限制，所學(xué)電的知識(shí)不多，所以有關(guān)于電的設(shè)計(jì)部分就知識(shí)簡(jiǎn)單的提了一下。  通過回顧本次設(shè)計(jì)的檢測(cè)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)了一些缺點(diǎn)，比如說設(shè)計(jì)的檢測(cè)速度是合理、工人如何去放活塞、檢測(cè)系統(tǒng)的精度是否準(zhǔn)確、工人怎樣來操作等問題，還需要進(jìn)一步的完善。致謝參考文獻(xiàn) 1楊幕升，窗體頂端窗體底端1