活塞外圓尺寸分組檢測儀設計

1、圖書分類號：密 級：畢業(yè)設計(論文)活塞外圓尺寸分組檢測儀設計Pistons outer annulus size packet design學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明： 所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用或參考的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標注。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。論文作者簽名： 日期：年月日學位論文版權協議書本人完全了解關于收集、保存、使用學位論文的規(guī)定，即：本校學生在學習期間所完成的學位論文的知

2、識產權歸所擁有。有權保留并向國家有關部門或機構送交學位論文的紙本復印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。可以公布學位論文的全部或部分內容，可以將本學位論文的全部或部分內容提交至各類數據庫進行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。論文作者簽名： 導師簽名：日期：年月日 日期：年月日摘要活塞是汽車發(fā)動機的“心臟”，不僅承受著交變的機械負荷，而且還承受熱負荷，是汽車發(fā)動機中工作條件最惡劣的一個重要零件。活塞的分組裝配是提高機械制造水平的一個重要手段。本課題設計的目的就是能夠實現對活塞外圓尺寸的自動檢測以及分組。該裝置的主要結構是一個立軸通過軸承和一個軸套相配合，動力

3、通過齒輪傳遞到軸套上，軸套上有活塞夾具。通過軸套的轉動將活塞一個個帶動到固定的檢測位。由高精度接觸式電感位移傳感器實現對活塞外徑尺寸的自動檢測，測量結果經放大轉換后傳到單片機，分析計算處理后確定尺寸所在組，然后微機發(fā)出控制命令驅動相應的汽缸將活塞分到相應的組中去。該裝置能夠快速準確的將活塞分組，并可以無級調節(jié)測量速度，提高了檢測精度和檢測效率。關鍵詞： 活塞；外圓尺寸；自動檢測AbstractAutomotive engine piston is the "heart", not only bear alternating mechanical load, but

4、 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 and packet s

5、ize.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 to achieve

6、 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 piston assig

7、ned 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1 緒論11.1 活塞

8、外圓尺寸分組檢測儀系統(tǒng)研究的意義11.2 國內外研究現狀11.3 課題的主要研究內容22 系統(tǒng)的總體方案33 電動機的確定43.1 電動機種類的選擇43.2 電動機型號的選擇43.2.1工作裝置所需功率Pw43.2.2電動機所需的輸出功率Po53.2.3選取電動機的額定功率Pm54 機械結構設計64.1機械結構總體設計64.2 活塞定位設計64.3 檢測部分定位設計84.4 齒輪的設計84.4.1選定齒輪類型84.4.2齒面接觸疲勞強度設計    84.4.3計算小齒輪傳遞的轉矩 94.4.4計算應力循環(huán)次數94.4.5計算接觸疲勞許用應力94

9、.4.6計算載荷系數104.4.7按齒根彎曲強度進行設計114.4.8幾何尺寸的計算124.5 軸承的選擇124.6 軸的設計144.6.1 計算軸所受的力144.6.2 初步確定軸的最小直徑155 檢測與控制系統(tǒng)的設計165.1幾種活塞檢測的介紹165.1.1活塞的接觸式檢測165.1.2活塞的非接觸式檢測165.2 傳感器的選擇175.3單片機系統(tǒng)的設計175.4 控制面板的設計18結論19致謝20參考文獻 211 緒論1.1 活塞外圓尺寸分組檢測儀系統(tǒng)研究的意義隨著人類社會和自動化程度的日益提高，內燃機這一可以動的動力源已經廣泛應用于人類生存和生活的各個領域?；钊瞧嚢l(fā)動機的

10、“心臟”，承受交變的機械負荷和熱負荷，是發(fā)動機中工作條件最惡劣的關鍵零部件之一1?，F代活塞質量的控制和改善，其目的是為了讓讀者正確的理解和應用各種產品的情況2。因為工作狀態(tài)下活塞直接和高溫氣體接觸，瞬時溫度可達2500K以上?；钊谶@種工作條件下對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被設計成一個非正圓形，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)動機內正常工作的時候其外圓近似正圓，但是活塞在非工作條件下外圓的橫剖面是長短徑之比很小的橢圓。還有就是活塞在裝

11、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有突出優(yōu)點并且可行的辦法。在國內，活塞外圓尺寸的檢測一般都是靠工人手工檢測，也就是說，在一批活塞中，工人用V形塊和千分尺一個一個的測量，但是人工檢測這種方法不僅使測量結果的精度低、誤差大，而且還很大的延長工作時間以及浪費工人的勞動力。因此，開發(fā)出一款出可以快速、準確的檢測活塞外圓尺寸的自動分組檢測裝置是非常迫切的?；钊麢z測技術已經慢慢從手工檢測向活塞自動檢測方向發(fā)展，但由于檢測裝置的復雜性及成本的問題，使得先進的檢測裝置未能得到普及。所以在設計活塞檢測裝置時，應考慮到成本問

12、題以及能否適用于大多數活塞生產廠家。正確認識檢測設備的優(yōu)缺點以及檢測存在的常見問題，對于我國提高檢測活塞質量的水平具有重要意義。1.2 國內外研究現狀窗體頂端窗體底端活塞的質量不僅取決于加工質量，而且也取決于檢測質量，因此，準確、經濟而又快速地檢測活塞質量在汽車工業(yè)發(fā)展中顯得尤為重要3 ?；钊鈴綔y量能實現對缸套的優(yōu)化配對。隨著科技的飛速發(fā)展，在科技發(fā)展的帶動下計算機技術、測量技術也跟著飛速發(fā)展，活塞的自動檢測技術也相應地得到了發(fā)展。目前，在國內，由于自動測量系統(tǒng)價格不菲，手工檢測還是一般的活塞生產廠家檢測活塞外圓尺寸的主要方法，只有極少數的生產廠家為了重點產品的的在線檢測而引進了發(fā)達國家研制

13、出來的活塞自動測量機。經過查找資料，也發(fā)現了一些作者以及高校學生撰寫的一些有關活塞自動測量系統(tǒng)的論文，例如：采用電渦流位移傳感器和工控機數據采集系統(tǒng)研制了缸套內徑和活塞外徑測量裝置4。但是很少見到有關于活塞外圓尺寸自動分組檢測系統(tǒng)的報道。在美國、德國、日本、英國等一些發(fā)達國家的一些著名的儀器測量公司已經研制成功了多種型號的活塞外圓尺寸自動檢測分組系統(tǒng)，并在世界上著名的活塞制造公司，如德國MAHLE和KS、英國AE、日本ART等公司廣泛應用。1.3 課題的主要研究內容本課題的目的是通過研究，設計出一臺可以快速、準確、便捷、可大規(guī)模推廣的用于活塞外圓尺寸分組檢測的儀器的設計方案。本設計由活塞的定位

14、設計、活塞外圓尺寸測量及分組的設計等部分組成。其中出現以下問題需要了解和解決：1、電動機的選擇。2、活塞的定位方法。3、活塞外圓尺寸測量的方法。4、齒輪的選擇。5、軸承的選擇。6、軸的設計。7、檢測系統(tǒng)的設計方法。 課題的整體研究路線如下：1、 查閱相關資料，對活塞進行深入的理解，為本課題的進一步研究打下良好的基礎。2、 查閱有關資料并結合課題設計內容確定電動機、齒輪、軸承以及軸。3、運用所學知識對活塞定位進行分析，并提出合理的定位方式。4、查閱相關資料并結合所學知識，對活塞外圓尺寸檢測裝置進行分析，并確定檢測裝置及控制系統(tǒng)。5、在結構設計中，主要采用CAD軟件繪圖。2 系統(tǒng)的總體方案本課題的

15、目的是通過研究，設計出一臺可以快速、準確、便捷、可大規(guī)模推廣的用于活塞外圓尺寸分組檢測的儀器的設計方案。本設計由活塞的定位設計、活塞外圓尺寸測量及分組的設計等部分組成。電動機為整個系統(tǒng)提供動力，如果電動機選擇不合理，會影響到整個系統(tǒng)的運行，所以，電動機的選擇必須慎重。電動機由交流、直流之分，其中交流電動機又分為同步和異步電動機，直流電動機價格較高，結構復雜現在應用最多的是交流電動機。電動機的類型、功率、轉速及外形結構可以根據工作條件和載荷特點來選擇，由于本系統(tǒng)不需要太大轉速，并且所需功率較小，所以選用步進電機。活塞的定位關系到系統(tǒng)檢測精度的高低，定位的設計是否合理還影響系統(tǒng)的效率，因此，定位部

16、分不可忽視本次設計的是活塞外圓尺寸分組檢測儀設計，只需要檢測活塞外圓直徑，可以依靠活塞本身來進行定位，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，關系到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，馬虎不得,根據滾動軸承和滑動軸承二者的特點，選用滾動軸承。在該系統(tǒng)中，軸的設計是非常重要的，它是保證整個系統(tǒng)檢測精度的一個關鍵因素，軸設計的不合理，整個測量系統(tǒng)的檢測精度都會隨之下降。軸的結構設計包括設計出軸的合理外形和全部結構尺寸，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，然后在根據工作臺的高度，設計出軸的長度，其他尺寸可以按照標準來設計。因為整

17、個裝置不需要承受太大的力，所以可以用方鋼焊接成一個整體支架，然后在支架的合理位置安裝上電動機，那么系統(tǒng)總體的方案為：采用回轉式機械結構，首先焊接一個整體支架，在支架上用螺栓連接一個立軸，通過軸承實現立軸和軸套的配合，軸套上安裝活塞夾具。活塞被夾具定位并在軸套的帶動下運動到固定的檢測位，實現連續(xù)的活塞檢測。檢測位置設有高精度傳感器，保證檢測精度。這樣就可以實現活塞外徑的自動檢測和分組了。如圖2-1所示是系統(tǒng)的總體機械結構設計圖。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)總體機械結構設計 3 電動機的確定結論活塞和缸套能不能完美

18、的配合關系到發(fā)動機的整體性能，所以活塞的分組裝配很重要，但是目前在國內還沒有很好的活塞外徑檢測系統(tǒng)，本設計的目的就是設計出一臺能夠檢測活塞外圓尺寸的自動檢測裝置。在整體系統(tǒng)的設計過程中需要考慮很多東西，比如說整個工作臺的穩(wěn)定性，如何能夠更好地保證活塞在測量過程的精度，各個零部件的選擇是否合理。在電動機的選擇過程中，選擇什么樣的電動機，以及為什么選擇它，還要考慮電動機的功率是否合適，過大或者過小會有什么后果，最后要結合各個方面來最終確定電動機。在設計關于整個系統(tǒng)的總的機械結構時，如何能夠使各個零部件協調的組裝到一起，這也是一個大的問題，如果設計的不合理那么檢測過程就不會順利甚至有可能導致檢測的失

19、敗。在研究活塞的定位時，才發(fā)現以前關于這方面的知識沒有學好，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。在設計齒輪中，牽扯到了很多計算，每一個值都必須準確無誤，算錯一個數據就有可能導致齒輪的設計不合理，在和軸的裝配中出現問題，所以齒輪的設計也是不可輕視的。在軸承的選擇中不僅要考慮是選擇滾動軸承還是滑動軸承，而且還要比較二者的優(yōu)缺點，并且根據本設計的要求選擇最合適的那個。在對于軸的設計中，由于軸是要和軸承配合，所以軸就不能隨便設計，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。機械部分的設計在整個檢測系統(tǒng)中都是很重要的，不能忽視每一個細節(jié)，如果出現失誤，那么就會導致整個檢測系統(tǒng)的失敗。由于專業(yè)限制，所學電的知識不多，所以有關于電的設計部分就知識簡單的提了一下。  通過回顧本次設計的檢測系統(tǒng)，發(fā)現了一些缺點，比如說設計的檢測速度是合理、工人如何去放活塞、檢測系統(tǒng)的精度是否準確、工人怎樣來操作等問題，還需要進一步的完善。致謝參考文獻 1楊幕升，窗體頂端窗體底端1鞏