連桿端孔軸線平行度自動(dòng)檢測(cè)儀設(shè)計(jì)說明書[帶圖紙]

1、<p>　　連桿端孔軸線平行度自動(dòng)檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué) 生：管 超</p><p><b>　　指導(dǎo)老師：周光永</b></p><p>　　(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128)</p><p>　　摘 要：連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)的主要傳力構(gòu)件之一，常處于高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此要求與其它

2、零件間具有較高的配合精度。因而連桿檢測(cè)成了生產(chǎn)中頻繁而又不可缺少的環(huán)節(jié)。連桿平行度測(cè)量?jī)x是專門為檢測(cè)汽車連桿而設(shè)計(jì)的專用測(cè)量工具，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高。連桿兩端孔的平行度的要求比較高，如果平行度差，就會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音大，耗油量大，摩擦大，磨損快，這就要求工件必須有很高的平行度。本設(shè)計(jì)是由機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)所組成。包括齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及選擇，滾珠絲杠的設(shè)計(jì)及選擇，步進(jìn)電機(jī)的選擇和裝置中機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，有關(guān)測(cè)試系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)及選擇

3、。本文主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容是機(jī)械的部分。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 連桿; 平行度; 檢測(cè)</p><p>　　The Design of The Connecting Rod Hole Parallel to The Axis of Automatic D

4、etector</p><p>　　Author: Guan Chao</p><p>　　Tutor: Zhou Guangyong</p><p>　　(Oriental Science ＆Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)</p><p&

5、gt;　　Abstract：The connecting rod is one of main power transmission components of motor engine which is always moving in high speed. Therefore, it requests a highly connection with other components. Thus the connecting ro

6、d has become a frequent and indispensable part of the production. The connecting rod parallelism measuring instrument is specially designed for measuring automobile connecting rod , which has a simple structure and a hi

7、gh measuring accuracy. The center line parallelism of the car’s l</p><p>　　Key words：Connecting rod; parallelism; examination</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要………

8、…………………………………………………………………1</p><p>　　關(guān)鍵詞……………………………………………………………………………1</p><p>　　1 前言…………………………………………………………………………………2</p><p>　　2 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的要求 ………………………………………………………………………3 <

9、/p><p>　　2.1 減少運(yùn)動(dòng)件的摩擦阻力……………………………………………………3 </p><p>　　2.2 提高傳動(dòng)的精度和剛度………………………………………………………3</p><p>　　2.3 減少傳動(dòng)慣量……………………………………………………………4</p><p>　　3 滾珠絲杠的選擇 …………………………………………

10、……………………………4</p><p>　　3.1 概述……………………………………………………………………………4</p><p>　　3.2 滾珠絲桿的安裝………………………………………………………………4</p><p>　　3.3 滾珠絲桿的潤(rùn)滑及防護(hù)………………………………………………………5</p><p>　　3.4 滾珠絲桿

11、的設(shè)計(jì)與計(jì)算………………………………………………………6</p><p>　　4 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 …………………………………………………………………8</p><p>　　4.1 齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算……………………………………………………………8</p><p>　　4.2 確定齒輪模數(shù)及有關(guān)尺寸……………………………………………………8</p>&

12、lt;p>　　4.3 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算………………………………………………………………9 </p><p>　　5 步進(jìn)電機(jī)的選擇………………………………………………………………………10</p><p>　　5.1 概述…………………………………………………………………………10</p><p>　　5.2 步

13、進(jìn)電機(jī)的工作原理…………………………………………………………10</p><p>　　5.3 步進(jìn)電機(jī)的選擇………………………………………………………………11</p><p>　　6 液壓夾具的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………12</p><p>　　6.1 液壓夾具的液壓基本回路…………………………………………………12</p&g

14、t;<p>　　6.2 液壓元件的選擇……………………………………………………………12</p><p>　　6.2.1 油泵的選擇……………………………………………………………12</p><p>　　6.2.2 液壓閥的選擇…………………………………………………………13</p><p>　　6.2.3 管道尺寸的確定………………………………………

15、……………13</p><p>　　6.2.4 油箱容量的確定……………………………………………………14</p><p>　　6.2.5 濾油器的選擇…………………………………………………………14</p><p>　　6.2.6 壓力表的選擇…………………………………………………………14</p><p>　　6.2.7 換向閥的選擇……

16、……………………………………………………14</p><p>　　7 傳感器的選擇及測(cè)量原理……………………………………………………14</p><p>　　8 連桿平行度的誤差分析及計(jì)算………………………………………………15</p><p>　　9經(jīng)濟(jì)分析……………………………………………………………………16</p><p>　　10結(jié)

17、 論……………………………………………………………………………16</p><p>　　參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………17</p><p>　　致謝………………………………………………………………………………………18 </p><p><b>　　1 前言</b></p><p>

18、　　連桿是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的主要傳力構(gòu)件之一，常處于高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此要求與其它零件間具有較高的配合精度。在實(shí)際生產(chǎn)中常采用放大孔徑公差帶制造，通過分組裝配滿足配合精度要求，因而連桿檢測(cè)成了生產(chǎn)中頻繁而又不可缺少的環(huán)節(jié)。目前我國(guó)連桿檢測(cè)常采用兩種方法，一種是采用國(guó)產(chǎn)氣動(dòng)測(cè)量?jī)x檢測(cè)兩端孔孔徑值，并同時(shí)測(cè)出兩者的中心距，而對(duì)平行度和交叉度則采用手工檢測(cè)方法；另一種采用進(jìn)口氣動(dòng)量?jī)x直接監(jiān)測(cè)5-6個(gè)參數(shù)。連桿平行度測(cè)量?jī)x是專門為測(cè)量汽車連桿而設(shè)計(jì)的專

19、用測(cè)量工具。要求其簡(jiǎn)單輕便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高，且測(cè)量過程要求自動(dòng)化，是機(jī)電一體化方面上的設(shè)計(jì)題目。 </p><p><b>　　圖1 連桿零件圖</b></p><p>　　Fig 1 Diagram of the connecting rod components</p><p>　

20、　連桿平行度測(cè)量?jī)x是專門用來檢測(cè)連桿平行度的檢測(cè)設(shè)備，它避免了手工檢測(cè)可能帶來的人為因素導(dǎo)致的誤差，極大地提高了檢測(cè)效率，同時(shí)也提高了檢測(cè)的精度。近些年隨著我國(guó)汽車行業(yè)的快速發(fā)展，檢測(cè)技術(shù)也是突飛猛進(jìn)。通過自主研發(fā)、引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)、與國(guó)外公司合資、合作等方式，迅速提高了國(guó)內(nèi)的檢測(cè)水平，基本滿足了使用要求。</p><p>　　目前開發(fā)研制成功的連桿綜合檢測(cè)儀器，將先進(jìn)的傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、誤差處理技術(shù)及控制技

21、術(shù)融入到整臺(tái)設(shè)備中，利用比較測(cè)量的方法對(duì)連桿主要參數(shù)進(jìn)行綜合測(cè)量，與傳統(tǒng)的利用三座標(biāo)測(cè)量機(jī)的方法相比[1]，測(cè)量效率高、精度高、成本低，是企業(yè)用來對(duì)連桿的產(chǎn)品質(zhì)量控制、委外產(chǎn)品驗(yàn)收、工序間檢查的理想測(cè)試設(shè)備。</p><p>　　其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2。圖 1-2 連桿平行度測(cè)量?jī)x立體圖</p><p>　　Fig1-2 Parallel measuring inst

22、rument of stereo</p><p>　　圖 2 連桿平行度測(cè)量?jī)x立體圖</p><p>　　Fig2 Three-dimensional diagram of the connecting rod parallel measuring instrument</p><p><b>　　2 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的要求</b></p>

23、;<p>　　連桿平行度測(cè)試的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是數(shù)字控制的直接對(duì)象，被測(cè)試的連桿的平行度的精度肯定會(huì)受到進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。為此，在設(shè)計(jì)進(jìn)給系統(tǒng)時(shí)，充分注意減少摩擦，提高傳動(dòng)精度和剛度[2]，消除傳動(dòng)間隙，以及減少運(yùn)動(dòng)件的慣性。</p><p>　　2.1 減少運(yùn)動(dòng)件的摩擦阻力</p><p>　　摩擦阻力主要來源與傳動(dòng)系統(tǒng)的導(dǎo)軌和絲杠。因此，為絲杠和導(dǎo)軌的滾動(dòng)是

24、減少摩擦的重要措施。</p><p>　　2.2 提高傳動(dòng)的精度和剛度</p><p>　　因?yàn)樵谶M(jìn)給系統(tǒng)中，采用滾珠絲杠螺母和支撐結(jié)構(gòu)是決定其傳動(dòng)精度和剛度的主要部件，故必須保證它們的加工精度。對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)尤其如此，此外，還可以用合理的預(yù)緊力來夾緊以消除滾珠絲杠螺母副的軸向傳動(dòng)間隙，是支撐絲杠的軸承預(yù)緊以提高支撐的結(jié)構(gòu)剛度，這些措施有利于提高傳動(dòng)精度。</p>&l

25、t;p>　　2.3 減少傳動(dòng)慣量</p><p>　　在滿足傳動(dòng)強(qiáng)度和剛度的要求下應(yīng)盡可能將各元件進(jìn)行合理的配置，并減少它們的慣量。</p><p><b>　　3 滾珠絲杠的選擇</b></p><p><b>　　3.1 概述</b></p><p>　　滾珠絲杠螺母副是回轉(zhuǎn)與直線運(yùn)動(dòng)相互

26、轉(zhuǎn)換的新型傳動(dòng)裝置。其原理如圖。在絲杠和螺母上加工有弧型的螺絲槽，當(dāng)它們套在一起是形成了螺絲滾道，并在滾道內(nèi)裝滿滾珠，當(dāng)絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩者發(fā)生軸向位移，而滾珠則沿滾道滾動(dòng)，螺母螺絲槽兩端用回珠管連接，使?jié)L珠能周而復(fù)始的循環(huán)，采用滾珠絲杠提高了機(jī)構(gòu)的效率和傳動(dòng)精度[3]，所以一般精度較高的系統(tǒng)中采用滾珠絲杠來傳動(dòng)。我設(shè)計(jì)的連桿中心孔平行度測(cè)量?jī)x的傳動(dòng)系統(tǒng)就采用了滾珠絲杠，以增加系統(tǒng)的傳動(dòng)效率，運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性及壽命。 3.2 滾珠

27、絲杠的安裝</p><p>　　連桿平行度測(cè)量?jī)x的進(jìn)給系統(tǒng)要獲得較高的傳動(dòng)精度除了加強(qiáng)滾珠絲杠螺母本身的剛度外，滾珠絲杠正確的安裝及其支撐的結(jié)構(gòu)剛度也是不可忽視的因素。為了提高支撐的軸向剛度，選擇適當(dāng)?shù)臐L動(dòng)軸承也是十分重要的，一般采用兩種組合方式：一種是把向心軸承和錐軸承組合使用，其支撐方案，可有以下幾種：</p><p>　?。?） 一端裝止推軸承</p><p>

28、;　　這種安裝方式因?yàn)樗休d能力小，剛度低，所以一般用于短絲杠。</p><p>　?。?） 一端裝止推軸承，另一端裝向心球軸承</p><p>　　這種安裝用于滾珠絲杠較長(zhǎng)時(shí)，一端裝止推軸承固定外，另一端再裝向心球軸承，這時(shí)需注意止推軸承要遠(yuǎn)離熱源和絲杠上的常用段，以減小絲杠變形的影響。</p><p>　?。?） 兩端裝止推軸承</p><p

29、>　　把止推軸承裝在滾珠絲杠的兩端，并施加預(yù)緊力，這樣有助于提高剛度，但這種安裝方式對(duì)絲杠的熱伸縮較為敏感。</p><p>　?。?） 兩端裝推力軸承及向心球軸承</p><p>　　這種結(jié)構(gòu)方式不能精確的預(yù)先測(cè)定預(yù)緊力[4]，預(yù)緊力大小是由絲杠的溫度變形轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生的。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中由于滾珠絲杠只是帶動(dòng)測(cè)頭部分往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以軸向力并不是太大，

30、故兩端只采用球軸承支撐。</p><p>　　圖3 內(nèi)循環(huán)反向器式</p><p>　　Fig3 Inner loop Inverter type</p><p>　　3.3 滾珠絲杠的潤(rùn)滑及防護(hù)</p><p><b>　?。?） 潤(rùn)滑</b></p><p>　　使用潤(rùn)滑劑可以提高滾珠絲杠的

31、耐磨性和傳動(dòng)效率，潤(rùn)滑劑有固體和液體兩種，液體潤(rùn)滑可用20號(hào)或30號(hào)機(jī)油，90～180號(hào)透平油或140號(hào)主軸油。固體潤(rùn)滑可用高壓潤(rùn)滑脂或鋰基潤(rùn)滑脂根據(jù)本裝置要求簡(jiǎn)單的特點(diǎn)[5]，故使用固體潤(rùn)滑，使用兩種潤(rùn)滑脂均可使用時(shí)，潤(rùn)滑脂直接加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內(nèi)。</p><p><b>　　（2） 防護(hù)</b></p><p>　　絲杠預(yù)緊后，軸向間隙小，當(dāng)硬質(zhì)灰

32、或污物等落入螺紋滾道內(nèi)就會(huì)妨礙滾珠的運(yùn)轉(zhuǎn)，并加快磨損，常用的防護(hù)裝置有：</p><p>　　(a)密封圈：密封圈裝在螺母的兩端。有接觸式和非接觸式兩種，接觸式的彈性密封圈，用耐油橡膠和尼龍制成，其內(nèi)孔做成與絲杠螺紋滾道相配合的開頭即與螺紋滾 道相結(jié)合，這類密封的防塵效果好，但有接觸壓力會(huì)使摩擦力矩加大，非接觸式密封圈用聚乙烯等塑料材料制成，其內(nèi)孔與絲杠螺紋滾道相反，并稍有間隙且不會(huì)增加摩 擦力，但防塵效果較

33、差。</p><p>　　(b)防護(hù)罩：防護(hù)罩有錐形套管，伸縮管，也有折疊式的防護(hù)罩。對(duì)防護(hù)罩的要求是：耐油、耐腐蝕、耐高溫和耐用。</p><p>　　根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求選用接觸式彈性密封圈進(jìn)行防護(hù)。</p><p>　　3.4 滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　?。?）滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　對(duì)于

34、三角形導(dǎo)軌或綜合導(dǎo)軌</p><p><b>　　(1)</b></p><p>　　Px、Pz——X、Z方向上的切削力。</p><p>　　f’——導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)。</p><p>　　k——考慮顛覆力拒影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)。</p><p>　　對(duì)于本裝置k＝1.15 G＝30kg&

35、lt;/p><p>　　f’＝0.16 Px＝Pz＝0</p><p>　　則 p＝0.16309.8＝47.04N</p><p>　　根據(jù) pQ0 Q0＝最大動(dòng)載荷</p><p>　　選取公稱直徑 d＝32</p><p><b>　　滾珠直徑</b></p>

36、<p><b>　　(2)</b></p><p><b>　　螺距 P＝5mm</b></p><p>　　螺紋升角 ＝2°51′</p><p>　　額定靜載荷 C0a＝30150N</p><p>　　額定動(dòng)載荷 Ca＝10900N</p><

37、;p><b>　　接觸角 ＝45°</b></p><p>　　螺紋滾道半徑 rs＝（1.25-0.65）Dw＝0.63.175＝1.905mm</p><p>　　偏心距 e＝（rs－Dw/2）sin＝0.225</p><p>　　螺桿大徑 d＝dm－（0.2－0.5）Dw＝31.27mm</p>&l

38、t;p>　　螺桿小徑 d1＝dm+2e－2rs＝28.64mm</p><p>　　螺桿接觸點(diǎn)直徑 dk＝dm－Dwcos＝29.74mm</p><p>　　螺桿牙頂圓角半徑 ra＝（0.1－0.15）Dw＝0.381</p><p>　　螺母螺紋大徑 D＝dm－2e+2rm</p><p>　　螺母螺紋小徑 D＝dm+0.

39、5（dm－d）＝32.37mm</p><p><b>　　預(yù)緊力計(jì)算：</b></p><p>　　滾珠和螺紋滾道由于受軸向力的作用而產(chǎn)生軸向變形在彈性范圍內(nèi)[6]，根據(jù)赫茲公式</p><p><b>　　(3)</b></p><p>　　K——與滾道的曲率半徑、材料的彈性模量有關(guān)。對(duì)于確定絲

40、杠，K為常數(shù)。</p><p>　　如圖所示。設(shè)對(duì)螺母A、B施加預(yù)緊力P0向?qū)?yīng)變形，當(dāng)外加軸向載荷為P時(shí)，螺母B產(chǎn)生了，則</p><p><b>　　0057</b></p><p>　　當(dāng)時(shí)，這時(shí)螺母A中滾珠和滾道剛好接觸，因此要保證絲杠在最大軸向載荷Pmin作用下無間隙[7]，則P0定要滿足一定的關(guān)系：</p><p

41、>　　當(dāng) 時(shí) </p><p>　　則螺母B變形為 </p><p>　　因?yàn)?(4)</p><p>　　所以

42、 (5)</p><p><b>　　于是 </b></p><p>　　則為使螺母和絲杠之間不出現(xiàn)間隙，應(yīng)使預(yù)緊力近似等于最大軸向載荷的1/3。P0過小不能保證無間隙傳動(dòng)，P0過大會(huì)降低傳動(dòng)效率和承載能力。</p><p><b>　?。?）剛度驗(yàn)算</b></p>&l

43、t;p>　　滾珠絲杠是精密的傳動(dòng)元件，它在軸向的作用下將產(chǎn)生伸長(zhǎng)或縮短，這將引起絲杠導(dǎo)程的變化，根據(jù)公式滾珠絲杠在（“+”號(hào)用于拉伸，“—”號(hào)用于壓縮）工作載荷P和扭矩M的共同作用下[8]，引起每一個(gè)導(dǎo)程變形量L為</p><p><b>　　(6)</b></p><p><b>　　P——工作載荷</b></p><

44、p>　　L——滾珠絲杠的基本導(dǎo)程[9]</p><p>　　E——彈性模量。對(duì)于鋼E＝21106（N/cm2）</p><p>　　F——滾珠絲杠的截面積</p><p><b>　　M——扭矩</b></p><p>　　G——切變模量。對(duì)于鋼</p><p>　　Jc—— 截面積慣性矩。

45、對(duì)于本設(shè)計(jì)</p><p>　　4 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　齒輪傳動(dòng)是應(yīng)用非常廣泛的一種機(jī)械傳動(dòng)，各種裝置幾乎都離不開齒輪傳動(dòng)，在數(shù)控傳動(dòng)裝置中，步進(jìn)電機(jī)常通過齒輪傳動(dòng)裝置傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，并使電動(dòng)機(jī)和螺旋傳動(dòng)副之間的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速得以匹配，因此齒輪傳動(dòng)是設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)械的一個(gè)重要的組成部分。由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一般較高，而機(jī)械系統(tǒng)的移動(dòng)速度有時(shí)不能太高，變化范圍不能太大，故往往用齒輪傳動(dòng)

46、裝置將電動(dòng)機(jī)輸出軸的高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為負(fù)載軸的低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩。當(dāng)用齒輪作為進(jìn)給裝置時(shí)，需要滿足以下技術(shù)要求：</p><p>　　大齒輪折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小。</p><p><b>　　剛度大。</b></p><p><b>　　無間隙。</b></p><p><b>　　

47、噪聲低。</b></p><p>　　4.1 齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算</p><p>　　因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)步距角 t＝5cm要實(shí)現(xiàn)脈沖當(dāng)量</p><p>　　0.01mm/step在傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)加一對(duì)齒輪降速傳動(dòng)，齒輪的傳動(dòng)比[10]</p><p><b>　　(7)</b></p><p&g

48、t;　　選Z1＝24 Z2＝50</p><p>　　4.2 確定齒輪模數(shù)及有關(guān)尺寸</p><p>　　因傳動(dòng)的扭矩較小，取模數(shù)m＝1.5</p><p><b>　　有關(guān)尺寸：</b></p><p><b>　　齒寬b＝9mm </b></p><p>　　d1

49、＝mz＝1.524＝36mm </p><p>　　d2＝mz＝1.550＝75mm </p><p>　　da1＝d1+2m＝36+21.5＝39mm </p><p>　　da2＝d2+2m＝75+21.5＝78mm </p><p>　　df1＝d1－21.25m＝32.25mm </p><p>　　

50、df2＝d2－21.25m＝71.25mm </p><p>　　4.3 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算公式得</p><p><b>　　(8)</b></p><p>　　式中 Jd——折算到電動(dòng)機(jī)軸的慣性負(fù)載（kg/cm2）</p><p>　　J1——齒輪Z

51、1的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg/cm2）</p><p>　　J2——齒輪Z2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg/cm2）</p><p>　　J3——滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg/cm2）</p><p>　　M——移動(dòng)部件的質(zhì)量（kg）</p><p>　　對(duì)材料為鋼的圓柱零件傳動(dòng)慣量可按下式計(jì)算[11]</p><p>　　J＝0.7810－3D

52、4L (9)</p><p>　　D——圓柱零件直徑（mm）</p><p>　　L——零件長(zhǎng)度（cm）</p><p>　　J1＝0.7810－33.540.9＝0.0153（kg·cm2）</p><p>　　J2＝0.7810－37.540.9＝2.221（kg·cm2

53、）</p><p>　　J3＝0.7810－33.2430＝2.455（kg·cm2）</p><p>　　電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小可以忽略[12]，則</p><p>　?。╧g·cm2） (10)</p><p>　　5 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p><b>　　5.1 概述&

54、lt;/b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)也叫脈沖電動(dòng)機(jī)，是將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的角位移的電磁機(jī)械裝置，是一種輸入與輸出數(shù)字的脈沖對(duì)應(yīng)的增量驅(qū)動(dòng)元件[13]。當(dāng)給步進(jìn)電機(jī)一個(gè)電脈沖信號(hào)，不僅電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角，如按一定規(guī)律給步進(jìn)電機(jī)一串連續(xù)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)便一步步地連續(xù)旋轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)具有如下特點(diǎn)：</p><p>　　位移量與輸入電脈沖數(shù)具有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，步距誤差不會(huì)積累。&l

55、t;/p><p>　　穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速與控制脈沖的頻率有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系。</p><p>　　控制性能好，在一定的頻率下，能按控制脈沖的要求快速啟動(dòng)，停止或反轉(zhuǎn)。改變控制脈沖的頻率，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就隨著變化，并在很寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)。</p><p>　　控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，工作可靠，成本低，但其控制精度受步距角控制。所以步進(jìn)電機(jī)可廣泛應(yīng)用于數(shù)模轉(zhuǎn)換，速度控制和位置控制系統(tǒng)中，

56、是開環(huán)控制系統(tǒng)中的理想執(zhí)行元件。</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的類型很多，按其工作原理分為反應(yīng)式、永磁式、永磁感應(yīng)式、滾切式以及若干混合式。按勵(lì)磁相數(shù)，有3相、4相、5相、6相甚至8相，按其規(guī)律分為快速電機(jī)和功率電機(jī)。</p><p>　　5.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理</p><p>　　如圖所示是圓周分相徑向氣隙的3相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，定子上有6個(gè)磁極，每

57、相2個(gè)，轉(zhuǎn)子由軟磁材料制成，上面沒有繞組，定子磁極和轉(zhuǎn)子上有很多小齒，齒數(shù)和通電循環(huán)拍數(shù)決定了電機(jī)的步距角。</p><p>　　反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的工作原理與反應(yīng)式同步電機(jī)一樣，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩是靠定子磁極與轉(zhuǎn)子間的磁極和切向分力產(chǎn)生的，當(dāng)定子上A相繞組通電時(shí)，由于磁場(chǎng)力使磁組減少，因此轉(zhuǎn)子上離A相磁極相對(duì)的位置，當(dāng)A相斷電，受B相繞組所建立的磁場(chǎng)影響最大時(shí)，轉(zhuǎn)子齒2和4在磁場(chǎng)力的作用下，逆時(shí)針轉(zhuǎn)到和B相磁極相對(duì)的位

58、置，即轉(zhuǎn)子前進(jìn)一步。同樣當(dāng)B相斷電，而C相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子又在磁場(chǎng)力的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)一步，使轉(zhuǎn)子1、3齒與C相磁極對(duì)齊，由此可見，按A-B-C-A 順序通電時(shí)，電機(jī)便一步步地轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)的步距角 是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一步所轉(zhuǎn)過的角度，由此可見</p><p><b>　　(11)</b></p><p><b>　　z——轉(zhuǎn)子齒數(shù)</b></p>

59、<p>　　ma——通電循環(huán)拍數(shù)</p><p>　　5.3 步進(jìn)電機(jī)的選擇</p><p>　　本設(shè)計(jì)中步進(jìn)電機(jī)的選擇：</p><p><b>　　電機(jī)的步距角</b></p><p><b>　　取系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量：</b></p><p>　　初選步進(jìn)電機(jī)

60、的步距角：</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)力矩的計(jì)算</p><p>　　設(shè)步進(jìn)電機(jī)等效負(fù)載力矩為T，負(fù)載力為P。根據(jù)能量守恒定律，電機(jī)所做的功與負(fù)載所做的功有如下的關(guān)系：</p><p><b>　　(12)</b></p><p>　　式中 ——電機(jī)轉(zhuǎn)角</p><p><b&g

61、t;　　——機(jī)械傳動(dòng)效率</b></p><p>　　S——移動(dòng)部件的相應(yīng)位移</p><p><b>　　若取 則</b></p><p>　　且 P＝Ps+（G+Pz）</p><p>　　所以 (N·cm) (13

62、)</p><p>　　Ps——移動(dòng)部件負(fù)載</p><p><b>　　G——移動(dòng)部件重量</b></p><p>　　Pz——與重力方向一致的作用在移動(dòng)部件上的負(fù)載力</p><p><b>　　——導(dǎo)軌摩擦系數(shù)</b></p><p><b>　　——電機(jī)步距

63、角</b></p><p>　　T——電機(jī)軸負(fù)載系數(shù)</p><p>　　本設(shè)計(jì)中?。?.03（淬火鋼滾珠導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)） ＝0.93，</p><p>　　則 （N·cm）</p><p>　　若不考慮啟動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件慣性的影響，則啟動(dòng)力矩</p>&

64、lt;p><b>　　(14)</b></p><p><b>　　取安全系數(shù)為0.3</b></p><p><b>　　則啟動(dòng)力矩</b></p><p><b>　　（N·cm）</b></p><p>　　對(duì)于工作方式為三相六拍的步

65、進(jìn)電機(jī)</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的最高工作效率</p><p><b>　　（N·cm）</b></p><p><b>　　(15)</b></p><p><b>　　表4 電機(jī)有關(guān)參數(shù)</b></p><p>　　Fig4 Relat

66、ed Parameters of Motor</p><p>　　6 液壓夾具的設(shè)計(jì) </p><p>　　6.1 液壓夾具的液壓基本回路</p><p>　　根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]得知，本設(shè)計(jì)的要求選用定壓回路，一般用定量泵供油，供油率一般為Q=8L/min左右。當(dāng)壓力達(dá)到預(yù)定的要求壓力時(shí)[14]，溢流閥3自動(dòng)卸荷，這種回路油溫較高，非生產(chǎn)性消耗大，多用于裝夾較為頻繁

67、的夾具。</p><p>　　6.2 液壓元件的選擇</p><p>　　液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是油的壓力和流量，它們是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據(jù)，壓力取決于執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度和結(jié)構(gòu)尺寸。</p><p>　　6.2.1 油泵的選擇</p><p>　　(1)確定油泵的最大的工作壓力</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)

68、要求由于是測(cè)連桿的平行度，工件與測(cè)頭不接觸，夾具所施加的加緊力只需保證工件不移動(dòng)即可[15]，不可使工件變形超出允許范圍即可，故設(shè) P1＝200N</p><p>　　則活塞作用力 P＝P1/</p><p>　　——考慮各種損失的有效系數(shù)，本設(shè)計(jì)?。?.9</p><p><b>　　則 </b></p><p>&

69、lt;b>　　(16)</b></p><p>　　根據(jù)常規(guī)油缸的系列，選擇D=45cm</p><p><b>　　則油缸的工作壓力</b></p><p><b>　　(17)</b></p><p>　　則油泵的最大工作壓力 </p><p><

70、;b>　　本設(shè)計(jì)中取 </b></p><p>　　則Pp＝1.4+0.3＝1.7Mpa</p><p>　　(2)確定泵的流量Qp</p><p><b>　　(18)</b></p><p>　　K——系統(tǒng)泄油系數(shù)。一般取1.1－1.3。</p><p>　　——同時(shí)動(dòng)作的

71、油缸的最大的流量。</p><p><b>　　(19)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中 K＝1.2</p><p>　　當(dāng)p<2MPa時(shí)，d＝（0.2-0.4）D</p><p>　　則 Qp=1.25.45=6.54L/min</p><p>　　(3)選擇油泵的規(guī)格</

72、p><p>　　根據(jù)求得的Pp和Qp值，選擇CB－B型齒輪泵。</p><p>　　6.2.2 液壓閥的選擇</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實(shí)際通過該閥的最大的流量，選擇有型的產(chǎn)品的閥，溢流閥按泵的最大的流量選取[16]。根據(jù)本設(shè)計(jì)中的流量選擇溢流閥為YF—L108型，通徑10mm，并采用螺紋連接，重量為2.4 kg。

73、 </p><p>　　6.2.3 管道尺寸的確定</p><p><b>　　(20)</b></p><p><b>　　管道內(nèi)經(jīng)按上式計(jì)算</b></p><p>　　根據(jù)管道的標(biāo)準(zhǔn)系列選擇公稱通徑 DN＝8mm&

74、lt;/p><p>　　則鋼管外徑 14mm</p><p>　　管接頭連接螺紋 M14×1.5</p><p><b>　　管子壁厚為1mm</b></p><p>　　6.2.4 油箱容量的確定</p><p>　　按下列經(jīng)驗(yàn)公式確定油箱的容量</p><p>

75、;<b>　　(21)</b></p><p>　　式中 QV ——油泵每分鐘排出的壓力油的容積（m3）</p><p>　　——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，本式中?。?</p><p>　　則V＝2×6.54×10-3＝1.31×10-2（m3）</p><p>　　6.2.5 濾油器的選擇<

76、/p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇線隙式濾油器[17]，型號(hào)為XU-J10×80</p><p>　　6.2.6 壓力表的選擇</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇KF－L8/14E型，公稱通徑為8mm，壓力表直徑為mm,接頭螺紋M14×1.5。</p><p>　　6.2.7 換向閥的選擇</p><p&

77、gt;　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇WE5N6.2/N型電磁換向閥[18]。</p><p>　　7傳感器的選擇及測(cè)量原理</p><p>　　凡接受外界刺激能產(chǎn)生輸出信號(hào)，即可定義為傳感器[19]。傳感器就是用來對(duì)所測(cè)的量產(chǎn)生響應(yīng)并提供可用的電信號(hào)器件，即把輸入信號(hào)變成不同形式的輸出信號(hào)的裝置。最簡(jiǎn)單也是應(yīng)用最廣泛的是位置傳感器，位置傳感器的檢測(cè)方式有接觸式和非接觸式兩種。</p>

78、<p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，選用非接觸測(cè)量方式，并使用電容式傳感器，傳感器如圖所示：</p><p>　　圖5 傳感器結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　Fig5 Diagram of Sensor Schematic's Structure</p><p>　　本傳感器的工作原理式以被測(cè)連桿圓孔為一極板，另一極板在傳感器上，當(dāng)傳感器在側(cè)頭的帶動(dòng)下

79、伸入孔內(nèi)時(shí)，由于孔的平行度存在誤差，必然會(huì)引起傳感器上的極板和孔的內(nèi)壁之間的距離的變化，從而引起傳感器電容兩極板之間電壓的變化。傳感器將這些變化引入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對(duì)這些變化進(jìn)行處理，即可求出傳感器極板與圓 孔之間的距離。</p><p>　　8連桿平行度誤差分析與計(jì)算</p><p>　　當(dāng)測(cè)頭進(jìn)入連桿中心孔時(shí)，測(cè)頭上的三套傳感器能自動(dòng)檢測(cè)與孔壁之間的距離，即為y1，y2，y3。<

80、;/p><p><b>　　(22)</b></p><p>　　如圖所示。根據(jù)圓與直線交點(diǎn)的關(guān)系得出偏心量，。</p><p><b>　　(23)</b></p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　　則</b&g

81、t;</p><p>　　y1，y2，y3由檢測(cè)器輸出電壓的變化來求得[20]，當(dāng)測(cè)頭向前移動(dòng)L時(shí)，再次測(cè)得y1′，</p><p><b>　　y2′，y3′。</b></p><p>　　則以第一個(gè)所測(cè)得的圓面位X，Y平面建立空間直角坐標(biāo)系，則兩點(diǎn)的中心線即可近似為中心孔的軸線。直線方程為</p><p><b

82、>　　(24)</b></p><p>　　同理，因兩孔為同時(shí)測(cè)量，則另一孔也會(huì)同樣通過兩點(diǎn)A′（x′, ′, ′）,</p><p>　　B′(x1′, ′,L)，則另一條軸線的方程為</p><p><b>　　(25)</b></p><p>　　則兩條直線在空間的夾角為：</p>

83、<p><b>　　(26)</b></p><p>　　而根據(jù)所要求的平行度所夾的最大角為</p><p><b>　　(27)</b></p><p><b>　　如所測(cè)得的角</b></p><p>　　則連桿為合格品，否則為不合格品。</p>&

84、lt;p><b>　　9經(jīng)濟(jì)性分析</b></p><p>　　連桿端孔軸線平行度自動(dòng)檢測(cè)儀是專門用來檢測(cè)連桿平行度的檢測(cè)設(shè)備，它避免了手工檢測(cè)可能帶來的人為因素導(dǎo)致的誤差，極大地提高了檢測(cè)精度，同時(shí)也提高了檢測(cè)的效率。在我國(guó)汽車及相關(guān)零部件快速發(fā)展的今天，它一定會(huì)受到廣大汽車行業(yè) 的歡迎。</p><p>　　目前開發(fā)研制成功的連桿綜合檢測(cè)儀器，將先進(jìn)的傳感

85、技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、誤差處理技術(shù)及控制技術(shù)融入到整臺(tái)設(shè)備中，利用比較測(cè)量的方法對(duì)連桿主要參數(shù)進(jìn)行綜合測(cè)量，與傳統(tǒng)的利用三座標(biāo)測(cè)量機(jī)的方法相比，測(cè)量效率高、精度高、成本低,是企業(yè)用來對(duì)連桿的產(chǎn)品質(zhì)量控制、委外產(chǎn)品驗(yàn)收、工序間檢查的理想測(cè)試設(shè)備。</p><p>　　它的作用還體現(xiàn)在報(bào)廢連桿的修復(fù)上，它不但能提示零件是否合格，還能將檢測(cè)結(jié)果顯示出來，供我們參考，以便我們采取相應(yīng)措施提高產(chǎn)品的合格率。</p>

86、<p><b>　　10 結(jié)論</b></p><p>　　經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不但鞏固了這四年學(xué)習(xí)的知識(shí)，還學(xué)到了很多新的東西。知道了自己的不足，也知道了自己的一些優(yōu)點(diǎn)。從這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我收獲不少，更讓我高興的是我又一次系統(tǒng)的總結(jié)大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，學(xué)會(huì)了如何去解決問題，嘗到了解決問題的樂趣。</p><p>　　剛開始和周老師見面定題目的時(shí)候，感

87、覺自己什么都不知道，突然有些手足無措?？赡苁堑谝淮蔚木壒剩睦镉行┚o張。等我全身心的投入設(shè)計(jì)當(dāng)中，經(jīng)過老師的指導(dǎo)和查閱大量的資料，我知道了設(shè)計(jì)的一般過程，同時(shí)也大致了解了我設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。這時(shí)心情才放輕松下來。</p><p>　　我要設(shè)計(jì)的是一臺(tái)連桿端孔軸線平行度自動(dòng)測(cè)量?jī)x，將它的每一個(gè)零件的立體造型都畫出來，并進(jìn)行裝配。這個(gè)題目涉及的內(nèi)容很廣，包括機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我主要設(shè)計(jì)的是機(jī)械系統(tǒng)。機(jī)械系統(tǒng)又

88、涵蓋了液壓部分、電機(jī)部分，還有一些傳動(dòng)和檢測(cè)的知識(shí)。我的工作量比其他同學(xué)的要多一點(diǎn)，所以我很早就開始設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程中我查閱了一些資料，遇到了很多問題，也學(xué)到了很多東西。也使我明白了一個(gè)道理：有些事只有自己親自去做才能真得學(xué)到東西。</p><p>　　經(jīng)過了無數(shù)次的修改，終于完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在想想設(shè)計(jì)過程中的困難也不算什么，因?yàn)橹挥邪l(fā)現(xiàn)問題才能解決問題。經(jīng)過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的收獲很多，將理論和實(shí)踐聯(lián)系了起來，

89、提高了自己解決實(shí)際問題的能力。相信這些收獲對(duì)將來的工作也會(huì)有很大的幫助。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]李柱.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)[M].計(jì)量出版社.1992,1-37.</p><p>　　[2]王錫良.機(jī)械計(jì)量測(cè)試技術(shù)[M].東北工業(yè)出版社.1995,5-124.</p><p&

90、gt;　　[3]楊黎明.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].國(guó)防工業(yè)出版社.1996,3-135.</p><p>　　[4]吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)與課程設(shè)計(jì)[M].高等教育出版社.1898,13-148.</p><p>　　[5]鄭樹森.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué).1998,12-79.</p><p>　　[6]劉延俊.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].機(jī)械與工業(yè)出版社.201

91、0,2-127.</p><p>　　[7]梁庚煌.運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)·下冊(cè)[M].教育出版社.1990,1-89.</p><p>　　[8]孫恒,葛文杰.機(jī)械原理[M].高等教育出版社.2009,48-135.</p><p>　　[9]毛振揚(yáng).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].浙江大學(xué)出版社.1998,36-146.</p><p>

92、　　[10]代明君,梁為.互換性與測(cè)量技術(shù)[M].黑龍江教育出版社.1995,14-78.</p><p>　　[11]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].高等教育出版社.1999,12-144.</p><p>　　[12]馬一林.機(jī)械設(shè)計(jì)原理[M].高等教育出版社.1992,1-78.</p><p>　　[13]錢兒,邵定國(guó),許路.空心杯永磁同步電機(jī)控制策略［J］

93、.電機(jī)與控制應(yīng)用,2010，20-24.</p><p>　　[14]張立穎.平行度檢測(cè)儀的分析及研究中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研所）[M].中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）. 2006,3-126. </p><p>　　[15]張穎,霹西.回歸民族產(chǎn)業(yè)之后[N].機(jī)電商報(bào),2010.</p><p>　　[16]楊文志,景洪偉,

94、吳時(shí)彬,曹學(xué)東. 可見光與紅外光軸平行度檢測(cè)儀中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所[M].紅外與激光工程. 2010,2-78. </p><p>　　[17]軸徑檢測(cè)儀、軸徑自動(dòng)分選儀[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院, 2001,12-76.</p><p>　　[18]許連虎,袁怡寶,哈爾濱.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿總成綜合測(cè)量?jī)x工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系 </p><

95、p>　　[R].2010振動(dòng)與噪聲測(cè)試峰會(huì)論文集, 2010,0-12. </p><p>　　[19]蘇鐵力,關(guān)振海.《傳感器及其接口技術(shù)》[M].中國(guó)石化出版社, 1998,6-46.</p><p>　　[20]張立穎,劉德尚,王文革.平行度檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)方法中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所[N].長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào) . 1998,0-1.</p>&

96、lt;p><b>　　致 謝</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生在完成了基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的學(xué)習(xí)任務(wù)并在進(jìn)行了課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上，使學(xué)生具備機(jī)械工程師基本技能的訓(xùn)練，是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)之一。</p><p>　　在周光永老師的辛勤指導(dǎo)下，經(jīng)過三個(gè)月的設(shè)計(jì)、制圖、編寫說明書，終于順利完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。經(jīng)過這次設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我獨(dú)立思考、獨(dú)

97、立工作和獨(dú)立解決問題的能力。在設(shè)計(jì)過程中能夠正確運(yùn)用各種規(guī)范和設(shè)計(jì)手冊(cè)，提高了從事機(jī)械設(shè)計(jì)和工藝裝備設(shè)計(jì)的水平。</p><p>　　所設(shè)計(jì)的題目是連桿端孔軸線平行度自動(dòng)測(cè)量?jī)x，這是一個(gè)機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)題目。通過自己思考和老師的耐心指導(dǎo)，終于成功的完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。這套設(shè)備的設(shè)計(jì)方案還有許多不成熟的地方，懇請(qǐng)各位老師、同學(xué)批評(píng)指正，使其更加完善。</p><p>　　在此，向設(shè)計(jì)過程中給