[優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)精品]連桿平行度測量儀的研制.doc

第一章 緒 論 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。它在柴油機(jī)中，把作用于活塞頂面的膨脹的壓力傳遞給曲軸，又受曲軸的驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿在工作中承受著急劇變化的動(dòng)載荷。 在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，連桿受膨脹氣體交變壓力的作用和慣性力的作用，連桿除應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度外，還應(yīng)盡量減小連桿自身的質(zhì)量，以減小慣性力的作用。連桿桿身一般都采用從大頭到小頭逐步變小的工字型截面形狀。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)均衡，同一發(fā)動(dòng)機(jī)中各連桿的質(zhì)量不能相差太大，因此，在連桿部件的大、小頭兩端設(shè)置了去不平衡質(zhì)量的凸塊，以便在稱量后切除不平衡質(zhì)量。連桿大、小頭兩端對(duì)稱分布在連桿中截面的兩側(cè)?？紤]到裝夾、安放、搬運(yùn)等要求，連桿大、小頭的厚度相等(基本尺寸相同)。在連桿小頭的頂端設(shè)有油孔(或油槽)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，把氣缸體下部的潤滑油飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤滑連桿小頭襯套與活塞銷之間的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)副。 連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來，使活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍幕剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以輸出動(dòng)力。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機(jī)的性能，而工藝的選擇又是直接影響精度的主要因素。反映連桿精度的參數(shù)主要有5個(gè)：（1）連桿大端中心面和小端中心面相對(duì)連桿桿身中心面的對(duì)稱度；（2）連桿大、小頭孔中心距尺寸精度；（3）連桿大、小頭孔平行度；（4）連桿大、小頭孔尺寸精度、形狀精度；（5）連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度在實(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，因而連桿檢測成了生產(chǎn)中頻繁而又不可缺少的環(huán)節(jié)。目前我國連桿檢測常采用兩種方法，一種是采用國產(chǎn)氣動(dòng)測量儀檢測兩端孔孔徑值，并同時(shí)測出兩者的中心距，而對(duì)平行度和交叉度則采用手工檢測方法；另一種采用進(jìn)口氣動(dòng)量儀直接監(jiān)測5-6個(gè)參數(shù)。連桿平行度測量儀是專門為測量汽車連桿而設(shè)計(jì)的專用測量工具。要求其簡單輕便，結(jié)構(gòu)簡單，測量精度高，且測量過程要求自動(dòng)化，是機(jī)電一體化方面上的設(shè)計(jì)題目。其測頭裝配圖如圖1-2.圖1-1 連桿零件圖圖1-2 測頭裝配圖圖1-2 測頭裝配圖 連桿平行度測量儀是專門用來檢測連桿平行度的檢測設(shè)備，它避免了手工檢測可能帶來的人為因素導(dǎo)致的誤差，極大地提高了檢測效率，同時(shí)也提高了檢測的精度。近些年隨著我國汽車行業(yè)的快速發(fā)展，檢測技術(shù)也是突飛猛進(jìn)。通過自主研發(fā)、引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)、與國外公司合資、合作等方式，迅速提高了國內(nèi)的檢測水平，基本滿足了使用要求。目前開發(fā)研制成功的連桿綜合檢測儀器，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)及控制技術(shù)融入到整臺(tái)設(shè)備中，利用比較測量的方法對(duì)連桿主要參數(shù)進(jìn)行綜合測量，連桿測頭裝配圖如圖（1-2）。與傳統(tǒng)的利用三座標(biāo)測量機(jī)的方法相比，測量效率高、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試設(shè)備。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖1-3。圖 1-3 連桿平行度測量儀立體 第二章 機(jī)電一體化技術(shù)簡介2.1 機(jī)電一體化概要 機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)得主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。只是，機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動(dòng)檢測、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制自動(dòng)診斷與保護(hù)等。即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。 2.2 機(jī)電一體化的核心技術(shù)1、機(jī)械技術(shù)：是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其高、新技術(shù)來更新概念，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。2、計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)：其中信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。3、系統(tǒng)技術(shù)：即以整體概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個(gè)重要方面，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。4、自動(dòng)控制技術(shù)：其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。5、傳感檢測技術(shù)：是系統(tǒng)的感受器官，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高。6、伺服傳動(dòng)技術(shù)：包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置，伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。2.3 機(jī)電一體化的發(fā)展前景機(jī)械技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入機(jī)電一體化階段就是使機(jī)械技術(shù)智能化，更好地代替人進(jìn)行各項(xiàng)工作。目前機(jī)械技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到采用微型計(jì)算機(jī)的階段。今后計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展將在圖象識(shí)別機(jī)器上看到文字和聲音認(rèn)別的景象。計(jì)算機(jī)完全有可能取代人的五官功能，從而出現(xiàn)接近人類智慧的高度智能機(jī)器人。微細(xì)加工技術(shù)是在尖端技術(shù)領(lǐng)域里進(jìn)一步推進(jìn)精致化、微小化和高度集成化，可以預(yù)見的二十一世紀(jì)，將會(huì)出現(xiàn)加工精度達(dá)到原子或分子水平的機(jī)床，加工處理技術(shù)也會(huì)在精密測量方面有較大的發(fā)展。第三章 連桿加工工藝3.1 連桿簡介眾所周知，連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)的五大主關(guān)件之一，其在發(fā)動(dòng)機(jī)中的地位是顯而易見。它是發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞動(dòng)力的主要運(yùn)動(dòng)件，在機(jī)體中做復(fù)雜的平面運(yùn)動(dòng)，連桿小頭隨活塞作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)；連桿大頭隨曲軸作高速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；連桿桿身在大、小頭孔運(yùn)動(dòng)的合成下作復(fù)雜的擺動(dòng)。圖3-1 連桿立體圖連桿在承受往復(fù)的慣性力之外，還要承受高壓氣體的壓力，在氣體的壓力和慣性力合成下形成交變載荷，這就要求連桿具有耐疲勞、抗沖擊，并具備足夠的強(qiáng)度、剛度和較好的韌性。在今天隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，“小體積、大功率、低油耗”的高性能發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)連桿提出更新、更高的要求:1)作為高速運(yùn)動(dòng)件重量要輕，減小慣性力，降低能耗和噪聲；2)強(qiáng)度、剛度要高，并具有較高的韌性；3)連桿比要大，連桿要短。這也就意味著對(duì)連桿的設(shè)計(jì)和加工有更高的要求。連桿由連桿大頭、桿身和連桿小頭三部分組成。連桿大頭是分開的,一半為連桿蓋,另一半與桿身為一體,通過連桿螺栓連起來。連桿大頭孔內(nèi)分別裝有軸瓦,由于連桿體與連桿蓋的接合面是與大小頭孔的中心聯(lián)線垂直,故稱為直剖式連桿。有些連桿大頭結(jié)構(gòu)粗大,為了使連桿在裝卸時(shí)能從氣缸孔內(nèi)通過,采用斜剖式結(jié)構(gòu),即接合面與大、小頭孔軸線形成一定的角度。連桿材料一般采用45鋼或40cr,45mn2等優(yōu)質(zhì)鋼或合金鋼。鋼制連桿都用模鍛制造毛坯。它的鍛造工藝有兩種方案,將連桿體和蓋分開鍛造,連桿體和蓋整體鍛造。從鍛造后材料的組織來看,分開鍛造的連桿蓋金屬纖維是連續(xù)的,因此具有較高的強(qiáng)度,而整體鍛造的連桿,銑切后,連桿蓋的金屬纖維是斷裂的,因而削弱了強(qiáng)度。整體鍛造要增加切開連桿的工序,但整體鍛造可以提高材料利用率,減少結(jié)合面的加工余量。加工時(shí)裝夾也較方便。工廠中連桿的材料是40cr,調(diào)質(zhì)處理,整體鍛造,只需要一套鍛模,一次便可鍛成,也有利于組織和管理生產(chǎn)。鍛造時(shí)表面冷卻速度快,對(duì)內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力,表面應(yīng)力是平衡的,但銑分開面后應(yīng)力不平衡,易變形,所以要增加校力這一工序。連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件，對(duì)強(qiáng)度有較高的要求。其作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來，使活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以輸出動(dòng)力。就制造工藝而言，連桿屬于較難鍛造與加工的一種零件，為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，延長其使川壽命，有必要對(duì)連桿加工工藝進(jìn)行改進(jìn)。3.2 連桿加工藝改進(jìn)分析(1)采用了連桿撐斷新工藝。連桿撐斷工藝的基本原理是:在連桿大頭孔的剖分面上，加一個(gè)v型凹槽，在該凹槽處施加一個(gè)撐開的力，由于在v形凹槽處形成壓力集中，而將連桿和連桿蓋撐開，斷口沿v形凹槽準(zhǔn)確斷裂，其斷裂面的特性可使連桿體和連桿蓋在裝配時(shí)處于最佳吻合狀態(tài)。采用撐斷工藝將連桿斷開以后，連桿蓋、桿結(jié)合面具有完全嚙合的犬牙交錯(cuò)結(jié)構(gòu)，以保證結(jié)合面精確相接、吻介，結(jié)合面不須再進(jìn)行任何加工。其優(yōu)點(diǎn)如下:減少了加工工序數(shù)(無結(jié)合面的銑削、磨削及拉削)，使連桿加工變得更簡單，節(jié)省機(jī)床投資25，減少刀具費(fèi)用35，節(jié)省能源40 ,節(jié)省面積20。由于結(jié)合面的特殊開口，使蓋的定位準(zhǔn)確，可保證連桿在使用過程中的精度，而不需要定位螺栓(只需要普通螺栓)，省去了螺母。由于連桿撐斷接觸面是凸凹不平的，大大提高了接觸面積，從而提高了連桿承載能力、抗剪能力。節(jié)省了操作人員。降低了生產(chǎn)線運(yùn)行費(fèi)用，減少了維護(hù)保養(yǎng)。(2)提高了連桿兩孔中心距尺寸精度。一是加工工藝改進(jìn)前，大頭孔與小頭孔的鉆、粗鏜以及精鏜均分開為兩道工序，兩次裝夾，故兩孔中心距的尺寸公差分布范圍較大；工藝改進(jìn)后，一次裝夾鉆或鏜兩孔，能夠?qū)⑦B桿兩孔中心距尺寸誤差控制在很小范圍內(nèi)。二是工藝改進(jìn)后，車大頭外圓在粗鏜大頭孔和小頭孔后，更有利于后續(xù)工序回轉(zhuǎn)自由度限制的一致性與穩(wěn)定性。(3)保證了兩孔的平行度。一是連桿毛坯為模鍛件，孔加工余量大，內(nèi)應(yīng)力變形大，改進(jìn)后的工藝，由于先鉆兩孔，再粗磨端面，使連桿在鉆孔工序時(shí)，避免了孔端面平面度、平行度被破壞。二是改進(jìn)后的連桿加工工藝，以連桿整個(gè)端面定位，并壓緊整個(gè)端面，同時(shí)鏜兩孔，保證連桿兩孔的平行度。(4)提高了連桿大頭孔和小頭銅套孔的光潔度、尺寸精度、形狀精度。改進(jìn)后的連桿加工工藝，小頭銅套孔在精位后進(jìn)行滾壓加工，有利于提高光潔度、尺寸精度，并能產(chǎn)生有利的殘余壓應(yīng)力。而大頭孔采用珩磨加工，珩磨頭與機(jī)床主軸浮動(dòng)連接，有利于減少主軸回轉(zhuǎn)中心與被加工孔的同軸度誤差的影響3.3 連桿撐斷工藝應(yīng)考慮的問題 連桿撐斷技術(shù)的原理是利用材料斷裂理論，為保證連桿產(chǎn)品的性能和切削性，應(yīng)關(guān)注以下幾個(gè)問題:(1)毛坯材料及毛坯工藝撐斷連桿要求其材料塑性變形小、強(qiáng)度較好、脆性適中、工藝性好。按撐斷加工技術(shù)要求，主要采用的材料有:高碳鋼(廣泛應(yīng)用，例:一汽的連桿材料c70s6by)、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、粉末燒結(jié)材料(粉末成分為fe一cu一c一s)，這幾種材質(zhì)的毛坯，室溫下可實(shí)現(xiàn)脆性斷裂，連桿大頭孔不產(chǎn)生明顯塑性變形，其變形量40微米。例:一汽的連桿材料c7056by其金相組織為珠光體加斷續(xù)的鐵素體，抗拉強(qiáng)度為9001050mpa，屈服極限為520mpa，最大延伸率為10。撐斷連桿鍛件毛坯形狀、尺寸與普遍連桿毛坯并無多大區(qū)別，但為減少撐斷過程中的撐斷力及大頭孔變形，在不影響斷裂面嚙合的情況下，盡量減少大頭孔中心處撐斷截面積。撐斷連桿鍛件在鍛造過程中不需特殊的防范，一般鍛后在保護(hù)坑內(nèi)空冷。(2)溫度影響撐斷面分為三區(qū)，由斷裂源向外依次可分為纖維區(qū)、放射區(qū)、剪切唇。當(dāng)斷面的放射區(qū)較寬時(shí)，表示材料的塑性差，脆性較大。反之，纖維區(qū)較大，表明材料就塑性及韌性較好，如何加大放射區(qū)寬度，縮小纖維區(qū)寬度，是實(shí)現(xiàn)脆性斷裂的條件。(圖3-1)所示為溫度對(duì)斷口三要素各區(qū)大小的影響，材料為40cr。從圖中可見，當(dāng)溫度低于室溫時(shí)，放射區(qū)顯著增大，為室溫下實(shí)施連桿的撐斷工藝提供了保障。圖3-1 溫度對(duì)脆性斷裂的影響 圖3-2 溝槽深度與斷裂強(qiáng)度的關(guān)系(3)初始溝槽的加工初始溝槽深度與斷裂強(qiáng)度成反比(如圖3-2所示)，即對(duì)于一定的應(yīng)力值，存在著一個(gè)臨界的溝槽裂紋深度。因此，初始溝槽加工工藝、方法直接影響撐斷加工質(zhì)量。目前常規(guī)的機(jī)加工方法是用拉削工藝加工“v型”槽，但為減少撐斷變形及撐斷力，提高撐斷效率和質(zhì)量，激光加工初始溝槽方法正逐步得以運(yùn)用。3.4 連桿加工夾具的幾點(diǎn)說明(1)自為基準(zhǔn)為適應(yīng)“一面一孔一凸臺(tái)”(即大小頭端面、小頭孔、大頭孔一側(cè)外圓面)的統(tǒng)一精基準(zhǔn)，而大、小頭孔是一次裝夾中鏜出，故須考慮“自為基準(zhǔn)”情況，這時(shí)小頭定位銷應(yīng)做成活動(dòng)的，當(dāng)連桿定位夾緊后，再抽出定位銷，進(jìn)行加工。(2)車大頭外圓夾具傳統(tǒng)的車大頭外圓的定位方式為以連桿端面、連桿小頭孔、連桿大頭孔內(nèi)側(cè)定位(即一面兩銷定位方式)。此種定位方式的問題是:因前道工序租鏜大頭孔是以毛坯外側(cè)定位來加工內(nèi)孔，由此而產(chǎn)生毛坯的較大鍛造尺寸公差帶來了加工后內(nèi)孔兩側(cè)壁厚超差，致使車大頭外圓時(shí)單邊現(xiàn)象嚴(yán)重，甚至車不出來而報(bào)廢。根據(jù)連桿毛坯外側(cè)對(duì)稱的特征，可設(shè)計(jì)一種自定心車夾具，以實(shí)現(xiàn)毛坯的對(duì)中定位。如圖3-3所示，將連桿裝在夾具體上，移動(dòng)定位套與工件接觸，利用定位套前端的錐面對(duì)連桿大頭兩側(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)中頂定位。然后裝上開口壓板，擰緊六角螺釘使工件夾緊后，再將定位套退回規(guī)定位置進(jìn)行車削，阻尼鋼球主要起定位套在加工狀態(tài)下的限位作用。 圖3-3 車連桿大頭夾具示意圖(3)自動(dòng)定心夾緊機(jī)構(gòu)與聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的運(yùn)用自動(dòng)定心夾緊機(jī)構(gòu)是一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件定心定位和夾緊的夾緊機(jī)構(gòu)，即在夾緊過程中，能使工件相對(duì)于某一對(duì)稱面保持對(duì)稱性。連桿銑兩端面工序是以連桿桿身對(duì)稱面定位，其夾具可采用螺旋定心夾緊機(jī)構(gòu)(如圖3-4所示)，利用左右反螺紋的螺桿帶動(dòng)壓塊夾緊工件，并采用雙面銑，來實(shí)現(xiàn)連桿對(duì)稱度要求及減少工件變形。連桿加工中，聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)也得到廣泛采用，例同時(shí)幢大小頭孔夾具，一個(gè)夾緊力源對(duì)工件大小頭孔處同時(shí)實(shí)施夾緊。聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是必須要有中間浮動(dòng)環(huán)節(jié)，才能保證夾緊力能同時(shí)均勻地傳遞作用于各個(gè)施力點(diǎn)。 圖3-4 螺旋定心夾緊機(jī)構(gòu)示意圖 第四章 連桿平行度測量概述4.1 連桿平行度測量儀的簡介連桿是汽車發(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，因而連桿檢測成了生產(chǎn)中頻繁而又不可缺少的環(huán)節(jié)。目前我國連桿檢測常采用兩種方法，一種是采用國產(chǎn)氣動(dòng)測量儀檢測兩端孔孔徑值，并同時(shí)測出兩者的中心距，而對(duì)平行度和交叉度則采用手工檢測方法；另一種采用進(jìn)口氣動(dòng)量儀直接檢測56個(gè)參數(shù)。連桿中心孔平行度測量儀是專門為測量汽車連桿而設(shè)計(jì)的專用測量工具。要求其簡單輕便，結(jié)構(gòu)簡單，測量精度高，且測量過程要求自動(dòng)化，是機(jī)電一體化方面上的設(shè)計(jì)題目。4.2 連桿平行度測量儀的作用平行度測量儀是專門用來檢測連桿平行度的檢測設(shè)備，它避免了手工檢測可能帶來的人為因素導(dǎo)致的誤差，極大地提高了檢測精度，同時(shí)也提高了檢測的效率。在我國汽車及相關(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。目前開發(fā)研制成功的連桿綜合檢測儀器，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)及控制技術(shù)融入到整臺(tái)設(shè)備中，利用比較測量的方法對(duì)連桿主要參數(shù)進(jìn)行綜合測量，與傳統(tǒng)的利用三座標(biāo)測量機(jī)的方法相比，測量效率高、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試設(shè)備。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。4.3 連桿平行度測試的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的要求連桿平行度測試的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是數(shù)字控制的直接對(duì)象，被測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，消除傳動(dòng)間隙，以及減少運(yùn)動(dòng)件的慣性。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)是減少摩擦的重要措施。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。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。 第五章 連桿平行度測量儀機(jī)械部分的總體設(shè)計(jì)5.1進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的要求連桿平行度測試的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是數(shù)字控制的直接對(duì)象，被測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，消除傳動(dòng)間隙，以及減少運(yùn)動(dòng)件的慣性。 5.1.1減少運(yùn)動(dòng)件的摩擦阻力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)是減少摩擦的重要措施。 5.1.2 提高傳動(dòng)的精度和剛度因?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。 5.1.3 減少傳動(dòng)慣量在滿足傳動(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。5.2 滾珠絲杠的選擇滾珠絲杠螺母副是回轉(zhuǎn)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(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，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量儀的傳動(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。圖5-1 外循環(huán)導(dǎo)管式圖5-2 內(nèi)循環(huán)反向器式1、 滾珠絲杠的安裝連桿平行度測量儀的進(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：（1） 一端裝止推軸承這種安裝方式因?yàn)樗休d能力小，剛度低，所以一般用于短絲杠。（2） 一端裝止推軸承，另一端裝向心球軸承 這種安裝用于滾珠絲杠較長時(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。（3） 兩端裝止推軸承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。（4） 兩端裝推力軸承及向心球軸承這種結(jié)構(gòu)方式不能精確的預(yù)先測定預(yù)緊力，預(yù)緊力大小是由絲杠的溫度變形轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生的。本設(shè)計(jì)中由于滾珠絲杠只是帶動(dòng)測頭部分往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以軸向力并不是太大，故兩端只采用球軸承支撐。2、滾珠絲杠的潤滑及防護(hù)（1） 潤滑使用潤滑劑可以提高滾珠絲杠的耐磨性和傳動(dòng)效率，潤滑劑有固體和液體兩種，液體潤滑可用20號(hào)或30號(hào)機(jī)油，90180號(hào)透平油或140號(hào)主軸油。固體潤滑可用高壓潤滑脂或鋰基潤滑脂根據(jù)本裝置要求簡單的特點(diǎn)，故使用固體潤滑，使用兩種潤滑脂均可使用時(shí)，潤滑脂直接加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內(nèi)。（2） 防護(hù)絲杠預(yù)緊后，軸向間隙小，當(dāng)硬質(zhì)灰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：(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，但防塵效果較差。(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。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)。5.3 滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)于三角形導(dǎo)軌或綜合導(dǎo)軌 p=kpx+f(pz+g)px、pzx、z方向上的切削力。f導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)。k考慮顛覆力拒影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)。對(duì)于本裝置k1.15 g30kg f0.16 pxpz0則 p0.16309.847.04n根據(jù) pq0 q0最大動(dòng)載荷選取公稱直徑 d32則查取機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 表2.2414得滾珠直徑螺距 p5mm螺紋升角 251額定靜載荷 c0a30150n額定動(dòng)載荷 ca10900n接觸角 45螺紋滾道半徑 rs（1.25-0.65）dw0.63.1751.905mm偏心距 e（rsdw/2）sin0.225螺桿大徑 ddm（0.20.5）dw31.27mm螺桿小徑 d1dm+2e2rs28.64mm螺桿接觸點(diǎn)直徑 dkdmdwcos29.74mm螺桿牙頂圓角半徑 ra（0.10.15）dw0.381螺母螺紋大徑 ddm2e+2rm螺母螺紋小徑 ddm+0.5（dmd）32.37mm預(yù)緊力計(jì)算：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)，根據(jù)赫茲公式k與滾道的曲率半徑、材料的彈性模量有關(guān)。對(duì)于確定絲杠，k為常數(shù)。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0057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，則p0定要滿足一定的關(guān)系：當(dāng) 時(shí) 則螺母b變形為 因?yàn)?所以 于是 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。（2）剛度驗(yàn)算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，引起每一個(gè)導(dǎo)程變形量l為p工作載荷l滾珠絲杠的基本導(dǎo)程e彈性模量。對(duì)于鋼e21106（n/cm2）f滾珠絲杠的截面積m扭矩g切變模量。對(duì)于鋼jc 截面積慣性矩。對(duì)于本設(shè)計(jì)5.4 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪傳動(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)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：（1） 大齒輪折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小。（2） 剛度大。（3） 無間隙。（4） 噪聲低。1、齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)步距角 t5cm要實(shí)現(xiàn)脈沖當(dāng)量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)比選z124 z2502、確定齒輪模數(shù)及有關(guān)尺寸因傳動(dòng)的扭矩較小，取模數(shù)m1.5有關(guān)尺寸： 齒寬b9mm d1mz1.52436mmd2mz1.55075mmda1d1+2m36+21.539mmda2d2+2m75+21.578mmdf1d121.25m32.25mmdf2d221.25m71.25mm3、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算根據(jù)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算公式得式中 jd折算到電動(dòng)機(jī)軸的慣性負(fù)載（kg/cm2） j1齒輪z1的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg/cm2） j2齒輪z2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg/cm2） j3滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg/cm2） m移動(dòng)部件的質(zhì)量（kg）對(duì)材料為鋼的圓柱零件傳動(dòng)慣量可按下式計(jì)算j0.78103d4ld圓柱零件直徑（mm）l零件長度（cm）j10.781033.540.90.0153（kgcm2）j20.781037.540.92.221（kgcm2）j30.781033.24302.455（kgcm2）電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小可以忽略，則（kgcm2）5.5步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇5.5.1 步進(jìn)電機(jī)的分類 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器 接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（及步進(jìn)角）。您可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)您可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的 。 步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（pm） ，反應(yīng)式（vr）和混合式（hb） 永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度 或15度； 反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振 動(dòng)都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國家80年代已被淘汰； 混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為 0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。 步進(jìn)電機(jī)具有如下特點(diǎn)：（1） 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。（2） 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。（3） 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)。（4） 控制系統(tǒng)簡單，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，是開環(huán)控制系統(tǒng)中的理想執(zhí)行元件。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)。5.5.2本設(shè)計(jì)中步進(jìn)電機(jī)的選擇：（1） 電機(jī)的步距角取系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量：初選步進(jìn)電機(jī)的步距角：（2） 步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)力矩的計(jì)算設(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：式中 電機(jī)轉(zhuǎn)角 機(jī)械傳動(dòng)效率 s移動(dòng)部件的相應(yīng)位移若取 則且 pps+（g+pz）所以 (ncm)ps移動(dòng)部件負(fù)載g移動(dòng)部件重量pz與重力方向一致的作用在移動(dòng)部件上的負(fù)載力導(dǎo)軌摩擦系數(shù)電機(jī)步距角t電機(jī)軸負(fù)載系數(shù)本設(shè)計(jì)中取0.03（淬火鋼滾珠導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)） 0.93，則 （ncm）若不考慮啟動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件慣性的影響，則啟動(dòng)力矩取安全系數(shù)為0.3則啟動(dòng)力矩（ncm）對(duì)于工作方式為三相六拍的步進(jìn)電機(jī)（3） 步進(jìn)電機(jī)的最高工作效率（ncm）表3-1 電機(jī)有關(guān)參數(shù)型號(hào)主要技術(shù)依據(jù)55bf004步距角（）最大靜轉(zhuǎn)矩（n/cm）最高空載啟動(dòng)頻率相數(shù)電壓（v）電流（a）1.5134922003273外形尺寸重量（n）外徑長度軸徑6.5556265.5.3 步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用中的注意點(diǎn)1、步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用于低速場合-每分鐘轉(zhuǎn)速不超過1000轉(zhuǎn)，（0.9度時(shí)6666pps)，最好在1000-3000pps(0.9度）間使用，可通過減速裝置使其在此間工作，此時(shí)電機(jī)工作效率高，噪音低。2、步進(jìn)電機(jī)最好不使用整步狀態(tài)，整步狀態(tài)時(shí)振動(dòng)大。3、由于歷伏值，可根據(jù)驅(qū)動(dòng)器選擇驅(qū)動(dòng)電壓（建議：57byg采用直流24v-36v，86byg采用直流50v,110byg采用高于直流80v），當(dāng)然12伏的電壓除12v恒壓驅(qū)動(dòng)外也可以采用其他驅(qū)動(dòng)電源，不過要考慮溫升。4、轉(zhuǎn)動(dòng)史原因，只有標(biāo)稱為12v電壓的電機(jī)使用12v外，其他電機(jī)的電壓值不是驅(qū)動(dòng)電壓慣量大的負(fù)載應(yīng)選擇大機(jī)座號(hào)電機(jī)。5、電機(jī)在較高速或大慣量負(fù)載時(shí)，一般不在工作速度起動(dòng)，而采用逐漸升頻提速，一電機(jī)不失步，二可以減少噪音同時(shí)可以提高停止的定位精度。6、高精度時(shí)，應(yīng)通過機(jī)械減速、提高電機(jī)速度,或采用高細(xì)分?jǐn)?shù)的驅(qū)動(dòng)器來解決，也可以采用5相電機(jī)，不過其整個(gè)系統(tǒng)的價(jià)格較貴，生產(chǎn)廠家少，其被淘汰的說法是外行話。7、電機(jī)不應(yīng)在振動(dòng)區(qū)內(nèi)工作，如若必須可通過改變電壓、電流或加一些阻尼的解決。8、電機(jī)在600pps（0.9度）以下工作，應(yīng)采用小電流、大電感、低電壓來驅(qū)動(dòng)。9、應(yīng)遵循先選電機(jī)后選驅(qū)動(dòng)的原則。5.6 液壓夾具的設(shè)計(jì)1、液壓夾具簡介 大家都知道減少停工檢修期是提高生產(chǎn)力、使生產(chǎn)能力利用系數(shù)最大化的一項(xiàng)重要因素。然而零件加工過程中的精確定位和裝夾的重復(fù)精度也是改進(jìn)效率和質(zhì)量的關(guān)鍵。譬如柔性加工中心的產(chǎn)生就是為了減少產(chǎn)品循環(huán)周期。在一個(gè)固定夾具體上，采用機(jī)械裝夾定位、夾緊工件后，進(jìn)行切削加工，加工完畢后松開機(jī)械裝夾定位塊，取下已經(jīng)加工完畢的工件再換新工件上去夾緊，依次往復(fù)這通常是很花時(shí)間的一個(gè)步驟。為了實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，工件的定位、支撐、夾緊和夾具的快速松開夾緊，以及操作方便、安全都是非常重要的環(huán)節(jié)。對(duì)于加工一個(gè)較大的工件，并且工序間隔時(shí)間短，選用半自動(dòng)化或全自動(dòng)化的液壓夾具是非常具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的。液壓定位和夾緊是一項(xiàng)非?？煽慷矣行У募夹g(shù)。 目前中國汽車制造業(yè)發(fā)展迅猛，以前的汽車制造業(yè)普遍使用剛性專機(jī)加工發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體、缸蓋、連桿、曲軸、凸輪軸等關(guān)鍵零部件，導(dǎo)致汽車發(fā)動(dòng)機(jī)改型周期較長。隨著汽車對(duì)零部件變化和改進(jìn)的需求與日俱增，加工設(shè)備和工藝也向著柔性化的方向轉(zhuǎn)變。加工裝備的柔性概念和需求主要體現(xiàn)在對(duì)設(shè)備快速性和適應(yīng)性的需求上，因此制造商不得不尋求柔性和產(chǎn)量之間的最佳組合。當(dāng)然，在滿足了柔性的條件下、也有著不同的解決方案，如：模塊化、可變換化、可重新配置化、在線兼容性等。不論采用哪種方案，使用高性能的液壓夾具都顯得尤為重要，現(xiàn)在，柔性專機(jī)、可重新配置的機(jī)床及專用加工中心的組合應(yīng)用，使得發(fā)動(dòng)機(jī)零件的加工變得越來越柔性化，具體情況取決于每個(gè)加工項(xiàng)目的產(chǎn)量配額。2、液壓夾具的液壓基本回路根據(jù)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)，溢流閥自動(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的夾具。3、液壓元件的選擇液壓系統(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。（1）油泵的選擇1）確定油泵的最大的工作壓力根據(jù)設(shè)計(jì)要求由于是測連桿的平行度，工件與測頭不接觸，夾具所施加的加緊力只需保證工件不移動(dòng)即可，不可使工件變形超出允許范圍即可，故設(shè) p1200n則活塞作用力 pp1/ 考慮各種損失的有效系數(shù)，本設(shè)計(jì)取0.9則 根據(jù)常規(guī)油缸的系列，選擇d=45cm則油缸的工作壓力則油泵的最大工作壓力 本設(shè)計(jì)中取 則pp1.4+0.31.7mpa2）確定泵的流量qpk系統(tǒng)泄油系數(shù)。一般取1.11.3。同時(shí)動(dòng)作的油缸的最大的流量。本設(shè)計(jì)中 k1.2當(dāng)p2mpa時(shí)，d（0.2-0.4）d則 qp=1.25.45=6.54l/min3）選擇油泵的規(guī)格根據(jù)求得的pp和qp值，選擇cbb型齒輪泵。（2）液壓閥的選擇根據(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。根據(jù)本設(shè)計(jì)中的流量選擇溢流閥為yfl108型，通徑10mm，并采用螺紋連接，重量為2.4 kg。（1） 管道尺寸的確定管道內(nèi)經(jīng)按上式計(jì)算根據(jù)管道的標(biāo)準(zhǔn)系列選擇公稱通徑 dn8mm則鋼管外徑 14mm管接頭連接螺紋 m141.5管子壁厚為1mm（2） 油箱容量的確定按下列經(jīng)驗(yàn)公式確定油箱的容量式中 qv 油泵每分鐘排出的壓力油的容積（m3） 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，本式中取3則v26.5410-31.3110-2（m3）（3） 濾油器的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇線隙式濾油器，型號(hào)為xu-j1080（4） 壓力表的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇kfl8/14e型，公稱通徑為8mm，壓力表直徑為mm,接頭螺紋m141.5。（5） 換向閥的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇we5n6.2/n型電磁換向閥。第6章 連桿平行度測量儀中的微機(jī)應(yīng)用及其接口技術(shù)6.1 測量儀中微處理器8088介紹 1979年，intel公司推出了8088芯片，它仍舊是屬于16位微處理器，內(nèi)含29000個(gè)晶體管，時(shí)鐘頻率為4.77mhz，地址總線為20位，可使用1mb內(nèi)存。8088內(nèi)部數(shù)據(jù)總線都是16位，外部數(shù)據(jù)總線是8位，是一種應(yīng)用非常廣泛的微處理器。而它的兄弟8086是16位。1981年8088芯片首次用于ibm pc機(jī)中，開創(chuàng)了全新的微機(jī)時(shí)代。也正是從8088開始，pc機(jī)（個(gè)人電腦）的概念開始在全世界范圍內(nèi)發(fā)展起來。 8088為40條引線、雙列直插式封裝。它們的40條引線排列如圖5-1所示。8088有最小組態(tài)（單微處理器組成的小系統(tǒng)）和最大組態(tài)（多處理器系統(tǒng)）兩種工作模式，從圖6.1所示，大部分引腳在兩種組態(tài)下功能是一樣的，只有8根引腳的名稱及功能不同（24腳31腳）。由于在pc機(jī)內(nèi)，8088工作于最大組態(tài)，所以在引腳功能介紹時(shí)，為了突出重點(diǎn)我們只介紹最大模式的引腳功能。最小方式（最大方式）圖6-1 8088引線圖1、8088地址線和數(shù)據(jù)線ad7ad0：8位地址/數(shù)據(jù)總線，分時(shí)復(fù)用、雙向、三態(tài)。a15a8：地址線，三態(tài)輸出。a19/s6a16/s3：地址/狀態(tài)線，分時(shí)復(fù)用、輸出、三態(tài)。在總線周期的t1狀態(tài)作地址線用，a19a16輸出高4位地址。在總線周期的t2t4狀態(tài)作狀態(tài)線用，s6s3輸出狀態(tài)信息，其中：s6恒為0。s5指示中斷允許標(biāo)志if的當(dāng)前狀態(tài)，s5 1，表示當(dāng)前允許可屏蔽中斷請(qǐng)求，s5=0，則禁止一切可屏蔽中斷。s4和s3用以指示是哪一個(gè)段寄存器正在使用，其編碼和使用的段寄存器如下：00為es，01為ss，10為cs，11為ds。2、 8088總線周期概念（1）、指令周期： cpu執(zhí)行一條指令的時(shí)間（包括取指令和執(zhí)行完該指令所需的全部時(shí)間）稱為一個(gè)指令周期。（2）、 總線周期：通過外部總線對(duì)存儲(chǔ)器或i/o端口進(jìn)行一次讀/寫操作的過程稱為總線周期。因此，一個(gè)指令周期由若干個(gè)總線周期組成。而一個(gè)總線周期由若干時(shí)鐘周期t組成。（3）、 時(shí)鐘周期：也就是系統(tǒng)主時(shí)鐘頻率的倒數(shù)，它是cpu的基本時(shí)間計(jì)量單位，例如，某cpu的主頻為5mhz，則其一個(gè)時(shí)鐘周期就是200ns，若主頻為10mhz，則一個(gè)時(shí)鐘周期為100ns。8086/8088cpu的一個(gè)基本總線周期由4個(gè)時(shí)鐘周期（t1，t2，t3，t4）組成，時(shí)鐘周期也稱為時(shí)鐘狀態(tài)，即t1狀態(tài)、t2狀態(tài)、t3狀態(tài)和t4狀態(tài)。每一個(gè)時(shí)鐘周期（時(shí)鐘狀態(tài)）內(nèi)完成一些基本操作。例如：在t1狀態(tài)，cpu往數(shù)據(jù)/地址多路復(fù)用總線上發(fā)出訪問存儲(chǔ)器或i/o端口的地址信息。在t2狀態(tài)，cpu從總線上撤銷地址，若為讀周期發(fā)出“rd”控制信號(hào)，使數(shù)據(jù)/地址多路復(fù)用總線的低8位處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，以便cpu有足夠的時(shí)間從輸出地址方式轉(zhuǎn)變?yōu)檩斎霐?shù)據(jù)方式，接著在t3t4期間，cpu從總線上接收數(shù)據(jù)。若為寫周期發(fā)出“wr”控制信號(hào)，由于輸出數(shù)據(jù)和輸出地址都是寫總線過程，因而不需要緩沖時(shí)間，cpu在t2t4期間把數(shù)據(jù)放到總線上。在t3狀態(tài)，數(shù)據(jù)/地址分時(shí)復(fù)用線的低8位上出現(xiàn)由cpu輸出的數(shù)據(jù)或?yàn)閏pu從存儲(chǔ)器或i/o端口讀入的數(shù)據(jù)。在t4狀態(tài)，8088完成數(shù)據(jù)傳送，是控制信號(hào)變?yōu)闊o效，結(jié)束總線周期。2、intel8088的內(nèi)部結(jié)構(gòu)intel8088由執(zhí)行單元（eu）和總線接口單元兩部分組成。執(zhí)行單元（eu）負(fù)責(zé)指令的譯碼執(zhí)行，總線接口單元biu負(fù)責(zé)cpu與存儲(chǔ)器和i/o端口之間的數(shù)據(jù)傳輸，并產(chǎn)生訪問存儲(chǔ)器和i/o端口的地址信號(hào)。8088采用矢量型中斷結(jié)構(gòu)。可處理256種不同中斷，包括硬件中斷和軟件中斷。中斷矢量表位于內(nèi)存03ffh區(qū)域。8088有20根地址線，可尋址1m空間。intel8088可工作在最小模式或最大模式。最小模式是在系統(tǒng)中只有8088一個(gè)微處理器。系統(tǒng)中所有總線控制信號(hào)都由8088產(chǎn)生，最大模式除了8088外，還有一個(gè)或多個(gè)協(xié)處理器協(xié)助8088工作。一般協(xié)處理器常用的有數(shù)值運(yùn)算協(xié)處理器8087和輸入/輸出協(xié)處理器8089。3、intel8088引腳及功能地址/數(shù)據(jù)復(fù)用腳，雙向，三態(tài)。地址/狀態(tài)復(fù)用腳。高8位數(shù)據(jù)總線/狀態(tài)復(fù)用腳?？善帘沃袛噍斎肽_。正沿觸發(fā)。讀信號(hào)，三態(tài)，輸出。時(shí)鐘信號(hào)輸入，等待測試信號(hào)。輸入。復(fù)位信號(hào)?？偩€同期狀態(tài)信號(hào)，輸出，三態(tài)。4、微型計(jì)算機(jī)的基本工作方法 nmi：不可屏蔽中斷申請(qǐng)信號(hào)，輸入、上升沿有效。不可屏蔽中斷申請(qǐng)不受中斷允許標(biāo)志if的影響，一旦從nmi引腳收到一個(gè)正跳變觸發(fā)信號(hào)，cpu在當(dāng)前指令執(zhí)行完成，便自動(dòng)引起一個(gè)類型碼為2的中斷，并轉(zhuǎn)入執(zhí)行與中斷類型碼相對(duì)應(yīng)的不可屏蔽中斷服務(wù)程序。intr：可屏蔽中斷申請(qǐng)信號(hào)，輸入、高電平有效。受cpu內(nèi)部中斷允許標(biāo)志位的控制。cpu用sti指令可使中斷允許標(biāo)志if置1，用cli指令可使if清0，從而可實(shí)現(xiàn)中斷允許或屏蔽。reset：復(fù)位信號(hào)，輸入、高電平有效。ready：準(zhǔn)備就緒信號(hào)，輸入、高電平有效。cpu在每個(gè)總線周期的t3狀態(tài)檢測ready信號(hào)線，如果ready為低電平，表示數(shù)據(jù)末準(zhǔn)備好，則在t3狀態(tài)結(jié)束后cpu插入一個(gè)或幾個(gè)tw等待狀態(tài)，直到ready信號(hào)有效后，才進(jìn)入t4狀態(tài)，完成數(shù)據(jù)傳送過程。test：測試信號(hào)，輸入、低電平有效。test信號(hào)是和等待指令wait配合使用的信號(hào)。qs1、qs0：指令隊(duì)列狀態(tài)信號(hào)，輸出，高電平有效。這兩個(gè)信號(hào)的組合用來指示cpu中指令隊(duì)列的當(dāng)前狀態(tài)。s2、s1、s0：總線周期狀態(tài)信號(hào)，三態(tài)、輸出。在最大模式系統(tǒng)中，總線周期狀態(tài)信號(hào)s2、s1、s0用來指示當(dāng)前總線周期所進(jìn)行的操作類型。lock：總線封鎖信號(hào)，三態(tài)、輸出、低電平有效。lock信號(hào)可由指令前綴lock來設(shè)置。rq/gt0、rq/gt1：總線請(qǐng)求信號(hào)（輸入）總線請(qǐng)求允許（輸出），雙向、低電平有效。在最大模式中，這兩個(gè)信號(hào)用來供cpu以外的兩個(gè)協(xié)處理器發(fā)出總線請(qǐng)求（rq）和接收cpu對(duì)其總線請(qǐng)求信號(hào)的響應(yīng)信號(hào)（gt0，gt1）。其中rq/gt0比rq/gt1有更高的優(yōu)先級(jí)。rd：讀信號(hào)，三態(tài)、輸出、低電平有效。rd信號(hào)有效，表示cpu正在對(duì)存儲(chǔ)器或io端口進(jìn)行讀操作。 mn/mx：最小最大工作模式控制信號(hào)，輸入。當(dāng)mnmx接高電平時(shí)，則cpu工作在最小模式。當(dāng)mnmx接低電平時(shí)，則cpu工作在最大模式。sso：系統(tǒng)狀態(tài)輸出信號(hào)，輸出。在最小模式下，該信號(hào)與其它兩個(gè)信號(hào)一起反應(yīng)8088總線操作類型。在最大模式下，該引腳輸出恒為高電平。6.2 連桿平行度測量儀中的接口技術(shù)在微機(jī)控制的系統(tǒng)中，除了存儲(chǔ)器外還有很多輸入/輸出裝置，如紙帶閱讀機(jī)、磁盤驅(qū)動(dòng)器、顯示器、鍵盤、伺服電機(jī)等。如果將這些輸入/輸出裝置與微機(jī)連接起來，就是i/o接口要研究的問題。1、存儲(chǔ)器選擇及與cpu接口技術(shù)存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)非常重要的組成部分。它的主要功能是存儲(chǔ)執(zhí)行的程序以及待處理的各種數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)最基本的功能是對(duì)程序的讀取，并執(zhí)行，執(zhí)行程序由cpu完成。而要讀取的程序則必須安排在存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器容量越大，則記憶的信息越多，計(jì)算機(jī)功能越強(qiáng)。存儲(chǔ)器的種類可分為：隨機(jī)存儲(chǔ)器（ram）和只讀存儲(chǔ)器（rom）兩大類。ram又可分為雙級(jí)型和mos兩大類，ram又可分為靜態(tài)ram和動(dòng)態(tài)ram。rom可分為湮沒rom、可編程只讀存儲(chǔ)器prom，可寫可擦的只讀存儲(chǔ)器eprom，電擦除只讀存儲(chǔ)器e2prom.存儲(chǔ)器芯片cpu的連接中考慮如下問題：(1)主存儲(chǔ)器通常ram和rom應(yīng)根據(jù)實(shí)際要求分配適當(dāng)?shù)娜萘坎⑦x擇適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)芯片。(2)主存儲(chǔ)的ram，rom必須要占據(jù)合理的地址空間，并通過適當(dāng)?shù)碾娐愤M(jìn)行控制。(3)cpu負(fù)載能力有限，存儲(chǔ)芯片負(fù)載也有限，在相互連接時(shí)，應(yīng)加緩沖驅(qū)動(dòng)器。(4)時(shí)序配合是一個(gè)重要問題，cpu、存儲(chǔ)器兩者必須相匹配，