滑塊厚度綜合檢測平臺檢測平臺設(shè)計論文

目 次 1 緒論 1 1 . 1 研究目的 1 1.2 研究背景和意義 2 1.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 3 1 . 3 . 1 國內(nèi) 3 1 . 3 . 2 國外 4 1 . 4 研究方法 5 2 總 體 設(shè)計 5 2.1 滑塊厚度綜合檢測平臺設(shè)計的任務(wù)及要求 5 2.2 滑塊厚度綜合檢測平臺總體設(shè)計方案 5 2.2. 1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 5 2.2.2 控制部分設(shè)計 8 2.2. 3 軟件部分設(shè)計 9 2.3 設(shè)計與分析方法 9 2.3. 1 力學(xué)分析方法 9 2.3.2 可靠性分析方法 11 2.4 該種設(shè)計的特點 12 3 相關(guān)機械部件的設(shè)計、分析 13 3.1 工作平臺及導(dǎo)軌設(shè)計 13 3.1.1 工作平臺及 導(dǎo)軌設(shè)計要求 13 3.1.2 平臺導(dǎo)軌設(shè)計方案 討論 13 3.2 夾具 設(shè)計 16 3.3 撥針 16 3.3.1 使用撥針的必要性 16 3 . 3. 2 撥針的設(shè)計 17 3.3.3 撥針的安裝 18 3.4 檢測平臺的投料裝置、出料裝置設(shè)計 18 3.4.1 投料裝置的設(shè)計 18 3.4.2 出料 裝置的設(shè)計 19 3.5 工作臺安裝設(shè)計 19 4 關(guān)重件的受力分析、可靠性分析 21 4.1 撥針放置位置和角度的可行性分析 21 4 .1. 1 撥針受力情況建模 21 4.1.2 內(nèi)夾具銷耳與導(dǎo)槽之間的滑動摩擦系數(shù)地測定 25 4 .1 . 3 銷耳能夠平順通過轉(zhuǎn)位最高點的可能性 26 4.2 傳動系 統(tǒng)的平穩(wěn)性分析 26 4.2.1 平臺上外夾具與同步齒形帶嚙合的緊密程度 27 4.2.2 保護板內(nèi)外夾具與同步齒形帶嚙合地緊密程度 29 5 檢測平臺的系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及改進措施 29 5.1 同步帶的安裝 30 5.2 滑塊旋轉(zhuǎn)部分 30 5.3 皮帶太長，不能夠預(yù)緊 31 5.4 滑 塊翻轉(zhuǎn)功能不 可靠 31 結(jié)論 33 致謝 34 參考文獻 35 畢 業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要 摘要 空氣調(diào)節(jié)機的滑塊厚度精度要求很高，相比傳統(tǒng)的手工測量方法，采用自動檢測系統(tǒng)可極大地降低人的勞動強度，提高檢測效率，并能大大地減少檢測出錯率。 滑塊厚度綜合檢測平 臺的設(shè)計由機械機構(gòu)設(shè)計、自動控制系統(tǒng)的設(shè)計和軟件設(shè)計三部分組成。介紹了檢測平臺機械機構(gòu)的設(shè)計，提出了滑塊厚度綜合檢測平臺總體方案設(shè)計及論證；對導(dǎo)軌平臺、夾具、撥針、投料和自動分料口的設(shè)計及工作臺的安裝進行了重點分析；對于非常重要的撥針的受力情況及傳動系統(tǒng)的可靠性作了比較詳細的計算和分析；在調(diào)試過程中遇到的問題及所作的改進在這里也有一定的說明。 關(guān)鍵詞 厚度 檢測平臺 機構(gòu) 受力分析 可靠性 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）外文摘要 Title A integrative platform for measuring slippers sickness mechanical section Abstract The slipper , which is one of the important accessories of an air condition , has high dimensional precision requirements. 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 composed 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 guiding 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 briefly explained on the paper. Keywords sickness, platform for measuring, mechanical section 1 緒論 電子技術(shù)越來越多地融入機械工程領(lǐng)域使得機械產(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 化了結(jié)構(gòu)。該滑塊厚度綜合檢測平臺正是這兩者的有機統(tǒng)一體。作為現(xiàn)代檢測設(shè)備，激光測量、離子篩測量等非接觸式測量方法無疑在精度方面更有它的優(yōu)勢，但高額的成本使得中小批量測量顯得既不經(jīng)濟又不實用。而該滑塊厚度綜合檢測平臺采用的是同步齒形帶傳動、 PLC 控制、探頭接觸式測量，并且采用流水線工作方式，是一種經(jīng)濟、實用的檢測設(shè)備。這也是我們研究開發(fā)的原因。 1.1 研究目的 活塞（滑塊）是空氣調(diào)節(jié)機中的關(guān)鍵部件之一（其外形結(jié)構(gòu)見圖 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)機性能的好壞，所以對它的精度要求相當(dāng)?shù)馗?。為了檢驗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)，需對其各個尺寸進行測量，然后將測量結(jié)果進行數(shù)據(jù)處理并分類。用傳統(tǒng)手工測量方法效率很低（每人每天可檢測的數(shù)量不過上千個），而且容易出錯。本文設(shè)計的測 量滑塊厚度 d的自動檢測平臺需要完成設(shè)計、加工、安裝、調(diào)試四個步驟。為了能夠 大大提高檢測效率，降低生產(chǎn)成本， 減少出錯率，并 為企業(yè)帶來更大的效益， 檢測平臺應(yīng)具有適應(yīng)性強、智能化自動化程度高、移植性、通用性強等特點。 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平臺研究工作是非常有意義的。 首先這臺滑塊厚度綜合檢測平臺系南京理 工大學(xué)受寧波市科技局委托研制的，因此這項研究是來自于社會生產(chǎn)的需要，并且這臺設(shè)備研究在國內(nèi)還屬首例。這臺滑塊厚度綜合檢測平臺設(shè)計由檢測平臺設(shè)計、自動控制系統(tǒng)設(shè)計和軟件設(shè)計組成，可以實現(xiàn)自動檢測滑塊厚度，將測量結(jié)果處理送至控制系統(tǒng)，然后控制系統(tǒng)發(fā)出 7種不同的信號給步進電機，電機根據(jù)這 7種不同的信號旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角 度，最后滑塊從 7個不同的出料口被推出。采用這套自動化測量設(shè)備不僅可以縮短時間，使得測量速度與生產(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)的勞動操作，減少費用，還便于顯示及 反饋相關(guān)參數(shù)信息等。 再者這臺滑塊厚度綜合檢測平臺是自動檢測技術(shù)的應(yīng)用。采用自動檢測技術(shù)有著非常重要的意義： 1）采用自動檢測技術(shù)有利于提高生產(chǎn)效率并降低工人的勞動強度。自動檢測系統(tǒng)與自動機械當(dāng)然密不可分。所謂自動機械，是指在沒有操作人員直接參與下，組成機器的各個結(jié)構(gòu)（裝置）能自動實現(xiàn)協(xié)調(diào)動作，在規(guī) 定的時間內(nèi)完成循環(huán)的機器。在該測量滑塊的自動檢測系統(tǒng)中，為了減少時間損失并提高勞動生產(chǎn)率，使送料分類等輔助工作與被測件的運送、檢測工作重合起來。工作中，首先啟動機器，人工完成將被測滑塊送至檢測系統(tǒng)中，自動定位、夾緊，然后滑塊隨同步齒形帶移動并完成測量，最后通過計算機數(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：整個測量過程工人僅需要把被測件放到進料口，工人的勞動強度大大降低。 2）自動檢測的控制元件可以保證足夠的測量精度，從而確保測量分類的可靠性。在機械行業(yè)中，質(zhì)量是生命。在實現(xiàn)這個目標(biāo)的過程中，自 動檢測的作用和重要意義是不言而喻的。作為裝備有行程開關(guān)和反饋裝置的測量系統(tǒng)，可以實現(xiàn)實時監(jiān)控，達到比較高的測量精度。測量過程中如要保證動態(tài)測量精度，需要研究適合于動態(tài)或準(zhǔn)動態(tài)的測試設(shè)備，甚至能集成到加工設(shè)備中的特殊測試設(shè)備，做到實時測試。設(shè)備制造出來后，再根據(jù)調(diào)試結(jié)果對一些環(huán)節(jié)作適當(dāng)?shù)男薷?，從而保證了測量分類結(jié)果的可靠性。 3）自動檢測是測量學(xué)和自動機械兩者緊密結(jié)合的有機整體。當(dāng)前，國內(nèi)外在這兩個領(lǐng)域的研究已經(jīng)比較成熟，便于我們在設(shè)計時參考或直接利用。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā) 展，測量學(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)測一項就耗資巨大，對 變形監(jiān)測和庫區(qū)地殼形變、滑坡、巖崩以及水庫誘發(fā)地震監(jiān)測，不僅采用目前國內(nèi)外最成熟最先進的儀器、技術(shù)，在實踐中也在不斷發(fā)展新的技術(shù)和方法，如對滑坡體變形與失穩(wěn)研究的計算機智能仿真系統(tǒng)；擬進行研究的三峽庫區(qū)滑坡泥石流預(yù)報的 3S工程等，都涉及到精密工程測量。隔河巖大壩外部變形觀測的 GPS實時持續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測點的位置精度達到了亞毫米。 自動機械方面，自改革開放以來，我國不斷的引進技術(shù)，改善生產(chǎn)，這方面的進步是顯而易見的。數(shù)控機床， 流水生產(chǎn)線等等無一 不是自動機械的應(yīng)用。而在以下四個關(guān)鍵性環(huán)節(jié)中我們?nèi)孕杌ù罅?、下大功夫。?1）如何才能改善機器的動態(tài)性能：使之在高速工作時運動平穩(wěn)，降低振動與噪聲；（ 2）如何才能提高系統(tǒng)工作可靠性，降低故障率，提高機器設(shè)備的利用率；（ 3）提高機械效率，減少磨損和摩擦，提高精度保持性。對于如何設(shè)計一部自動機械，前人已經(jīng)總結(jié)了一套方案。設(shè)計過程可分為初步設(shè)計階段、技術(shù)設(shè)計階段、工作圖設(shè)計階段、安裝調(diào)試階段。 第三，這設(shè)備將會給高度測量、寬度測量提供重要的參考。一個滑塊的完整尺寸測量包括厚度、高度和寬度三個方向的尺寸。為提高工作 效率，在工作時這三臺設(shè)備應(yīng)該并行工作的。在這三個尺寸中，厚度的測量的定位設(shè)計是最簡單的，在平臺上位置的保持是最可靠的，對其首先進行研制可以減少工作量，提高成功的可能性。在這臺設(shè)備完成后，有了第一臺設(shè)備設(shè)計的經(jīng)驗，高度和寬度測量就是在原有基礎(chǔ)上的補充了。 1.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 在自動測量方面，國內(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 國內(nèi) 北 京靈和公司生產(chǎn)的大慣量超精密氣浮平臺 1） 工作條件 平臺在設(shè)計時需考慮對不同尺寸的多種氣足結(jié)構(gòu)形式特性進行實驗驗證的要求，所以不僅可以實現(xiàn)對大慣量氣浮平臺 的設(shè)計方法、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行實驗驗證提供了實驗平臺，實現(xiàn)資源共享。為準(zhǔn)確研究光刻機在工作過程的真實的特性，需實現(xiàn)大慣量氣足沿 XY 方向運動。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。由該平臺所得出的氣浮導(dǎo)軌和大慣量氣足工作時的動態(tài)特性和超精密控制方法能夠真實的反映光刻機實際工作時的動態(tài)特性。 2） 技 術(shù)要求 （ 1）技術(shù)參數(shù)及設(shè)計指標(biāo) 最大運動加速度： 1.62.0g 定位精度： 0.52.0m 最大穩(wěn)定運動速 度： 600mm/s 運動行程 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個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 （ 2）配置 直線電機 3個，最大持續(xù)推力 450N峰值電流 7A 直線電機驅(qū)動器 3個，提供最大驅(qū)動電流 7A 運動控制卡 1個，可進行多軸聯(lián)控 光柵尺 2個，分辨率 0.5um 工業(yè)控制計算機 1個 氣浮導(dǎo) 6個，氣膜剛度 8N/um 大慣量氣足 1個，承載大于 40Kg 氣泵 1個，最大持續(xù)供氣壓力 8個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 氣浮隔振平臺 1個，最大沖擊偏離系數(shù) 10.3 1.3.2 國外 德國生產(chǎn)的 銦瓦線尺測距 儀 DISTINVAR，應(yīng)變儀 DISTERMETER ISETH，石英伸縮儀，各種光學(xué)應(yīng)變計，位移與振動激光快速遙測儀等。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)達到 0.01m的計量精度，成為重要的長度檢校和精密測量設(shè)備；采用 CCD線列傳感器測量微距離可達到百分之幾微米的精度，它們使距離測量精度從毫米、微米級進入到納米級世界。 1.4 研究方法 這臺滑塊厚度綜合檢測平臺由檢測平臺設(shè)計、自動控制系統(tǒng)和軟件設(shè)計組成。本 文主要完成檢測平臺的設(shè)計。設(shè)計方法為： 1）采用流水線測量方式測量，提高測量效率。 2）每個面需要測多個點，并且這些點能夠測量一個平面的厚度?，F(xiàn)擬采用測兩對角線上不同點的厚度，然后對不同點的數(shù)據(jù)值進行處理，以此來判定滑塊厚度是否滿足要求；通過工作臺導(dǎo)軌的約束使被測件旋轉(zhuǎn)。 3）為保證測量的可靠性，分別以滑塊的兩個面為定位基準(zhǔn)，測得兩個面的兩組數(shù)據(jù)。為改變定位面，使被測件隨同步帶翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)這一功能。 2 總體設(shè)計 2.1 滑塊厚度綜合檢測平臺設(shè)計的任務(wù)及要求 據(jù)協(xié)議，所設(shè)計的滑塊厚度綜合檢測平臺應(yīng)滿足以下幾點要求： 1）檢測誤差允許范圍為 0.1um。 2）每臺機器在一人操作的情況下一日工作 量為 2萬個。 3）分別以滑塊的兩個面為定位基準(zhǔn)，測兩組數(shù)據(jù)。 4）每個面需要測兩條對角線上 5個點的數(shù)據(jù)。 5）能夠自動處理檢測數(shù)據(jù)，并按照要求把其分成七類，從七個不同的出口滑出。 6）系統(tǒng)具有一定的容錯能力，即使出現(xiàn)滑塊卡位、不能完成正確分類，也不會出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰或誤分類等現(xiàn)象。 2.2 滑塊厚度綜合檢測平臺總體設(shè)計方案 2.2.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 按協(xié)議要求，（ 1）首先，滑塊厚度綜合檢測平臺應(yīng)能完成預(yù)期的工作要求。即快速的比較精確地檢測出滑塊的厚度，并且根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果自動分類。（ 2）其次，在一個循環(huán)過程中 ，滑塊測量的定位面要發(fā)生改變。（ 3）每個面上要測兩條對角線上的數(shù)據(jù)。要實現(xiàn)這樣功能，要么測頭不動，滑塊旋轉(zhuǎn)；要么測頭可動，滑塊不動。要保證準(zhǔn)確測量的精度，測頭應(yīng)固定在一個位置為好。故采用測頭不動滑塊旋轉(zhuǎn)的方案。根據(jù)功能要求，設(shè)計應(yīng)當(dāng)具有以下幾個部分。 首先是機械結(jié)構(gòu)和傳動部件。機械結(jié)構(gòu)是整個檢測平臺的基體。要進行測量，首先要有一個測量用的定位基準(zhǔn)面；要根據(jù)處理數(shù)據(jù)將滑塊進行分類，需要一個分類結(jié)構(gòu)裝置；整個裝置需要一個支架；要實現(xiàn)快速測量，一個可行的測量方式需要機械結(jié)構(gòu)作為載體；另外還要有一些減振和消振裝置來 保證動態(tài)測量的精度要求。作為多傳感器的動態(tài)測量，傳動裝置的設(shè)計顯得尤為重要，采用何種傳動方式是能否滿足測量精度要求的關(guān)鍵。機械結(jié)構(gòu)和傳動部件的設(shè)計思想如圖 2.1所示，對該圖作以下說明：（ 1）系統(tǒng)安裝有四個接觸式探頭，上下各兩個，用于測量四條對角線上的厚度值， 在上下?lián)茚樚幓瑝K分別逆時針、順時針旋轉(zhuǎn) 76至在同一平臺的另一條對角線處；當(dāng)滑塊通過滑塊保護板后，滑塊平穩(wěn)地實現(xiàn)了翻轉(zhuǎn)。系統(tǒng)安裝有兩個步進電機，電機 1控制同步帶的傳動；電機 2 控制分類轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動。 （ 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 的長柄，外夾具隨同步帶一起移動?；瑝K內(nèi)夾具 5 與外夾具間隙配合，其中間開孔放置被測滑塊 6，內(nèi)夾具的兩個銷耳 7 在導(dǎo)軌槽道 8中滑動以限制內(nèi)夾具的方向，這樣內(nèi)夾具、滑塊一面隨外夾具移動，一面隨兩條導(dǎo)軌槽的距離變化發(fā)生轉(zhuǎn)動。槽道的形狀與尺寸需要設(shè)計和計算的。 圖 2.1 整體結(jié)構(gòu)圖 （ 3）夾具布滿整個工作導(dǎo)軌，并隨傳動帶循環(huán)運動，當(dāng)滑塊從入料口進入時，在某一時刻必定有一內(nèi)夾具與之配合，滑塊即進入測量循環(huán)軌道，測量完畢，通過長軌道進入自動分料系統(tǒng)。 （ 4）自 動分料系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)構(gòu)特征見圖 2.2 所示 ，帶開口的勻質(zhì)圓盤 2 可繞其中心軸轉(zhuǎn)動，在開口槽的兩側(cè)沿圓周方向均勻分布 7 個出口。在圓盤槽處安裝一吸力電磁鐵。圓盤開口裝有一個感應(yīng)器（記為 I1.1），七個出口處也裝有一個感應(yīng)器（分別記為I0.1I0.7）。其工作原理為： I1)當(dāng)滑塊從傳動循環(huán)系統(tǒng)滑出，經(jīng)過一段斜坡的加速后便進入圓盤的槽道內(nèi)，行程開關(guān)將滑塊到達信號送至控制 PLC。 I2)CPU 給出命令，控制電機帶動圓盤轉(zhuǎn)動相應(yīng)角度（由數(shù)據(jù)處理后的分類信號決定），此時電機停，電磁鐵失電。 I3)滑塊被電磁鐵從某個出口 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，驅(qū)動電機反轉(zhuǎn)至初始位置。 圖 2.2 自動分料系統(tǒng)結(jié)構(gòu) （ V）整個工作過程如下： 進入 下一 循環(huán) 圖 2.3 系統(tǒng)工作流程圖 如何實現(xiàn)滑塊在流水線上的旋轉(zhuǎn)，需通過設(shè)計彎曲導(dǎo)軌實現(xiàn)。在流水線上，要將滑塊平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)一個角度是相當(dāng)困難的，皮帶只起到傳動作用，并不能控制滑塊的方位。要想使滑塊旋轉(zhuǎn)一個角度，只能夠改變導(dǎo)軌形狀了。擬設(shè)計成如圖 2.4形狀： 滑塊從入料口進入內(nèi)夾具中 經(jīng)過某一傳感器時，滑塊某一直線上厚度被測 槽道位置尺寸變化，滑塊轉(zhuǎn)動相 應(yīng)角度 滑塊在帶的拐角處翻轉(zhuǎn) 在下側(cè)軌道上測出另外兩條直線段上的厚度 滑塊從出料口漏出，夾具隨帶進入上軌道 圖 2.4 導(dǎo)軌曲線部分示意圖 2.2.2 控制部分設(shè)計 控制系統(tǒng)是整個檢測平臺的大腦。主要包括工控機、 PLC、數(shù)采卡、傳感器探頭、位置檢測傳感器和各控制及執(zhí)行元件。其中 PLC 是整個控制系統(tǒng)的核心，直接完成對各部件動作的協(xié)調(diào)控制以及各運動位置的檢測。 PLC 與工控機通過通信口進行通信，工控機讀取 PLC的通信口識別整個系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并在工控機上的控制軟件上顯示?？刂葡到y(tǒng)有以下幾點功能： 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)必須能夠及時反饋檢測信號并作出反應(yīng)； 3）完成滑塊的正確分類?？刂聘鞑糠职凑?預(yù)定的軌跡、動作完成滑塊 厚度檢測的全過程。 4)具有一定的容錯能力。即使是出現(xiàn)滑塊卡位、不能完成正確分類也不會出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰或誤分類現(xiàn)象等。如果出現(xiàn)錯誤，系統(tǒng)明確指出錯誤來自哪個方位，即使不能指明錯誤來源，也能檢測到流水線的某個大致位置，以方便維護，及時排除故障。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 有無信號 ,初始化各寄存器 ,響應(yīng)工控機等，如果正常 ,通過 RS485 向工控機發(fā)出準(zhǔn)備好信號。 （ 2）自檢成功后，復(fù)位電機 2 讀通信口，依據(jù)通信口的命令選擇工作方式。測試方式狀 態(tài)下，由工控機控制 PLC 的運行，進而控制電機 的起動、運轉(zhuǎn)。正常分類狀態(tài)下，起動傳送電機 1。 （ 3）掃描 I1.3I1.6，如有信號則分別啟動相應(yīng)探頭。 （ 4）判斷位置傳感器 8 檢測有無滑塊，如有，檢查工業(yè)控制機傳來的產(chǎn)品分類狀態(tài)， 判斷產(chǎn)品分類，并控制電機 2 旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度。如無，則等待。 （ 5）電機 2 帶動轉(zhuǎn)盤按照產(chǎn)品的分類轉(zhuǎn)動相應(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 檢測出滑塊分類到位信號，與所對應(yīng)分類是否一致，如不一致，則報警，一致則驅(qū)動電機 2 帶動轉(zhuǎn)盤復(fù)位。判斷定位 信號，是否復(fù)位成功，如否，則啟動定位程序。 （ 8）判斷 I2.1 是否停機，如是，則切斷電源。如否，轉(zhuǎn)至 (4)。 注：急停信號用于特殊情況強制停機 ,不管分類是否完成 ,只要 I11 有效，則立即強制停機 .直至重新啟動。 2.2.3 軟件部分設(shè)計 主要為控制系統(tǒng)編寫相應(yīng)功能的程序，將測量結(jié)果進行數(shù)據(jù)處理并分成七類，并將分類信號送至 PLC。編程需要考慮檢測平臺的傳動、測量和控制方式。傳動方式：同步齒形帶傳動的流水線工作方式；測量方式：探頭接觸式測量；控制方式： PLC 控制。 2.3 設(shè)計與分析方法 2.3.1 力學(xué)分析方法 對于系統(tǒng)設(shè)計的校核及驗證，力學(xué)分析是必不可少的。力學(xué)分析及校核包括動力學(xué)分析，疲勞失效分析，振動及噪聲控制等多方面，本文重點講述動力學(xué)分析方法。動力學(xué)分析的一般過程如下： 1)建立動力學(xué)模型 建立動力學(xué)模型是動力學(xué)分析的第一步，也是實際問題數(shù)學(xué)化的關(guān)鍵一步。首先根據(jù)運動系統(tǒng)各構(gòu)件之間的連接關(guān)系畫出系統(tǒng)的機構(gòu)運動簡圖。再根據(jù)解題需要提出假設(shè)，簡化模型。然后根據(jù)機械結(jié)構(gòu)的運動特征分析系統(tǒng)的自由度，根據(jù)參考文獻 15，自由度 HL ppNn 23 ，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=0、 1 n） 這里的廣義坐標(biāo)可以是絕對坐標(biāo)也可以是相對坐標(biāo)，視解決問題的方便而定。 3)建立運動微分方程 建立運動微分方程常有兩種方法： 法一：將系統(tǒng)中每個構(gòu)件與其他構(gòu)件隔離開來單獨進行受力分析，并用牛頓第二 定律（ iii amF ）列方程。 法二：用拉氏函數(shù)法，分析步驟如下： （ 1)計算出系統(tǒng)的動能 T、勢能 V，并用廣義坐標(biāo)表示 T= ),( 21 nqqqT 、V= ),( 21 nqqqV （ 2)拉氏函數(shù) L=T-V （ 3)由變分法得第二類拉格朗日方程（見參考文獻 16）： 0)(11 qLqLdtd 0)(22 qLqLdtd 0)( nn qLqLdtd (2.1) 可得到運動微分方程的通用表達形式： )( tfxKxCxM (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)工作時階段性沖擊力。 4） 微分方程求解 簡單微分方程可直接求解，而對于自由度較高的系統(tǒng)常采用模態(tài)分析法，分析過程如下：引入模態(tài)矩陣 1 n ，因為模態(tài)矩陣關(guān)于質(zhì)量矩陣和剛度矩陣是正交的（證明過程見參考文獻 10， Page124126），即 0 MT 、 0 KT 。令 MM Tn KK Tn CC Tn )(tfF Tn (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。因為 nTCCC 1 nTMMM 1 nTKKK 1 (2.4) 引入實模態(tài)變換 (2.5) (2.6) 對 (2.5)求二階導(dǎo)數(shù)，得 YX (2.7) 將 (2.5)， (2.7)代入 (1.2)中，等式兩邊左乘 T 得如下統(tǒng)一形式： )(tFYKYCYM nnnnnnn (2.8) 引入阻尼比 (2.9) 得 nnnnnnnn M tFYPYPY )(2 2 (2.10) 根據(jù) (2.10)和 初始條件可求出計算模型的模態(tài)響應(yīng)（略）。 上述只是解決動力學(xué)問題的一般步驟，在解題時我們應(yīng)當(dāng)靈活運 用，適當(dāng)簡化。 2.3.2 可靠性分析方法 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。可靠性分析是機械產(chǎn)品設(shè)計中必不可少的一個環(huán)節(jié)，產(chǎn)品質(zhì)量的好壞及評價必須經(jīng)過可靠性分析?？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)計方法存在一些問題：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 強度分析方法。這里的“應(yīng)力”和“強度”是廣義的，應(yīng)力是指凡是使機械系統(tǒng)或零件趨于失效的各種環(huán)境 因素；而強度是指凡是能阻止結(jié)構(gòu)或零件實效的因 素。 本系統(tǒng)要分析的是滑塊旋轉(zhuǎn)部分和翻轉(zhuǎn)過渡部分。 2.4 該種設(shè)計的特點 1）步進電機控制 步進電機最大的特點就是傳送平穩(wěn)，傳動準(zhǔn)確可靠，并可以工作狀況實時調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動方向。電機工作振動小，噪聲小。 2）傳 動方式是同步齒形帶傳動 同步齒形帶綜合了帶傳動和鏈傳動的優(yōu)點。工作時，帶的凸齒與帶輪外緣上的齒槽進行嚙合運動。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，故帶與帶輪之間沒有相對滑動，從而保證了同步傳動。本系統(tǒng)選的是兩條帶型號為1200DAH075。 采用同步齒形帶的優(yōu)點：（ 1）無滑動，能保證固定的傳動比；（ 2）預(yù)緊力小，軸和軸承上所受的載荷?。唬?3）帶的厚度小，單位長度的質(zhì)量??；（ 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)代最流行的控制機制。采用 PLC 控制有可靠性高的優(yōu)點，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 的平均無故障工作時間可達幾萬小時。 3）成本低廉，經(jīng)濟實用 雖然作為現(xiàn)代檢測設(shè)備，激光測量、離子篩測量等非接觸測量方法無疑在精度方面更有它的優(yōu)勢，但高額的成本使的中小批量 測量顯得既不經(jīng)濟又不實用。 該檢測平臺成本比較低廉，在方案設(shè)計階段，考慮充分了這一問題。價格昂貴的接觸測頭用了盡可能少的四個。還有就是兩個步進電機價格高一點了。 3 相關(guān)機械部件的設(shè)計、分析 3.1 工作平臺及導(dǎo)軌設(shè)計 3.1.1 工作平臺及導(dǎo)軌設(shè)計導(dǎo)軌設(shè)計要求 工作平臺及導(dǎo)軌是整個機械結(jié)構(gòu)的核心元件。該結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足以下幾點要求： 1）平臺導(dǎo)軌設(shè)計應(yīng)滿足測量多數(shù)據(jù)要求，如能夠?qū)崿F(xiàn)工件在工作平臺上旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度。 2）工作平臺應(yīng)滿足測量精度要求。 3）工作 平臺工作面應(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)定的軌跡運動 ，從而保證被測工件實現(xiàn)對角測量。 平臺應(yīng)具有足夠的剛度和強度，保證測量的精度 。 5） 平臺的表面處理方式和熱處理方式也應(yīng)該正確對待，良好的熱處理可保證工作平臺既具有一定的硬度、耐磨，還不會劃傷工件。 3.1.2 平臺導(dǎo)軌設(shè)計方案討論 內(nèi)夾具銷耳與平臺導(dǎo)軌發(fā)生相對運動，設(shè)計導(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，兩銷耳之間距離始終為 78mm；滑塊放置在內(nèi)夾具中，滑塊的一條對角線與軌道線平行。兩個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，探頭只能上下移動。在 d0 ( ( 軌道上可測出一條對角線上的厚度尺寸；在拐角處，兩銷耳發(fā)生同步轉(zhuǎn)動，通過設(shè)計拐角角度可實現(xiàn)滑塊轉(zhuǎn)動 78角，此時另外一條對角線與 X軸方向平行。在長斜軌道上可完成另一對角線上的厚度測量。軌道角度和長度計算如下： 斜軌與直軌夾角： =arctg(28/36)=76；斜軌長度： L=45.6/(cos76 )=188.5mm. 圖 3.2 導(dǎo)軌設(shè)計方案示意圖 分析：采用方案一的設(shè)計有以下幾點弊端： （ 1）斜軌道太長，整個平臺要加工的尺寸太大，精度不易保證且加工成本高。 （ 2）斜軌道太長，外夾具外伸部分太長，剛度下降。若視兩銷耳為兩個支持銷，可將夾具滑塊建為簡支梁模型（如圖 3.3）。夾具中心受力變形： EIlql4831 =EIfWl483 =5.4 m (3.1) 其中： q：摩擦力在平臺寬度方向分布力； 1l ：平臺寬度尺寸 (1l =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=0.0044 0.0033/12 =9.9 10-12) f：夾具與平臺之間的摩擦系數(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），如果在加工時在與內(nèi)夾具一對角線垂直且相距 78mm 與中心等距位置安裝一對銷耳，當(dāng)夾具系統(tǒng)移動到測頭位置時，可測出一條對角線上的厚度；當(dāng)兩條軌道之間距離逐步減小時，銷耳便會受到 Y 方向的力從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力偶而使夾具系統(tǒng)轉(zhuǎn)動。設(shè)計兩軌道之間的距離，使滑塊轉(zhuǎn)動 76，然后就可測出另一對角線上的厚度。旋轉(zhuǎn)過程見圖 3.4： 圖 3.4 滑塊在平臺上旋轉(zhuǎn)過程演示 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，從而影響了功能的實現(xiàn)。 對方案二地改進：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)下測出一條對角線上的厚度，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針轉(zhuǎn)動 78的要求。但在當(dāng)兩銷耳連線處于 Y方向時（即導(dǎo)軌最高點），這是一個力學(xué)上的隨遇平衡點，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，可使其輕松越過這一臨界點，并使其按預(yù)定的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動。導(dǎo)軌槽道的尺寸設(shè)計（改進方案）： 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 X 方向移動時間為 2s/個。擬設(shè)計導(dǎo)軌槽道尺寸，使滑塊勻速轉(zhuǎn)動到終了位置，轉(zhuǎn)動角速度： =76 /2=38 /s。內(nèi)夾具的幾何中心仍隨傳送帶勻速移動，移動速度 =74/2=37mm/s。以 X軸上與兩導(dǎo)軌間距最大時對應(yīng)的點為坐標(biāo)原點，建立平面直角坐標(biāo)系： 上軌道設(shè)計為： x= t+28sin( t)； y=28cos( t) (3.2) 下軌道設(shè)計為： x= t-28sin( t)； y=28cos( t) (3.3) 每隔 0.05s 取一個點 ,計算出導(dǎo)軌坐標(biāo)值，將這些點描成曲線，如圖 3.5： 各點坐標(biāo)如表 3.1所示： 最高點 表 3.1 導(dǎo)軌上所取點的坐標(biāo) 點 坐標(biāo) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 X 0 5.92 11.9 17.88 23.91 29.95 37.8 43.85 49.9 55.93 Y 25.5 26.3 26.9 27.3 27.67 27.9 28 27.94 27.75 27.45 X 0 2.48 4.92 7.32 9.69 12.05 15.0 17.36 19.72 22.09 Y 25.5 26.3 26.9 27.3 27.67 27.9 28 27.94 27.75 27.45 點 坐標(biāo) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 X 61.9 67.9 73.9 79.74 85.57 91.37 97.0 102.6 108.2 117.3 Y 27.0 26.5 25.8 25.04 24.15 23.16 22.1 20.87 19.59 17.25 X 24.5 26.9 29.4 31.88 34.45 39.08 39.8 42.56 45.41 50.42 Y 27.0 26.5 25.8 25.04 24.15 23.16 22.1 20.87 19.59 17.25 3.2 夾具設(shè)計 夾具有內(nèi)、外兩個夾具組成，內(nèi)、外夾具形狀見圖 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上隨同步帶移動；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 為方便簡述，擬建立一坐標(biāo)系。 X： 平臺上同步帶移動方向； Y：平臺上垂直于 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)夾具和滑塊在每個銷耳上的當(dāng)量質(zhì)量。 在上述方案二改進的設(shè)計過程中，我們仔細思考一下，會發(fā)現(xiàn)其中有一點問題。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)夾具兩銷耳在運動過程中，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 方向距離未到達最大之前 始終受一個逆時針方向的力偶。那么當(dāng)兩銷耳 Y 方向到達最大dmax 的瞬間，銷耳會按照我們的設(shè)計順時針轉(zhuǎn)動嗎？ 位置1位置2 位置3我們先將這一問題做些簡化，在兩銷耳 Y 方向未到達最大之前（見位置 1） ytg yy ymymFy (3.4) 圖 3.5 旋轉(zhuǎn)過程內(nèi)夾具銷耳的受力分析 此時內(nèi)銷耳有一個逆時針方向的力偶，即出現(xiàn)逆時針運動的趨勢；在位置 2 時，正好是導(dǎo)軌曲線的拐點（ y =0），即 Fy=0，這時候，在力學(xué)上我們稱作系統(tǒng)處于隨遇平衡狀態(tài)，那就意味著下一時刻內(nèi)夾具有可能順時針轉(zhuǎn)動也有可能逆時針轉(zhuǎn)動，這時候我們用撥針給下銷耳一微小擾動，使其具有順時針方向轉(zhuǎn)動的趨勢，那么即可讓內(nèi)夾具按照我們設(shè)計的軌跡運動了；在位置 3，銷耳受力合成的力偶使內(nèi)夾具有順時針運動的趨勢。因此撥針的作用必不 可少。 3.3.2 撥針的設(shè)計 撥針作為該系統(tǒng)中非常重要的輔助元件，要實現(xiàn)兩個最基本的功能。 (1) 要使內(nèi)夾具的銷耳在通過最高點時要受到一個逆時針方向的力偶。 (2)撥針的存在不能影響到內(nèi)外夾具及滑塊地順利通過。擬設(shè)計的撥針結(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予銷耳一個阻力 f1，即內(nèi)夾具的銷耳在通過最高點時要受到一個逆時針方向的力偶，從而使夾具系統(tǒng)越過隨遇平衡點并按設(shè)計的軌跡運動。撥針 1 與內(nèi)夾具的銷耳接觸，通過支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 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。于是撥針 沒有影響到夾具系統(tǒng)地順利通過。 3.3.3 撥針的安裝 撥針的安裝是決定系統(tǒng)可靠性的一個非常重要的方面。撥針安裝主要要調(diào)節(jié)撥針在平臺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）時使撥針能夠適當(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；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)動到與 Y 軸平行的位置，此時撥針彈簧給予銷耳一個大小合適的力，使滑塊順利準(zhǔn)確的旋轉(zhuǎn) 76?，F(xiàn)采用理論分析和實驗兩種途徑?jīng)Q定撥針在導(dǎo)軌上安裝的位置和角度。理論分析方法見第 四章；實驗法過程：手推一個標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)夾具通過導(dǎo)軌時正確轉(zhuǎn)位（包括不發(fā)生卡位）的百分率來決定。因為該檢測平臺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 檢測平臺的投料裝置、出料裝置設(shè)計 對檢測平臺的投料口、出料口進行設(shè)計有利于提高系統(tǒng)的自動化水平，提高生產(chǎn)效率，減少工人地勞動強度。 3.4.1 投料裝置的設(shè)計 設(shè)計思想：使工人只需在一個位置投料，無需測量、校準(zhǔn)。投料的速度不會對系統(tǒng)的檢測效率帶來任何影響，見圖 3.7。為使滑塊順利進入內(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，安裝時有如下技術(shù)要求： h0hg，根據(jù)經(jīng)驗估計 g2=0.05 下面用極大似然估計法對 s2 進行估計。所謂“極大似然估計法”，就是固定樣本觀察值 x1、 x2 xn，在 s2 取值范圍內(nèi)挑選使概率 L(x1、 x2 xn, s2)達到最大的參數(shù) 2s，作為 s2 的估計值，即取 2s使得 L(x1、 x2 xn, 2s)=maxL(x1、 x2 xn, s2)。 本題中， 似然函數(shù) L( 2s)=)(2 1e x p 2 1 221 2sx isni s ni isssxnnL1222 )(2 1)l n (2)2l n (2ln (4.15) 令 0)(ln2 sdLd 則 0)()(212 21222 sxn ni iss 所以有 nsxniis 122)( (4.16) 我們對所購的十條同 步齒形帶的齒槽深度進行測量，得到十組數(shù)據(jù)。即 x1、 x2 xn 依次為 2.29、 2.26、 2.28、 2.29、 2.30、 2.30、 2.27、 2.31、 2.30、 2.27； n=10 代入 (4.16)，得到 00025.02 s 由 (4.14)，22gsgsZ = 446.005.00 0 0 2 5.0 19.229.2 查正態(tài)分布表，見附錄 B， R=（ ） =0.6736 4.2.2 保護板內(nèi)外夾具與同步齒形帶嚙合地緊密程度 翻轉(zhuǎn)過程中，最可能導(dǎo)致夾具跳出齒槽可能有兩個原因 ： 1）兩個導(dǎo)輪之間是一條公切線段，并非圖紙上設(shè)計的理想圓弧，假設(shè)帶與圓弧上最遠距離為 d1。 2）滑塊夾具經(jīng)過下半圓弧時，夾具由于受自身重力作用，會與同步帶齒槽脫離，掉下的距離記為 d2（見圖 4.8）。 圖 4.8 滑塊通過下半保護板夾具與齒槽脫離 夾具與齒槽脫離距離 d=d1+d2=3.39+2.29=5.68 根據(jù)經(jīng)驗 d2=0.05 由式 (4.14)，2 2dsdsZ = 66.1005.00 0 0 2 5.0 68.529.2 查正態(tài)分布表，見附錄 B， R=（ ） =0 由上述分析可見，在滑塊旋轉(zhuǎn)不跳出齒槽可能性只有 67.36%，而在滑塊進入滑塊保護板的下半部分時，滑塊幾乎不可能不跳齒卡位，這需要我們在調(diào)試時作一些改進。 5 檢測平臺的系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及改進措施 安裝調(diào)試是機械設(shè)計的最后一個環(huán)節(jié)，也是對機械產(chǎn)品設(shè)計地綜合檢測。 在安裝過程中，我們遇到了比較多的問題，有設(shè)計方面的原因還有加工方面的。我們作了一些改進，使系統(tǒng)能夠平穩(wěn)地運行并準(zhǔn)確地測量。 外夾具 導(dǎo)輪 齒槽 圖 4 - 1同步帶鉚釘5.1 同步帶的安裝 在設(shè)計過程中， 我們認為同步帶是可拆卸的，可是訂購的同步帶是一條條整帶且不可拆卸的，那么同步帶的安裝是一個大問題了。我們認為有解決兩種方案：一種是將帶在某個齒處斷開，然后用鉚釘聯(lián)結(jié)（見圖 5.1）；另一種是將框架用砂輪割斷，將帶放入，用角鐵將割斷的部位連接好（見圖 5.1）。仔細分析一下，用第一種方案不好，因為在斷開處很容易形成應(yīng)力集中，從而極大降低了同步帶的壽命。只能采用第二種方案。 這也說明設(shè)計上存在問題，在以后的設(shè)計中應(yīng)進行改進。 圖 5.1 對同步帶安裝提出的兩種方案圖 5.2 滑塊旋轉(zhuǎn)部分 盡管在前述章節(jié)已將撥針放置的最佳角度設(shè)計并調(diào)好了，但正確旋轉(zhuǎn)的可靠性仍不能達到 100%。究其原因，是因為設(shè)計方法和加工技術(shù)不夠先進。在導(dǎo)軌上 117.32長度范圍選取 20 個點用數(shù)控編程的方法加工的，并且由于設(shè)備的限制，加工精度也不夠?，F(xiàn)作以下改進措施： 1）將銷耳的直徑從 3mm 減小到 2mm，提高了轉(zhuǎn)位時的靈活性，從而使得正確轉(zhuǎn)位的可靠度顯著提高。 2）用內(nèi)夾具在導(dǎo)軌槽中不停的實驗，磨去加工時的誤差和毛刺 （此方法太笨，效率太低，只能作為實驗存在） 。 5.3 皮帶太長，不能夠預(yù)緊 綜觀整個結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)框架是焊接起來的；帶輪軸連接于滑塊保護罩座上。這樣可調(diào)節(jié)的只能調(diào)整固定在結(jié)構(gòu)框架上的 8 個帶輪支撐座的位置?？刹扇〉姆桨福?方案一：割斷皮帶 方案二：割斷結(jié)構(gòu)框架 角鐵 腰形槽1）在帶輪支撐座下方墊墊片，調(diào)整帶輪高度。 2）將連接孔改成腰形槽孔，可調(diào)整帶輪支撐座的位置和方位（圖 5.3）。 圖 5.2 皮帶預(yù)緊措施 5.4 滑塊翻轉(zhuǎn)功能不可靠 就像 4.2.2 所述，滑塊在經(jīng)過保護板下半圓弧段時，很難保證夾具不掉出齒 槽，除此以外還有以下一些原因?qū)е路D(zhuǎn)功能難以實現(xiàn)。 1）滑塊保護架是由多段車削的圓弧焊接得到的，曲率半徑在圓弧各點并非均相等，在加上安裝時預(yù)應(yīng)力，使得保護板的變形很大，兩板之間 9 的間隙很難得到保證（見圖 5.3）。 2）理想狀況下，翻轉(zhuǎn)部分是半圓形，而實際上是一段段折線段組成的，在翻轉(zhuǎn)過程中，外夾具肯定會掉下來卡住的。 圖 5.3 滑塊保護板由于繞度太大發(fā)生局部變形 對上述情況，我們可采取下列改進措施： 1）通過調(diào)整保護板上腰形槽盡量將內(nèi)、外保護板間的間隙調(diào)均勻。 2）間隙小的部位可用銼刀挫去多余棱 角。 3）如果前兩種方案仍不行，需將外夾具與帶黏結(jié)起來，防止夾具與同步齒形帶脫離 （或用整塊鋼板加工得到，而不用焊接的方式加工） 。 4）用加強肋提高滑塊保護板的剛度。 結(jié)論 本文對滑塊厚度綜合檢測的設(shè)計作了比較詳細的介紹。 全文共分為五章，第一章為緒論，講述課題研究的目的、意義背景及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀；第二章講述了該滑塊厚度綜合檢測平臺的總體設(shè)計方案及本文將要使用的方法；第三章是對相關(guān)機械部件的設(shè)計和分析， 重點講述了工作平臺及導(dǎo)軌的設(shè)計方案和撥針的設(shè)計及安裝。 第四章用力學(xué)分析方法對撥針放置的位置和角度進行了計算 ，并且對傳動系統(tǒng)運行可靠性作了詳細分析；第五章是對設(shè)備的調(diào)試及改進措施。 該檢測平臺要測正反兩面共四條線段上的厚度值，對于滑塊在系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)的原理、計算和分析本文講的很具體。 由于工作臺受環(huán)境溫度的影響會產(chǎn)生熱脹冷縮，因此檢測平臺要求在 20 恒溫條件下工作。在調(diào)試結(jié)束后，該滑塊厚度綜合檢測平臺運轉(zhuǎn)基本正常。傳動系統(tǒng)在一定預(yù)緊力作用下，傳動比較可靠；各部分受力沒有超過它的強度極限；檢測的精度基本符合了要求，工作效率比較高，并且實現(xiàn)了準(zhǔn)確分類。 由于設(shè)計原因，該檢測平臺存在一些缺陷。比如，投料時工人師傅先得在 投料槽口放入 45 個滑塊，