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1、全日制普通本科生毕业设计 连杆端面平行度自动检测仪的设计THE DESIGN OF AUTOMATIC DETECTOR FOR PARALLELISM OF BOTH SIDE OF CONNECTING ROD由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD图纸等，联系153893706学生姓名：学 号： 年级专业及班级： 2008级机械设计制造及其自动化(1)班指导老师及职称：学 部： 理工学部提交日期：2012年 5月全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内
2、容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。同时，本论文的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日目 录摘要1关键字1前言11 方案的拟定 21.1 行位误差测量的基本原则 21.2 连杆端面平行度公差分析 31.3 原始数据的采集 31.4 原始数据的处理 41.5 端面平行度子程序的设计 42 自动检测系统的设计 52.1 主机部分52.2 传感器测量部分52.3 电机及驱动部分72.3.1 本设计中用于工作台
3、进给的步进电机的选择8 2.3.2 两回转支座的回转运动的电机9 2.3.3 回转支座上装传感头的滑座Y向的进给运动的电机9 2.4 机械机构部分 9 2.4.1 工作台的设计10 2.4.2 滚珠丝杆螺母副的设计10 2.4.3 导轨副的设计12 2.4.4 齿轮传动的设计计算132.4.5 联轴器的选择142.4.6 传动轴的设计152.4.7 位置检测元件的设计163 自动检测装置的软件设计173.1 数据处理程序17 3.2 数据自动采集接口174 总结18参考文献 19致谢 20附图 20 连杆端面平行度自动检测仪的设计作 者：指导老师：（2008级机械设计制造及其自动化，长沙 41
4、0128）摘 要：连杆是汽车发动机的主要传力构件之一，常处于高速运动状态，因此要求与其它零件间具有较高的配合精度。因而连杆的检测是生产中频繁而又不可缺少的环节。目前我国连杆检测对于平行度的检测主要采用手工检测。本选题的设计是专门用来检测连杆端面的平行度，它避免了手工检测可能带来的人为因素导致的误差，极大的提高了检测效率同时也提高了检测的精度。关键词：连杆；平行度检测；端面The Design of Automatic Detector for Parallelism of Both Side of Connecting RodAuthor：Tutor：（Orient Science &Tech
5、nology College of Hunan Agricultural University,Changsha 410128）Abstract：The connecting rod is one of the main power transmission components for automotive engine, it often in a state of high-speed motion, thus requiring higher accuracy connect with other parts. So the detection of the connecting ro
6、d is frequent and indispensable part of the production. Linkage detection in China is using manual testing for parallelism detection. The design of this topics is designed to detect rod end of the parallelism, it avoids the errors caused by manual testing potential human factors, and greatly improve
7、s the detection efficiency but also to improve the detection accuracy. Keywords：Connecting rod ；Parallel testing ；End face 前言在机械行业中，已逐步广泛应用在线检测这个词来表达机械加工过程中对几何量、机械量的检测。机械工业中得在线检测，狭义上讲，是在机械加工生产线上，加入某一环节，以便对加工中的某些参数或工况进行检测。或者说，在线检测应当包括检测与控制，也就是说在生产线上应用各种传感器，对生产产品的某些参数进行实时的监测，将分析处理测量结果所获得的信息，与预先设定的参数进行
8、比较，然后根据误差信号做出工艺决策，以保证产品的质量或使生产线处于最佳状态下运行1。在机械制造工业中，应用在线检测技术，会使社会经济效益增加，主要体现在：（1）保证产品质量。产品质量是生产者与用户共同关心的首要问题。根据1993年统计数字表明：我国目前每年生产中废次品率高达5%-10%，如废次品率降低1%，即可以为国家减少几十亿元的损失。而在线检测可在生产线上监测产品生产过程的各种质量指标，把废品消灭在萌芽状态中。在理想状态下，可以保证合格品率达到100%。（2）节约和降低成本，减少废品，减少材料消耗，减少次品返修率，都可以节省材料、能源，降低了成本。（3）提高劳动生产率，减轻工人劳动强度。由
9、于采用在线检测，可以减少停机和设备调整时间，减少检测人员数量，从而提高劳动生产率。在生产环境恶劣的地方，在产品数量大的地方，应用在线检测可以大大减轻工人的劳动强度。本设计所开发的连杆端面平行度的自动检测仪是集计算机软硬件系统，传感器与精密机械装置的高精度精密仪器。它的检测方法、机械装置的设计符合端面平行度公差规定的检测原则。由于本人经验和知识量不足，在设计中如有不合理处，请读者不吝赐教。1 方案的拟定1.1 行位误差测量的基本原则对于行位误差的测量的具体方法，随测量对象的特点、精度要求以及设备条件不同，可采用不同的方法。只要能保证测量的精度，又符合经济原则，就是一个合理的方案。按照国标，将常用
10、仪表显示的各种测量方法概括为以下几种测量原则。(1)与理想要素比较原则将被测实际要素与相应的理想要素作比较，在比较过程中获得数据，根据这些数据来评定形位误差。 如将被测实际直线与模拟理想直线的刀口的刀刃相比较，根据光隙的大小来确定该直线的直线度误差值。 (2)测量坐标值原则通过测量被测要素上各点的坐标值来评定被测要素的形位误差。如利用直角坐标系测量孔中心的纵横坐标以确定其位置误差值。 (3)测量特征参数原则通过测量实际被测要至少上的特征参数，评定有关的形痊误差。特征参数是指能近似反映有关形位误差的参数。例如，用两点法测量回转表面的横截面的局部实际尺寸，并以其最大差值的一半作为该截面的圆度误差。
11、 (4)测量跳动原则按照跳动的定义进行检测的原则，主要用于检测圆跳动和全跳动。例如，测量实际被测要素对基准轴线的径向圆跳动。 (5) 控制实效边界原则检测被测实际要素是否超过实效边界，以判断被测实际要素是否合格。该原则用于采用相关要求的场合，一般用光滑极限量规或功能量规来检验。例如，按紧大实体要求设计的、基本尺寸等于孔的最大实效尺寸的垂直度量规，检验孔轴线对端面和垂直误差1。根据设计要求，第二点测量坐标值原则适合本设计的方案，所以选择测量坐标值原则要设计测量系统。1.2 连杆端面平行度公差分析 连杆端面的平行度误差要求控制在规定的公差范围内。本要求对于连杆、曲轴、活塞的受力均衡性影响很大，进而
12、影响发动机工作的可靠性与工作寿命。对于端面平行度，传统生产工艺中一般靠工艺系统保证，测量多采用手工测量。因而，连杆端面平行度自动检测仪的研制具有现实意义2。图1是连杆的零件图，平行度公差要求如图中所示，带圈箭头为传感器位置。 图1 连杆 Figure 1 Connecting rod1.3 原始数据的采集在被测工件定义空间直角坐标系为工作坐标系。用传感器在两端面对称位置同时测量得到A(i)(i=1,2,3,4,n) B(j）(j=1,2,3,4,n)两组数据。以上的测量可以用两个旁向式传感器侧头同时进行测量，并保证侧头的测量动作一致。为保证测量的同步，采用两对安装在同一根传动轴上且参数相同的齿
13、轮，对称的分布在工作台两边，由于两对齿轮的传动比分别相同，则传动轴通过齿轮可以带动两边测头同步转动，可以满足设计的要求。测量坐标参照图1中的主视图设定。如图2。图2 测量参考坐标Figure 2 Measurement of the reference coordinate1.4 原始数据的处理本设计采用两个对称布置的旁向测头对连杆两端面进行同时测量。这时的数据处理为：端面的采样数据：A(i)(i=1,2,3,4,n）、B(j）(j=1,2,3,4,n)。令C（k）=A（i）-B（j）得到一组处理后的数据C（k）（k=1,2,3,4,n）。取C（k）中 最 大 值C（k）max和C（k）中最小
14、值C（k）min，令F=C（k）max-C（k）min。F即为平行度误差。1.5 端面平行度子程序的设计基于上述原理，用C语言编制的数据处理程序如下3：main()int n = 10; float min = 0; float max = 0; float F = 0; float a20,b20,c20; for (int i = 0; i n; i+) ci = ai - bi; for (int j = 0; j n; j+) if (ci = min) min = ci; else max = ci; F = max - min; printf(%f,F);程序说明：本程序采用C语言
15、编制，根据测头测出的值，反馈至计算机中得到ai和bi。程序先定义了ai、bi 、ci，然后采用循环语句对ai和bi进行计算依次得到ci。然后继续采用循环语句，从Ci中取出最大和最小值，最后得出F=max-min。2 自动检测系统硬件的设计 从本设计的要求来看，自动检测系统的硬件部分必须具备以下四个组成部分：主机部分；传感器测量部分；电机及驱动部分和机械机构部分。如图3所示。2.1 主机部分此部分负责完成采样、运算、控制、显示、打印及报警。此部分除选用PC总线工业控制微机外，还有A/D卡、光电隔离I/O接口卡和打印机等。2.2 传感器测量部分凡接受外界刺激能产生输出信号，即可定义为传感器。传感器
16、就是用来对所测的量产生响应并提供可用的电信号器件，即把输入信号变成不同形式的输出信号的装置。最简单也是应用最广泛的是位置传感器，位置传感器的检测方式有接触式和非接触式两种。根据设计的要求，选用接触式测量方式。经过比较，选用两个变圆柱截面积型差动电感传感器DGC-6PG/A型旁向测头。传感器性能参数如表1。表1：传感器参数Table 1：The sensor parameters 型号 示值变动性 外型尺寸 装卡尺寸 测量力 测量方式 总行程 um mm N mmDGC-6PG/A 0.05 10415.226 13f7 0.12-0.18 旁向 1.5变圆柱截面积型差动电感传感器DGC-6PG
17、/A型旁向测头外形如图4。传感器测头安装在回转支座上的滑座上，检测时它们可以随回转支座旋转，并且可以随滑座在Y向进给。检测得到的数据通过测量线路,变化-5- +5V的模拟量，再经过A/D卡送入计算机作数据处理。采样逻辑控制由位置检测，电平转换，数字输出输入构成。用于连杆两端面平行度公差信号的等间隔采样点的同步等。转换部分和逻辑控制部分一起实现对公差信号的采集。通过采样逻辑控制功能的组合和变化，可实现被测连杆端面平行度公差信号的在线或离线检测。此处已删除4 总结经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的
18、看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。 整个设计过程给我的感觉就是相当的繁琐。在进行这样一个看似简单的连杆端面平行度自动监测仪的设计时，各种参考资料的查找、机械结构的反复修正还有各种电机、零件的选择与查找。非常的繁琐。最后还要制图，虽然对于CAD本人还算拿手，但是毕竟自己设计的东西缺点太多，需要不断的
19、修正。导致整个制图过程同样的繁琐。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。在这次设计中，虽然比较难，比较繁琐，整个设计涉及互换性、传感器等多门课程，机械部分的设计更是需要运用机械设计的各种基础知识。尤其对于学的不是很好的单片机，为了完成端面子程序的编程，查找相关资料，请教老师、同学、朋友，最后终于完成了端面子程序的设计。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且
20、大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益参考文献1 赵松年.机电一体化技术基础及应用M.机械工业出版社.1996.10-21.2吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册M.高等教育出版社，2006.5.64-73.3纪名刚.机械设计M.高等教育出版社，2009.1-18.4全腊珍.画法几何与机械制图M.中国农业出版社，20071-10.5孙桓.机械原理M.高等教育出版社，2008.56-63.6桂定一.公差配合与技术测量M.机械工业出版社，2007.63-71.7赵
21、海恒.机械工程专业英语M.西南交通大学出版社，2009.33-47.8林晓新.工程制图M.机械工业出版社，2007.1-20.9李柱.互换性与测量技术基础M.计量出版社.1992.23-30.10王锡良.机械计量测试技术M.东北工业出版社.1995.1-29.11杨黎明.机床夹具设计手册M.国防工业出版社.1996.1-45.12 赵松年,张奇鹏.机电一体化机械系统设计M.机械工业出版社，1996.69-201.13郑树森.机械零件设计手册M.哈尔滨工业大学.1998.1-65.14梁庚煌.运输机械设计选用手册下册M.教育出版社.1990.22-36.15毛振扬.机械设计课程设计M.浙江大学出
22、版社.1998.198-203.16徐学林.互换性与测量技术基础第二版M.湖南大学出版社.1995.51-82.17黄华梁.机械设计基础第二版M.中央广播电视大学出版社.1990.13-56.18马一林.机械设计原理M.高等教育出版社.1992.1-106.19李信.微型计算机原理与接口M.南开大学出版社.2002.1-28.20余成波,聂春燕,张佳薇.传感器原理与应用M.华中科技大学出版社.2008.1-3.21 Creveling CM.Tolerance Design:A Handbook for Developing Oprimal SpecificationsM.Addi son-W
23、esley,1997.22 Gao J S，Chase K W，Magleby S P.Generalized 3D tolerance analysis of mechanical assemblies with small kinematic adjustments. llE TransactionsJ.1998.致 谢毕业设计已接近尾声，在这里衷心感谢指导老师周光永副教授的督促指导，以及一起学习的同学们的支持，让我按时完成了这次毕业设计。 在毕业论文设计过程中，我遇到了许许多多的困难。在此我要感谢我的指导老师周光永副教授给我悉心的帮助和对我耐心而细致的指导，我的毕业设计较为复杂烦琐，但是
24、周光永老师仍然细心地对我进行指点。除了敬佩老师的专业水平以外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作，由此我才得以解决毕业设计中遇到的种种问题。同时感谢我院、系领导对我们的教导和关注；感谢大学四年传授我们专业知识的所有老师。还有谢谢我周围的同窗朋友，如果没有他们的帮助，此次毕业论文的完成将变得困难。他们在我设计中给了我许多宝贵的意见和建议。附图：附图1.进给齿轮零件图附图2.从动齿轮零件图附图3.进给轴端盖零件图附图4.从动轴端盖零件图附图5.进给传动齿轮轴零件图附图6.从动轴零件图附图7.轴承座零件图附图8.工作台零件图附图9.旋转支座零件图附图10.装置原理图附图11.装配图
