某活塞分選機的設計【畢業(yè)設計+開題報告+文獻綜述】

1、<p>　　本科畢業(yè)設計(論文)</p><p><b>　　（二零 屆）</b></p><p><b>　　某活塞分選機的設計</b></p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 機械設計制造及自動化

2、 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p>&

3、lt;p>　　隨著科學技術的快速發(fā)展，汽車需求量日益增加，對汽車性能以及質量的要求也在不斷地提高。汽車空調活塞的質量直接關系到汽車空調的經濟性、環(huán)保型和運行可靠性，因此，活塞的檢測尤為重要。</p><p>　　本課題研究的是汽車空調活塞分選機的設計。首先，介紹了活塞分選機的發(fā)展現(xiàn)狀、檢測類型；其次，對活塞分選機進行方案設計，分析活塞分選機的檢測效果；最后，根據(jù)活塞分選機的工作原理和設計要求設計出一臺活塞分

4、選機。</p><p>　　本次設計中檢測系統(tǒng)的優(yōu)劣、傳感器精度的高低以及檢測是否靈便都直接關系到活塞的質量。通過大量的資料查閱和理論計算，確立了傳感器的類型、氣缸的型號以及其他零件的結構，最終設計出比較合理的活塞分選機。</p><p>　　關鍵詞：活塞，自動檢測，分選機，設計</p><p>　　The design of automotive air cond

5、itioning piston sorting machine</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the rapid development of science and technology，increasing the demand for automobiles，automotive performance an

6、d quality requirements are constantly improved．The quality of automotive air conditioning piston is directly related to the economy，environmental protection and reliability of automotive air conditioning．Therefore，the de

7、tection of the piston is particularly important．</p><p>　　The research is the design of automotive air conditioning pistons sorting machine．First，introduces the development status and detection type of pisto

8、n sorting machine．Secondly，design schemes of the piston sorting machine and analyze detection effect of the piston sorting machine．Finally，according to the principle and design requirements of the piston sorting machine

9、to design a piston sorting machine．</p><p>　　The merits of detection system，the level of sensor accuracy and testing whether agile are directly related to the quality of the piston．Through a lot of material

10、review and theoretical calculation，establish the type of sensor，the cylinder model as well as the structure of other parts，design a more reasonable piston separator in the end．</p><p>　　Keywords：piston，autom

11、atic detection，sorting machine，design</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要............................................................Ⅲ</p><p>　　Abstract.....................

12、...................................Ⅳ</p><p>　　1 緒論...........................................................1 </p><p>　　1.1 課題的背景及意義..........................................1</p><

13、p>　　1.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀............................................1</p><p>　　1.3 課題研究的主要內容........................................3</p><p>　　2 活塞分選機的總體設計...........................................4&

14、lt;/p><p>　　2.1 總體設計內容..............................................4</p><p>　　2.2 總體方案設計..............................................5</p><p>　　2.3 方案評價..............................

15、....................5</p><p>　　2.4 總體布置設計..............................................5</p><p>　　3 主要零部件的設計計算與校核.....................................8</p><p>　　3.1 氣缸的選擇...........

16、.....................................8</p><p>　　3.2 拉伸彈簧的設計計算........................................8</p><p>　　3.3氣缸連接塊的設計與校核....................................11</p><p>　　3.4 總裝配

17、圖及工作原理........................................12</p><p>　　4 機架與臺面板的設計說明.........................................14</p><p>　　4.1 機架的結構設計............................................14</p>&

18、lt;p>　　4.1.1 機架設計準則..........................................14</p><p>　　4.1.2 機架設計的一般要求....................................14</p><p>　　4.1.3 機架的材料選擇及截面形狀..............................14</

19、p><p>　　4.2 臺面板的結構設計..........................................16</p><p>　　結論.............................................................18</p><p>　　參考文獻...............................

20、..........................19</p><p>　　致謝.............................................................21</p><p>　　附錄.............................................................22 </p>&l

21、t;p>　　附錄1 總圖...................................................23</p><p>　　附錄2 機架...................................................23</p><p>　　附錄3 臺面板.....................................

22、............24</p><p>　　附錄4 不銹鋼罩蓋.............................................24</p><p>　　附錄5 控制柜支座.............................................25</p><p>　　附錄6 控制柜...............

23、..................................25</p><p>　　附錄7 檢測裝置...............................................26</p><p>　　附錄8 底板...................................................26</p><p>

24、;　　附錄9 豎板...................................................27</p><p>　　附錄10 夾具組件圖.............................................27</p><p>　　附錄11 氣缸連接塊............................................

25、.28</p><p>　　附錄12 氣缸連接塊A...........................................28</p><p>　　附錄13 氣缸安裝版1...........................................29</p><p>　　附錄14 氣缸安裝版2.........................

26、..................29</p><p>　　附錄15 夾具定位塊2...........................................30</p><p>　　附錄16 活塞定位夾具1.........................................30</p><p>　　附錄17 調節(jié)螺釘...........

27、....................................31</p><p>　　附錄18 直線導軌定位座1.......................................31</p><p>　　附錄19 直線導軌定位座2.......................................32</p><p>　　附錄20

28、分選機球頭.............................................32</p><p>　　附錄21 螺栓...................................................33</p><p>　　附錄22 直線導軌-滑塊..........................................33</p

29、><p>　　附錄23 彈簧...................................................34</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 課題的背景及意義</p><p>　　現(xiàn)在，隨著科技的快速發(fā)展，汽車已越來越多地走進人們的生活，成為人們的代步工具。

30、汽車空調已是汽車車身內部重要裝置之一，汽車空調系統(tǒng)是實現(xiàn)對車廂內空氣進行制冷、加熱、換氣和空氣凈化的裝置，它可以為乘車人員提供舒適的乘車環(huán)境，降低駕駛員的疲勞強度，提高行車安全。制冷壓縮機是汽車空調制冷系統(tǒng)的心臟，而活塞是壓縮機的主要配件之一，由于活塞在汽缸內作往復運動，且速度在不斷變化，這就產生了很大的慣性力，使活塞受到很大的附加載荷，動力平衡性能差，限制了壓縮機轉速的提高。活塞在這種惡劣的條件下工作，會產生變形并加速磨損，因此，活塞

31、質量的好壞直接影響空調的質量以及性能，活塞質量檢測的提高成為推動汽車行業(yè)發(fā)展的重要因素[1]。</p><p>　　隨著技術的提高以及汽車對空調的經濟性、環(huán)保型和可靠性的要求越來越嚴格，通常將活塞的外圓設計成中凸變橢圓，其型面是由橫向橢圓截面和中凸型線疊加而成[2]。因此，對其型面的檢測實際上可以分為橫向橢圓截面檢測和中凸型線檢測兩部分[3]。從縱向截面看，其型面呈鼓形；從橫截面看，則成橢圓形。如此復雜的外形，給

32、機械加工帶來困難，因此對它檢測很有必要[4]。有效的檢測是其中的關鍵，將檢測的數(shù)據(jù)進行分析，能夠自行發(fā)現(xiàn)質量的問題，并分析產生質量問題的原因，這對保證活塞的加工質量具有重要意義[5]。檢測系統(tǒng)的優(yōu)劣，精度的高低以及檢測是否靈便都直接關系到活塞出廠的質量，檢測活塞裝配關系到活塞在汽缸內的裝配是否正確[6] - [8]?；钊|量不僅取決于加工質量，而且也取決于檢測質量，因此，準確、有效又快速地檢測活塞在汽車工業(yè)中顯得很重要，活塞外徑測量能實

33、現(xiàn)對缸套的優(yōu)化配對[9]。</p><p>　　1.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　隨著近年來計算機技術、測量技術的迅速發(fā)展，為活塞的自動檢測提供了硬件及軟件雙方面的保證。少數(shù)發(fā)達國家已成功地研制了多種型號的活塞自動測量系統(tǒng)并得到廣泛應用，由于自動測量系統(tǒng)價格不菲，在國內，除少數(shù)企業(yè)引進了發(fā)達國家的活塞自動測量機外，大部分活塞生產企業(yè)仍然依靠手工檢測。</p><

34、;p>　?。?）活塞的接觸式檢測</p><p>　　① 基于ISA 總線的活塞自動檢測及分選機：該測量機利用浮動測量原理，采用電渦流傳感器把待檢測活塞規(guī)定的三個斷面直徑尺寸轉換為頻率信號，用集成芯片8253對頻率信號進行F/D轉換，再用并行接口芯片8255擴展I/O接口電路，通過ISA總線連接計算機，計算機采集數(shù)據(jù)，并在處理后輸出測量結果，同時輸出控制信號控制活塞的分選[10]。</p&g

35、t;<p>　　② 活塞自動檢測機的研制：活塞自動檢測機共檢測活塞外圓直徑、外圓橢圓度、環(huán)槽槽底直徑、外圓型線，銷孔直徑、壓縮高、銷孔圓柱度、銷孔與活塞外圓的垂直度、活塞重量、氣門坑深度等參數(shù)。運輸料道把活塞送至活塞外圓檢測工位，定位塊在液壓氣缸作用下向上升起，并定位活塞，然后由步進電動機驅動來作旋轉運動，由電感式傳感器測量活塞裙部徑向位移信號，信號經A/D轉換電路處理后送入計算機，由分析軟件進行數(shù)據(jù)處理[11]。<

36、/p><p>　　③ 基于嵌入式系統(tǒng)的活塞外徑自動測量及分選系統(tǒng)：該系統(tǒng)主要由被測工件輸送子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、工件分選分組子系統(tǒng)以及PC104控制系統(tǒng)組成。被測工件從傳送機構輸入端進入工件流，按一定速度運行，當控制系統(tǒng)檢測到工件到達接近開關時，啟動其后的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來循環(huán)采集數(shù)據(jù)，直到得到活塞的真實測量值，并存入數(shù)據(jù)庫中。工件到達分選系統(tǒng)時，控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)分析以及分組規(guī)則，啟動相應電磁閥，由分選機將工件送入工件

37、存放架中[12]。</p><p>　?。?）活塞的非接觸式檢測</p><p>　　① 活塞外圓的非接觸式在線檢測技術：根據(jù)激光干涉原理，采用超精密激光測位儀作為主要測試儀器，把測頭安裝在刀架上對活塞的中凸變橢圓裙面進行測量，用一臺通過RS-232串行口與其相連的計算機來進行數(shù)據(jù)處理。用回歸分析的方法對活塞橫截面的測量數(shù)據(jù)進行處理，用滑動平均方法對活塞的中凸型線進行處理[13]。激光干涉

38、中，采用哈特曼方法檢測活塞像差[14]。</p><p>　　② 智能圖像檢測在活塞在線分選中的應用：該系統(tǒng)結合VB與智能圖像傳感器，充分利用VB與智能圖像傳感器的特點，使檢測系統(tǒng)更方便有效。當活塞在傳送帶上到達觸發(fā)位時，光電觸發(fā)器開關觸發(fā)，智能傳感器拍攝圖像，對獲得的圖像進行處理并根據(jù)檢測結果輸出具體操作指令。對同一種活塞，當其在正位以及出現(xiàn)旋轉時，系統(tǒng)都能準確快速將其識別出來，VB界面中指示燈為綠色。當檢測到

39、的活塞不合格時，揚聲器及信號燈報警，VB界面中的指示燈為紅色，同時信號分配器輸出的指令使PLC控制汽缸完成一次推動，將不合格的活塞分選出[15] [16]。</p><p>　?、?基于CCD的非接觸式活塞外圓在位檢測系統(tǒng)：測量系統(tǒng)采用投影法來實現(xiàn)對活塞外圓的在位檢測，由攝像頭、圖像采集卡和計算機組成。進行檢測時，攝像頭和漫反射光源同時移動至相應的測點處停止，然后轉動主軸或伺服電動機帶動工件和攝像頭開始進行中凸型

40、面或橢圓橫截面的檢測。由于在位檢測測量的是由刀具往復運動產生的工件半徑縮減量所造成的位置信息，因此，光線通過工件表面的遮擋就會造成一定的變化，這種變化代表了測量點的相應位置信息[17]。</p><p>　　1.3 課題研究的主要內容</p><p>　　研究的主要內容是對活塞分選機進行產品開發(fā)設計，通過網上及書籍資料查詢現(xiàn)有市場上的活塞分選機的外形尺寸以及分選方式等技術參數(shù)確定本設計中活

41、塞分選機的結構方案，主要是依據(jù)設計原理，設計出適用的結構，選擇合適的位移傳感器，完成對氣缸、氣缸連接塊、拉伸彈簧等相關零部件的選用和設計計算，并繪制機器裝配圖和主要零件圖。</p><p><b>　　主要內容如下：</b></p><p>　?。?）了解國內外尺寸自動測量的發(fā)展趨勢。 （2）了解位移傳感器工作原理。 （3）總體方案的確定。 （4）分選零件準確的

42、堆放。 （5）主要零件的設計計算與校核。</p><p>　　2 活塞分選機的總體設計</p><p><b>　　2.1總體設計內容</b></p><p>　　本次設計的活塞分選機屬于接觸式檢測，主要由檢測裝置和顯示裝置兩大部分組成，被檢測的活塞如圖2-1所示。</p><p>　　此次設計的分選機采用中間夾具固定

43、，兩頭分別用氣缸帶動直線導軌上的夾具并用位移傳感器進行檢測并顯示。分選后設備控制抽屜自動打開，防止誤操作，分選后活塞準確堆放。活塞的檢測如圖2-2所示。 </p><p>　　圖2-1 被檢測活塞</p><p>　　檢測前需要對活塞間隙尺寸進行校核，以校核尺寸作為基準，再以檢測的數(shù)據(jù)與校核數(shù)據(jù)進行比較，從而分選出質量不一的活塞。</p><p>　　1-

44、位移傳感器；2-夾具定位塊；3-分選機球頭；4-活塞；5-活塞定位夾具</p><p>　　圖2-2 活塞檢測示意圖</p><p>　　2.2 總體方案設計</p><p>　　總體方案的設計思路如圖2-3所示。</p><p><b>　　圖2-3 設計思路</b></p><p><b

45、>　　2.3 方案評價</b></p><p>　　該方案采用位移傳感器對活塞間隙值進行檢測，通過界面的顯示分析，能有效快速地分選出不合格的活塞，分選后設備抽屜自動打開。方案中的位移傳感器精度為1µm，符合設計要求。該方案設計出的活塞分選機結構簡單、橫截面尺寸小、維修簡便以及操作簡單，降低工人的勞動強度，節(jié)省時間，大大提高分選效率，同時也提高分選質量。</p><p

46、>　　2.4 總體布置設計</p><p>　?。?）檢測裝置 </p><p>　　檢測裝置主要由氣缸、位移傳感器、直線導軌以及夾具組成。位移傳感器是檢測裝置的核心結構，其精度的高低關系到檢測的靈敏度，此次選擇的位移傳感器精度為1µm。檢測裝置如圖2-2所示。</p><p>　　位移傳感器的工作原理：位移傳感器是一種屬于金屬感應的線性器件，

47、功能在于把直線機械位移量轉換成電信號。接通電源后，在開關的感應面將產生一個交變磁場，當金屬物體接近此感應面時，金屬中則產生渦流而吸取了振蕩器的能量，使振蕩器輸出幅度線性衰減，然后根據(jù)衰減量的變化來完成無接觸檢測物體的目的。該位移傳感器具有無滑動觸點，工作時不受灰塵等非金屬因素的影響，并且低功耗，長壽命，可使用在各種惡劣條件下。</p><p>　　1-底板；2-豎板；3-氣缸；4-氣缸安裝板2；5-氣缸連接塊；6

48、-氣缸安裝板1；7-直線導軌；8-滑塊；9-夾具定位快2；10-活塞；11-固定夾具；12-分選機球頭；13-活塞定位夾具；14-普通圓柱螺旋拉伸彈簧；15-夾具定位塊1；16-調節(jié)螺釘</p><p><b>　　圖2-4 檢測裝置</b></p><p>　　安裝活塞分選機的檢測裝置時，首先把豎板、直線導軌定位座以及直線導軌固定在底板，上下兩個氣缸分別與兩塊氣缸連

49、接塊連在一起，同時安裝在各自的氣缸安裝板上，兩塊氣缸安裝板分別與豎板以螺釘固定連接。上下兩個位移傳感器分別固定于夾具定位塊上，定位塊與滑塊安裝在一起，氣缸連接塊與夾具定位塊安裝在一起?；钊ㄎ粖A具上裝有分選機球頭，活塞放置于上面以達到固定活塞的效果，而活塞定位夾具固定在固定夾具上。彈簧兩頭連接著底板與氣缸連接塊，氣缸不作用時，彈簧可以拉回氣缸連接塊。</p><p><b>　?。?）顯示裝置</

50、b></p><p>　　顯示裝置主要由控制柜和控制柜支座兩部分組成，如圖2-3所示?？刂乒裆习惭b觸摸屏，其顯示的是活塞分選測量系統(tǒng)，由PLC控制。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。它具有高可靠性、抗干擾能力強

51、、功能強大、靈活，易學易用、體積小，重量輕，價格便宜的特點。</p><p>　　位移傳感器測量活塞間隙，采集的信號經A/D轉換，將測量的數(shù)據(jù)顯示在由PLC控制的分選測量系統(tǒng)上。</p><p>　　1-控制柜支座；2-控制柜</p><p><b>　　圖2-5 顯示裝置</b></p><p>　　觸摸屏主要設置參數(shù)

52、設定及活塞型號，參數(shù)設定主要是端面及間隙的設定，選擇活塞型號后，需要設置球頂距起始、分選步長以及球頂距校核值。設置完成后，便可對活塞進行檢測。</p><p>　　3 主要零部件的設計計算與校核</p><p><b>　　3.1 氣缸的選擇</b></p><p>　　此次選用的氣缸型號為SMC系列的雙作用氣缸。</p><

53、;p><b>　　確定缸筒內徑尺寸</b></p><p>　　現(xiàn)已知氣缸連接塊、夾具及滑塊的總重量為2.11kg，氣缸設定的壓力值為0.4MPa，動作方向為上，因氣缸速度在50～500mm/s范圍內的垂直動作，則氣缸負載率，根據(jù)氣缸輸出力換算表，,選擇缸徑尺寸為20mm。</p><p><b>　　選擇行程 </b></p>

54、<p>　　根據(jù)工件移動距離確定氣缸行程為25mm。</p><p><b>　　3．選擇氣缸系列</b></p><p>　　根據(jù)氣缸的缸徑及行程選擇氣缸系列為CQS系列，特點為緊湊、薄型。</p><p><b>　　4．選定安裝形式</b></p><p>　　安裝形式為通孔及兩

55、端螺孔共用，字母表示為B。</p><p><b>　　5．選定緩沖形式</b></p><p>　　緩沖為橡膠緩沖，字母表示為C。</p><p><b>　　6．磁性開關的選擇</b></p><p>　　安裝于氣缸上的磁性開關，主要是作位置檢測之用。安裝形式為直接安裝，型號為A96，內置磁環(huán)。

56、</p><p>　　綜合上述，氣缸型號為CDQSB20-25DC-A96，缸徑為20mm，行程為25mm，內置磁環(huán)的雙作用氣缸。</p><p>　　3.2 拉伸彈簧的設計計算</p><p>　　1．根據(jù)工作條件選擇材料并確定其許用應力</p><p>　　為了使彈簧能可靠地工作，現(xiàn)選擇硅錳彈簧鋼（60Si2Mn）。并根據(jù)D2-D=11-

57、1=1mm，取彈簧鋼絲直徑為1mm。根據(jù)《機械設計手冊》查表16.1-10得[τ]=471MPa。</p><p>　　2．根據(jù)強度條件計算彈簧鋼絲直徑</p><p>　　現(xiàn)選取旋繞比C=8，則由公式</p><p>　　(3-1) </p><p><b>　　得K=1.18</b></p>&

58、lt;p>　　彈簧的初拉力根據(jù)下式計算</p><p><b>　　(3-2)</b></p><p><b>　　取，則</b></p><p><b>　　根據(jù)式</b></p><p>　　(3-3)

59、 </p><p><b>　　得</b></p><p>　　則d=1mm不變，故[τ]不變，取D=10mm，，計算得K=1.14，于是 </p><p>　　取彈簧鋼絲直徑d=1mm。此時D=10mm，則 </p>&l

60、t;p>　　3．根據(jù)剛度條件，計算彈簧圈數(shù)n</p><p><b>　　由式</b></p><p><b>　　(3-4)</b></p><p><b>　　得</b></p><p>　　由表16.1-4取G=78500MPa，則彈簧圈數(shù)n為</p>

61、<p>　　取n=40圈。此時彈簧的剛度為</p><p><b>　　4．驗算</b></p><p><b>　　（1）極限工作應力</b></p><p><b>　　取，則</b></p><p>　　(2) 極限工作載荷</p><p&

62、gt;<b>　　5．進行結構設計</b></p><p>　　選定兩端鉤環(huán)，并計算出全部尺寸。</p><p><b>　　自由長度</b></p><p><b>　　節(jié)距</b></p><p>　　展開長度L=1296mm</p><p><

63、;b>　　螺旋角</b></p><p><b>　　質量</b></p><p>　　6．圓柱螺旋拉伸彈簧的特性曲線</p><p>　　3.3 氣缸連接塊的設計與校核</p><p>　　氣缸連接塊是連接氣缸與夾具的重要零件，由于氣缸連接塊與夾具固定，氣缸推動連接塊的同時亦推動裝有位移傳感器的夾具，

64、因此氣缸連接塊是必不可少的零件。根據(jù)其安裝位置，氣缸連接塊需設計成不規(guī)則形狀，其結構尺寸如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 氣缸連接塊的結構尺寸</p><p>　　氣缸連接塊與夾具是由內六角圓柱頭螺釘連接，需對螺釘進行剪切強度校核。已知氣缸連接塊的重量為，螺釘?shù)穆菁y直徑，則剪切面面積為，且螺釘數(shù)量為2，作用在螺釘上的剪切力等于氣缸連接塊的重量，即。</p>&

65、lt;p>　　該螺釘材質是45號鋼，屈服強度，根據(jù)《機械設計》表5-10查得安全系數(shù)，則根據(jù)公式</p><p><b>　　(3-5) </b></p><p><b>　　得。</b></p><p>　　該螺釘?shù)募羟袕姸龋?，則螺釘剪切強度滿足要求。 </p><p>　　3.4 總裝

66、配圖及工作原理</p><p>　　1-M12機床調整腳；2-機架；3-臺面板；4-不銹鋼罩蓋；5-控制柜支座；6-控制柜；7-檢測裝置</p><p>　　圖3-2 活塞分選機的總裝配圖</p><p>　　活塞分選機的工作原理：活塞采用活塞定位夾具固定，裝置的上下兩頭分別用氣缸帶動直線導軌上的夾具并用位移傳感器對活塞端面以及間隙長度進行檢測，檢測的信號經A/D轉

67、換，將測量的數(shù)據(jù)顯示在由PLC控制的分選測量系統(tǒng)上，最后將測量的數(shù)據(jù)與測量前已對活塞間隙尺寸校核的數(shù)據(jù)進行比較，從而分選質量不一的活塞。檢測分檔分12檔，其中10檔為合格檔，2檔為不合格檔，分析將側精度為1μm，分選后設備抽屜自動打開，準確堆放活塞。</p><p>　　4 機架與臺面板的設計說明</p><p>　　4.1 機架的結構設計</p><p>　　4.

68、1.1 機架設計準則</p><p>　　機架的設計主要應保證剛度、強度和穩(wěn)定性。</p><p>　　（1）剛度 評定大多數(shù)機架工作能力的主要準則是剛度，例如在機床中床身的剛度決定著機床生產率和產品精度；在齒輪減速箱中，箱體的剛度決定了齒輪的嚙合情況和它的工作性能。</p><p>　　（2）強度 對于一般設備的機架，剛度達到要求，同時也能滿足強度的要求。但對

69、于重載設備的強度要求必須引起做夠的重視。其準則是在機器運轉中可能發(fā)生的最大載荷情況下，機架上任何點的應力都不得大于允許應力。此外，還要滿足疲勞強度的要求。</p><p>　　對于某些機器的機架尚需滿足振動或抗振的要求。</p><p>　?。?）穩(wěn)定性 機架受壓結構及受壓彎結構都存在失穩(wěn)問題。有些構件制成薄壁腹式也存在局部失穩(wěn)。穩(wěn)定性是保證機架正常工作的基本條件，必須加以校核。<

70、/p><p>　　4.1.2 機架設計的一般要求</p><p>　　在滿足機架設計準則的前提下，必須根據(jù)機架的不同用途和所處環(huán)境，考慮下列各項要求，并有所偏重。</p><p>　　① 機架的重量輕，材料選擇合適，成本低。</p><p>　　② 結構合理，便于制造。</p><p>　　③ 機構應使機架上的零部件安裝、

71、調整、修理和更換都方便。</p><p>　?、?機構設計合理，工藝性好，還應使機架本身的內應力小，由溫度變化引起的變形應力小。</p><p><b>　　⑤ 抗振性能好。</b></p><p>　　⑥ 耐腐蝕，使機架結構在服務期限內盡量少修理。</p><p>　?、?有導軌的機架要求導軌面受力合理，耐磨性良好。&

72、lt;/p><p>　　4.1.3 機架的材料選擇及截面形狀</p><p>　　為保證機架的剛度和強度，在選擇型材的過程中綜合了機架外觀設計的考慮，根據(jù)《機械設計手冊》和JB/T5000.3-1998規(guī)定選擇了寬為40mm的等邊不銹鋼角鋼以及寬為60mm的不銹鋼方管。其截面形狀及尺寸如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 機架焊接材料截面形狀圖</p&g

73、t;<p>　　機架的結構尺寸如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 機架的結構尺寸</p><p>　　由于所設計的活塞分選機的生產類型屬于大批量生產，為了降低成本，本次設計中的機架擬采用型材焊接的方法來制造。</p><p>　　焊接機架有如下幾個優(yōu)點:</p><p>　　（1）滿足結構實用性要求 焊接接頭的

74、強度一般可達到與母材等強，能夠承受基本金屬所能承受的各種載荷的作用。焊接是一種金屬原子間的連接，剛度大，整體性好。</p><p>　?。?）可節(jié)約金屬材料 焊接結構的零件或部件可以直接通過焊接的方法進行連接，不需要附加連接件（如鉚接時常用的連接角鋼等）。與鉚接相比，相同結構的重量可減輕10%-20%。</p><p>　?。?）工藝靈活性大 根據(jù)產品結構特點，可以將幾何尺寸大

75、，形狀復雜的結構分解，對分解后的零件或部件分別進行加工，再焊接成整體結構。</p><p>　　（4）對金屬材料的適應性強 通過焊接可將多種不同形狀與厚度的鋼材連接起來，也可將不同種類金屬材料（鑄鋼件，鍛壓件）連接起來，從而使焊接結構的材料分布、性能的匹配更加合理。</p><p>　?。?）投資少，見效快 焊接結構生產一般不需要大型的、貴重的設備，而且對產品的生產規(guī)模適應性強，

76、更換產品型號和品種都比較方便。</p><p>　　4.2 臺面板的結構設計</p><p>　　臺面板選材非常重要，其材料采用厚鋼板，厚度為30mm，置于機架上面，作為支撐分選機的重要部件。鋼材的主要力學性能指標是抗拉強度，另一個反映鋼材性能的指標是塑性，評價鋼材的塑性主要有兩個指標，一個是試樣的延伸率δ，另一個是斷面收縮率Ψ，塑性好的鋼材在結構力作用下的局部應力集中可以通過塑性變形使之

77、重新分布，以趨平緩。</p><p>　　厚板選用的材料為Q345，其抗拉強度為470～630MPa，屈服點為345MPa，伸長率為22%。Q345鋼的綜合力學性能、焊接性以及低溫韌性、冷沖壓及切削性均好，與其他合金鋼相比，強度提高50%，耐大氣腐蝕提高20%～38%，低溫沖擊韌性也比其他合金鋼優(yōu)越，但缺口敏感性較碳鋼大，價廉、應用廣泛。</p><p>　　臺面板的結構尺寸如圖4-3所示

78、</p><p>　　圖4-3 臺面板的結構尺寸</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　本課題設計了以檢測活塞間隙以及端面為主的活塞分選機，詳述了活塞分選機的工作原理以及總體方案設計，與傳統(tǒng)方法相比，此次的檢測方案在精度、穩(wěn)定性、效率等方面都有較大的提高，整個設計完成了以下工作：</p><p>

79、　　1．根據(jù)設計思路與工作原理，制定設計方案，設計出使用方便并能滿足實際生產需求的活塞分選機。</p><p>　　2．基于實際情況，選擇合適的位移傳感器，并對活塞分選機的主要零部件進行校核分析以及結構說明。</p><p>　　3．對活塞分選機進行試驗，檢驗相應的技術指標是否達到設計要求，以便對儀器的整體性能有全面的了解。</p><p>　　活塞分選機在總體設計

80、方面也存在一些不足之處，此次設計的檢測類型為接觸式檢測，在檢測過程中必然會帶來一定的誤差。這些不足之處將會隨著儀器結構的更新，傳感器精度與穩(wěn)定性的提高以及軟件系統(tǒng)的完善而得到彌補。</p><p>　　未來活塞分選機發(fā)展方向和趨勢：</p><p><b>　　檢測方式多元化；</b></p><p>　　效率更高、使用壽命長；</p&g

81、t;<p><b>　　智能化發(fā)展；</b></p><p><b>　　擴大檢測范圍；</b></p><p>　　環(huán)保意識設計，實現(xiàn)綠色設計的目標。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 侯英岢．活塞質量檢測與生產過程控制系

82、統(tǒng)的開發(fā)[J]. 通用機械，2005，(1)：56－58. </p><p>　　[2] 趙明. 基于汽車活塞檢測的應變片式微位移傳感器系統(tǒng)研究[D]．沈陽：沈陽理工大學，2008．</p><p>　　[3] 陳國華．活塞裙部中凸變橢圓型面在位檢測的研究[J]．汽車零部件制造，2007，(9)：20－23．</p><p>　　[4] 俞樸，畢浩然. 活

83、塞裙部尺寸的自動和半自動檢測[J]．汽車工藝與材料，2002，(3)：16－17．</p><p>　　[5] 邱立華．活塞在線檢測及其統(tǒng)計過程控制系統(tǒng)的研究[D]．青島：青島科技大學，2005．</p><p>　　[6] 岳曉峰，付胡代，韓立強. 活塞裝配自動識別系統(tǒng)的研究[J]. 無損檢測，2004，26(6)：280－283．</p><p>　　[7] 岳

84、曉峰，付胡代，韓立強. 圖像識別技術在活塞裝配自動識別系統(tǒng)中的應用[J]. 機電工程，2004，21(3)：54－56．</p><p>　　[8] Yoshiaki Akimoto, Saitama (JP)．Piston Behavior Analyzing Sensor Mounting Structure and Piston Behavior Analyzing Method［P］．United St

85、ates Patent：Patent No.：US 6536266 B1，Mar．25, 2003．</p><p>　　[9] 石心余，吳樂軒，董秀麗，沈權. 柴油機缸套內徑和活塞外徑測量裝置的研制機械[J]．機械，2002，29(1)：60－62．</p><p>　　[10] 顧光武，趙世平，廖俊必. 基于ISA 總線的活塞自動檢測及分選機[J]. 計量

86、技術，2005，(4)：20－22.</p><p>　　[11] 翟可芬，趙慶陽，張峰等. 活塞自動檢測機的研制[J]．制造技術與機床，2010，(3)：158－160.</p><p>　　[12] 楊慕升．基于嵌入式系統(tǒng)的活塞外徑自動測量及分選系統(tǒng)[J]．儀器儀表學報，2007，28(8)：234－237．</p><p>　　[13] 秦月霞，胡德

87、金. 活塞外圓的非接觸式在線檢測技術[J]. 上海交通大學學報，2003，37(z1)：37－40.</p><p>　　[14] P．Yang · R．Yang · L．Dong · X．Lei · B．Xu． Hartmann phase pick-up method for detection and correction of piston ab

88、errations in a multi-beam coherent combination system[J]．Appl Phys B(2010)98：465－469．</p><p>　　[15] 焦圣喜，韓立強，岳曉峰等. 智能圖像檢測在活塞在線分選中的應用[J]. 微計算機信息(測控自動化)，2008，24(10)：19－20.</p><p>　　[16] 焦

89、圣喜，張利輝，江蜂. 圖像檢測技術在工件在線分選中的應用[J]. 機床與液壓，2010，38(5)：72－97． </p><p>　　[17] 陳國華．基于CCD的非接觸式活塞外圓在位檢測系統(tǒng)[J]. 制造業(yè)自動化，2007，29(3)：52－54．</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　附錄1

90、 總圖</b></p><p><b>　　附錄2 機架</b></p><p><b>　　附錄3 臺面板</b></p><p>　　附錄4 不銹鋼罩蓋</p><p>　　附錄5 控制柜支座</p><p><b>　　附錄6

91、控制柜</b></p><p>　　附錄7 檢測裝置</p><p><b>　　附錄8 底板</b></p><p><b>　　附錄9 豎板</b></p><p>　　附錄10 夾具組件圖</p><p>　　附錄11 氣缸連接塊</p

92、><p>　　附錄12 氣缸連接塊A</p><p>　　附錄13 氣缸安裝版1</p><p>　　附錄14 氣缸安裝版2</p><p>　　附錄15 夾具定位塊2</p><p>　　附錄16 活塞定位夾具1</p><p>　　附錄17 調節(jié)螺釘</p><p

93、>　　附錄18 直線導軌定位座1</p><p>　　附錄19 直線導軌定位座2</p><p>　　附錄20 分選機球頭</p><p><b>　　附錄21 螺栓</b></p><p>　　附錄22 直線導軌-滑塊</p><p><b>　　附錄23 彈簧<

94、;/b></p><p><b>　　附錄1 總圖</b></p><p><b>　　附錄2 機架</b></p><p><b>　　附錄3 臺面板</b></p><p>　　附錄4 不銹鋼罩蓋</p><p>　　附錄5 控制柜支

95、座</p><p><b>　　附錄6 控制柜</b></p><p><b>　　附錄7 檢測裝置</b></p><p><b>　　附錄8 底板</b></p><p><b>　　附錄9 豎板</b></p><p>

96、;　　附錄10 夾具組件圖</p><p>　　附錄11 氣缸連接塊</p><p>　　附錄12 氣缸連接塊A</p><p>　　附錄13氣缸安裝版1</p><p>　　附錄14 氣缸安裝版2</p><p>　　附錄15 夾具定位塊2</p><p>　　附錄16 活塞定位夾

97、具1</p><p>　　附錄17 調節(jié)螺釘</p><p>　　附錄18 直線導軌定位座1</p><p>　　附錄19 直線導軌定位座2</p><p>　　附錄20 分選機球頭</p><p><b>　　附錄21 螺栓</b></p><p>　　附錄22

98、 直線導軌-滑塊</p><p><b>　　附錄23 彈簧</b></p><p><b>　　文獻綜述</b></p><p><b>　　某活塞分選機的設計</b></p><p><b>　　1.前言</b></p><p

99、>　　現(xiàn)在，隨著科技的快速發(fā)展，汽車已越來越多地走進人們的生活，成為人們的代步工具。汽車空調已是汽車車身內部重要裝置之一，汽車空調系統(tǒng)是實現(xiàn)對車廂內空氣進行制冷、加熱、換氣和空氣凈化的裝置，它可以為乘車人員提供舒適的乘車環(huán)境，降低駕駛員的疲勞強度，提高行車安全。制冷壓縮機是汽車空調制冷系統(tǒng)的心臟，而活塞(如圖1所示)是壓縮機的主要配件之一，壓縮機的活塞在汽缸內不斷地運動，改變了汽缸的容積，從而在制冷系統(tǒng)中起到了壓縮和輸送制冷劑的作

100、用。由于活塞作往復運動，且速度在不斷變化，這就產生了很大的慣性力，使活塞受到很大的附加載荷，動力平衡性能差，限制了壓縮機轉速的提高。活塞在這種惡劣的條件下工作，會產生變形并加速磨損，因此，活塞質量的好壞直接影響空調的質量以及性能，活塞質量檢測的提高成為推動汽車行業(yè)發(fā)展的重要因素[1]。</p><p>　　隨著技術的提高以及汽車對空調的經濟性、環(huán)保型和可靠性的要求越來越嚴格，活塞現(xiàn)已發(fā)展成為集輕質高強度新材料、異

101、型銷孔、異型外圓復合型面等多項新技術于一體的高技術含量產品，以保證活塞的耐磨性、耐熱性、平穩(wěn)的導向性和良好的密封功能。為滿足以上的功能要求， 圖1 空調活塞</p><p>　　通常將活塞的外圓設計成中凸變橢圓，其型面是由橫向橢圓截面和中凸型線疊加而成[2]。因此，對其型面的檢測實際上可以分為橫向橢圓截面檢測和中凸型線檢測兩部分[3]。從縱向截面看，其型面呈鼓形；從橫截面看，則成橢圓形。如此復雜的外形，給

102、機械加工帶來困難，因此對它檢測很有必要[4]。有效的檢測是其中的關鍵，將檢測的數(shù)據(jù)進行分析，能夠自行發(fā)現(xiàn)質量的問題，并分析產生質量問題的原因，這對保證活塞的加工質量具有重要意義[5]。檢測系統(tǒng)的優(yōu)劣，精度的高低以及檢測是否靈便都直接關系到活塞出廠的質量，檢測活塞裝配關系到活塞在汽缸內的裝配是否正確[6] - [8]。</p><p><b>　　2.主題</b></p><

103、;p>　　活塞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、有效又快速地檢測活塞在汽車工業(yè)中顯得很重要，活塞外徑測量能實現(xiàn)對缸套的優(yōu)化配對[9]。隨著近年來計算機技術、測量技術的迅速發(fā)展，為活塞的自動檢測提供了硬件及軟件雙方面的保證。少數(shù)發(fā)達國家已成功地研制了多種型號的活塞自動測量系統(tǒng)并得到廣泛應用，由于自動測量系統(tǒng)價格不菲，在國內，除少數(shù)企業(yè)引進了發(fā)達國家的活塞自動測量機外，大部分活塞生產企業(yè)仍然依靠手工檢測。<

104、;/p><p>　　（1）活塞的接觸式檢測：</p><p>　?、?基于ISA 總線的活塞自動檢測及分選機：該測量機利用浮動測量原理，采用電渦流傳感器把待檢測活塞規(guī)定的三個斷面直徑尺寸轉換為頻率信號，用集成芯片8253對頻率信號進行F/D轉換，再用并行接口芯片8255擴展I/O接口電路，通過ISA總線連接計算機，計算機采集數(shù)據(jù)，并在處理后輸出測量結果，同時輸出控制信號控制活塞的分選

105、[10]。</p><p>　　② 活塞自動檢測機的研制：活塞自動檢測機共檢測活塞外圓直徑、外圓橢圓度、環(huán)槽槽底直徑、外圓型線，銷孔直徑、壓縮高、銷孔圓柱度、銷孔與活塞外圓的垂直度、活塞重量、氣門坑深度等參數(shù)。運輸料道把活塞送至活塞外圓檢測工位，定位塊在液壓氣缸作用下向上升起，并定位活塞，然后由步進電動機驅動來作旋轉運動，由電感式傳感器測量活塞裙部徑向位移信號，信號經A/D轉換電路處理后送入計算機，由分析軟件進行

106、數(shù)據(jù)處理[11]。</p><p>　?、?基于嵌入式系統(tǒng)的活塞外徑自動測量及分選系統(tǒng)：該系統(tǒng)主要由被測工件輸送子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、工件分選分組子系統(tǒng)以及PC104控制系統(tǒng)組成。被測工件從傳送機構輸入端進入工件流，按一定速度運行，當控制系統(tǒng)檢測到工件到達接近開關時，啟動其后的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來循環(huán)采集數(shù)據(jù)，直到得到活塞的真實測量值，并存入數(shù)據(jù)庫中。工件到達分選系統(tǒng)時，控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)分析以及分組規(guī)則，啟動相應電磁

107、閥，由分選機將工件送入工件存放架中[12]。</p><p>　　（2）活塞的非接觸式檢測：</p><p>　?、?活塞外圓的非接觸式在線檢測技術：根據(jù)激光干涉原理，采用超精密激光測位儀作為主要測試儀器，把測頭安裝在刀架上對活塞的中凸變橢圓裙面進行測量，用一臺通過RS-232串行口與其相連的計算機來進行數(shù)據(jù)處理。用回歸分析的方法對活塞橫截面的測量數(shù)據(jù)進行處理，用滑動平均方法對活塞的中凸型

108、線進行處理[13]。激光干涉中，采用哈特曼方法檢測活塞像差[14]。</p><p>　?、?智能圖像檢測在活塞在線分選中的應用：該系統(tǒng)結合VB與智能圖像傳感器，充分利用VB與智能圖像傳感器的特點，使檢測系統(tǒng)更方便有效。當活塞在傳送帶上到達觸發(fā)位時，光電觸發(fā)器開關觸發(fā)，智能傳感器拍攝圖像，對獲得的圖像進行處理并根據(jù)檢測結果輸出具體操作指令。對同一種活塞，當其在正位以及出現(xiàn)旋轉時，系統(tǒng)都能準確快速將其識別出來，VB

109、界面中指示燈為綠色。當檢測到的活塞不合格時，揚聲器及信號燈報警，VB界面中的指示燈為紅色，同時信號分配器輸出的指令使PLC控制汽缸完成一次推動，將不合格的活塞分選出[15] [16]。</p><p>　?、?基于CCD的非接觸式活塞外圓在位檢測系統(tǒng)：測量系統(tǒng)采用投影法來實現(xiàn)對活塞外圓的在位檢測，由攝像頭、圖像采集卡和計算機組成。進行檢測時，攝像頭和漫反射光源同時移動至相應的測點處停止，然后轉動主軸或伺服電動機帶

110、動工件和攝像頭開始進行中凸型面或橢圓橫截面的檢測。由于在位檢測測量的是由刀具往復運動產生的工件半徑縮減量所造成的位置信息，因此，光線通過工件表面的遮擋就會造成一定的變化，這種變化代表了測量點的相應位置信息[17]。</p><p>　　接觸式檢測既減輕工人的勞動強度，又提高檢測效率，是有較強的實用價值，但該測量機測量活塞是接觸式測量，測量時難免會劃傷工件表面，影響檢測精度；非接觸式檢測雖檢測精度高，對工件沒有損傷

111、，但是成本高，結構復雜，不利于活塞廠家的普及。</p><p><b>　　3.總結</b></p><p>　　綜合上述，活塞檢測技術已慢慢從手工檢測向活塞自動檢測方向發(fā)展，</p><p>　　但由于檢測裝置的復雜性以及成本的問題，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，應考慮到成本問題以及能否適用于大多數(shù)活塞生產廠家。正

112、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。</p><p>　　現(xiàn)在對于活塞、活塞環(huán)、活塞銷等典型零件，目前大多采用柔性化專用檢測設備和高效綜合終檢機來控制產品的質量，使汽車零部件的質量有了顯著提高，為我國汽車制造技術的飛躍打下了堅實的基礎。</p><p>　　隨著計算機技術的不斷發(fā)展，自動檢測系統(tǒng)將充分開發(fā)和利用計算機的資源，采用特定的軟

113、件算法和技術，進行信號的分析、測量和激勵信號的形成，從而能在硬件顯著減少的條件下，極大地提高測試功能，使自動檢測系統(tǒng)的控制器不僅僅控制系統(tǒng)的協(xié)調工作，而且直接參與信號的產生，完成被測工件性能參數(shù)的測量。</p><p><b>　　4.參考文獻</b></p><p>　　[1] 侯英岢．活塞質量檢測與生產過程控制系統(tǒng)的開發(fā)[J]. 通用機械，2005，(1

114、)：56－58. </p><p>　　[2] 趙明. 基于汽車活塞檢測的應變片式微位移傳感器系統(tǒng)研究[D]．沈陽：沈陽理工大學，2008．</p><p>　　[3] 陳國華．活塞裙部中凸變橢圓型面在位檢測的研究[J]．汽車零部件制造，2007，(9)：20－23．</p><p>　　[4] 俞樸，畢浩然. 活塞裙部尺寸的自動和半自動檢測[J]．汽車工藝與材料，