【正文】 緒論畢業(yè)設計在我們學完大學的全部基礎課、技術基礎課之后進行的，這是我們在進行畢業(yè)設計對所學各課程的深入綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們的大學生活中占有重要的地位。另外在做完這次畢業(yè)設計之后，我得到一次在畢業(yè)工作前的綜合性訓練。運用機械設計課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，設計出了一個專門針對開式水泵葉片測量的一起，解決了工廠中水泵葉片難以檢測，檢測精度不夠等難題。保證了工人能在工廠現(xiàn)場方便快捷的測量水泵葉片。提供了一套高效省力精確的解決方案。通過對開式水泵葉片測量儀的設計，培養(yǎng)了機械機構的設計能力和零件公差和配合的選擇能力。學會使用手冊以及圖表資料。掌握與本設計有關的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練的運用。離心栗葉輪葉形是決定水泵性能的主要因素， 而葉輪通常由鑄造生產(chǎn)，精度較低，特別是經(jīng)過 打磨和噴砂以后，葉片的表面難以控制。如果葉 片形狀不準確，不僅影響性能，而且葉片間形狀 的不一致還可能引起運行時徑向力的不平衡，使 水栗產(chǎn)生振動，嚴重時還會損壞其他零件。葉輪不規(guī)則的形狀給檢測帶來了難度，特別是 流道狹窄的葉輪，即使使用三坐標測量機也無法將 測頭伸進去。利用角度示值計算長度尺寸,則直觀 地反映了葉片形狀的圖示方法，滿足測量要求。汽蝕的形成過程及已有檢修經(jīng)驗表明，循環(huán)水泵葉輪的汽蝕主要集中在葉片及輪蓋輪盤的結合部位，汽蝕痕跡形狀各異，有的呈現(xiàn)斷續(xù)分布的坑狀，有的呈密集的蜂窩狀，而且深淺不一。汽蝕嚴重時會引起葉片穿孔,導致葉輪報廢而被迫更換。水泵葉輪汽蝕會改變泵內水流狀態(tài)，造成流動阻力增加，導致泵的流量、揚程和效率降低。同時造成泵的流道材料發(fā)生侵蝕而破壞，并使泵產(chǎn)生噪音和振動，危及水泵正常運行。具體表現(xiàn)在以幾個方面：（1） 產(chǎn)生噪聲和振動（2） 對流道的材料造成破壞（3） 造成泵的性能下降為此設計出一個能夠檢測水泵葉片的簡單實用儀器，運用的實際中去，在水泵葉片制造初期就能夠快速檢驗是否合格，減少勞動時間，提高生產(chǎn)率。為企業(yè)在激烈的競爭中取得優(yōu)勢。第一章 課題分析水泵運轉過程中，若其過流部分的局部區(qū)域，通常是葉輪葉片進口稍后的某處，抽送液體的絕對壓力下降到等于或低于當時液溫下相應的汽化壓力時，就會因汽化產(chǎn)生汽泡。汽泡中主要是蒸汽，但由于水中溶解有一定量的氣體，所以汽泡中除了蒸汽以外，還夾帶有少量的氣體。這些汽泡隨著水流流到高壓區(qū)時，高壓液體使汽泡急劇縮小以至凝結成水，汽泡逐漸變形而破裂。在汽泡破裂時，細水滴以高速填充汽泡空穴，發(fā)生互相撞擊而形成強烈的水擊，可達到10~100MPa，使過流流道的材料受到腐蝕和破壞。 造成水泵氣蝕的原因是水泵葉輪輪廓曲線的加工誤差，本課題的目的是設計一個開式水泵葉片自動測量儀，以減少現(xiàn)場工人的工作量 課題的意義 目前檢測的主要方法是利用三坐標測量儀，檢測成本高，不適合現(xiàn)場應用?，F(xiàn)場多用游標卡尺進行簡單測量，不能保證測量精度要求。特別是對于流道狹窄的葉輪，即使使用三坐標測量機也無法將 測頭伸進去?，F(xiàn)在沒有專用的水泵開式葉輪輪廓曲線測量儀。課題研究內容是針對工廠實際要求，開發(fā)設計專用測量儀。 課題的設計工作任務要求汽蝕是水泵產(chǎn)生噪聲的主要原因，汽蝕點多發(fā)生在水泵的葉輪輪廓表面和殼體內表面處。產(chǎn)生汽蝕的原因很多，水泵的葉輪輪廓曲線加工誤差是一個較為主要的原因。目前檢測的主要方法是利用三坐標測量儀，檢測成本高，不適合現(xiàn)場應用?，F(xiàn)場多用游標卡尺進行簡單測量，不能保證測量精度要求。沒有專用的水泵開式葉輪輪廓曲線測量儀。課題研究內容是針對工廠實際要求，開發(fā)設計專用測量儀。 第二章 機械方案設計分析 具體設計要求分析：工作載荷、運動參數(shù)要求開發(fā)設計電動式“水泵開式葉輪輪廓曲線測量儀”。測量范圍：半徑《200mm；高度：150mm。要求：測量頭可進行水平、垂直方向直線移動、水平轉角移動，在水平檢測面內， 1）可通過蝸輪傳動等機構實現(xiàn)控制測量桿轉角，滿足葉輪同一半徑、不同等高點測量；2）可通過齒輪齒條傳動，改變測量半徑、實現(xiàn)不同等高點測量的測量要求；3）利用錐面實現(xiàn)對中性穩(wěn)定可靠，測量精度在1毫米范圍內。 工作原理分析1） 葉片完全不動，全靠儀器動的測量方式 圖21 測量方式1這種測量方法可以避免零件的定位誤差，測量精度更容易滿足要求。但是，以零件不動的方法測量勢必會增加設計機械的復雜性。要保證測量精度的條件下，必然要增加測量儀器的體積。2） 葉片不完全固定方式（葉片圍著中心軸旋轉）。 圖22 測量方式2如圖22 桿1轉動 帶動零件轉動。2為支架，3為測量桿，他的前端有探頭。桿3在滾動絲杠的帶動下可以左右移動也可以上下移動。這樣在圓柱坐標系下也可以進行葉片端面的測量這種直接測量的方式有一個不可避免的缺點：探頭在葉片上面摩擦，時間長了很容易損壞，因此我用添加一個杠桿的方式來保護探頭（如下圖所示）。葉片的夾緊方式分析1）兩頭都是錐臺的夾緊方式。 圖23 夾緊方式1原理：將測量工件用雙錐固定住 以保證中心線的定位精度。（上面的椎體有螺紋，桿上面也有螺紋，這樣椎體旋轉就可以上下移動。下面的椎體跟臺子是一體的，固定在臺子上。 上椎體上下移動。這樣就可以卡緊工件 以保證工件定位在中心上。）這種定位方式可能造成定位的水平誤差，這種兩椎體的定位方式不能保證工件的下表面跟臺子是水平的。只要葉片上方施加一個力就可能造成工件的傾斜。3） 以單頭圓錐的方式進行夾緊。 圖24 夾緊方式2原理：只用一個椎體夾緊工件，是工件的下表面與圓臺緊貼。這種定位方式既可以保證工件的中心軸定位。也可以保證工件的水平定位。但是仍舊不能保證工件的夾緊。如果椎體力太大可能夾壞工件。4） 以單頭圓錐加一個彈簧的方式夾緊。如圖25圖25原理：同定位方式2 用一個椎體保證工件的軸線定位。以下表面貼住水平臺以保證工件的水平定位。 在此基礎上，用給一個彈簧夾緊工件，以保證工件的固定。 椎體上面圓柱部分有螺紋，于彈簧上面的擋片是配套的。起初 先把零件套在桿上，然后用椎體夾緊并且保證工件水平放置。然后套上彈簧。再套上擋片。轉動擋片，讓擋片往下移動，夾緊彈簧，進而使彈簧夾緊工件。 圖26 結構圖如結構圖261）底下紅色的圓盤轉動需要一個步進電機，用蝸桿帶動紅色的渦輪旋轉。2）由滾珠絲杠帶動測量部件前后移動（如圖中儀器后方的絲杠）圖27 組件圖3）如圖27 在黃色物件內部有一個可以上下移動的組件，有電動機牽引絲杠帶動中間青色的整個組件上下移動。4）測量傳感器有一個杠桿支撐，電動機可以帶動整個探頭水平360度旋轉。5）圓筒內還有一個電動機，帶動整個探頭可以豎直方向90度旋轉。測量原理：1) 把導軌上方的框架人工往后拖動，留出空間就可以把葉片輪放進渦輪圓盤的支撐架上。2) 上方用圓錐螺母（圖15的綠色部件）擰緊，然后裝上彈簧壓緊。導軌上方的框架推回去。3) 調節(jié)測量頭到達測量元件的定位原點，由在電腦里輸入原設計圖形(PROE或者其他造型圖)，電腦將自動識別，預訂出掃描軌跡。4) 電腦會沿著理論路徑進行掃描，然后測量出的實際數(shù)據(jù)，電腦會用實際數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)進行對比就可以得到誤差在哪。第三章 設計組成要素分析選擇 基本組成結構 由整體方案可以確定，所做儀器不可缺少的有：直線運動導軌，渦輪蝸桿傳動副，絲杠傳動。 動力分析圖32 步進電機為了減小成本和儀器的結構我選用步進電機，步進電機是機電一體化產(chǎn)品中關鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進電機慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡單等特點。廣泛應用于機電一體化產(chǎn)品中，如：數(shù)控機床、包裝機械、計算機外圍設備、復印機、傳真機等圖32 步進電機1）步進電機是一種作為控制用的特種電機, 它的旋轉是以固定的角度(稱為步距角)一步一步運行的, 其特點是沒有積累誤差(精度為100%), 所以廣泛應用于各種開環(huán)控制。步進電機的運行要有一電子裝置進行驅動, 這種裝置就是步進電機驅動器, 它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉化為步進電機的角位移, 或者說: 控制系統(tǒng)每發(fā)一個脈沖信號, 通過驅動器就使步進電機旋轉一步距角。所以步進電機的轉速與脈沖信號的頻率成正比。所以，控制步進脈沖信號的頻率，可以對電機精確調速；控制步進脈沖的個數(shù)，可以對電機精確定位目的； 2）步進電機通過細分驅動器的驅動，其步距角變小了，如驅動器工作在10細分狀態(tài)時，其步距角只為‘電機固有步距角‘的十分之一，也就是說：‘當驅動器工作在不細分的整步狀態(tài)時，控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖，176。；而用細分驅動器工作在10細分狀態(tài)時，176。 ‘，這就是細分的基本概念。 細分功能完全是由驅動器靠精確控制電機的相電流所產(chǎn)生，與電機無關。3） 驅動器細分后的主要優(yōu)點為：完全消除了電機的低頻振蕩。低頻振蕩是步進電機（尤其是反應式電機）的固有特性，而細分是消除它的唯一途徑，如果您的步進電機有時要在共振區(qū)工作（如走圓?。?，選擇細分驅動器是唯一的選擇。提高了電機的輸出轉矩。尤其是對三相反應式電機，其力矩比不細分時提高約3040% 。提高了電機的分辨率。由于減小了步距角、提高了步距的均勻度，‘提高電機的分辨率‘是不言而喻的。 傳動部件分析 導軌系統(tǒng)設計1）滑動導軌傳統(tǒng)導軌的發(fā)展，首先表現(xiàn)在滑動元件和導軌形式上，滑動導軌的特點是導軌和滑動件之間使用了介質，形式的不同在于選擇不同的介質。液壓被廣泛用于許多導軌系統(tǒng)。靜壓導軌是其中的一種，液壓油在壓力作用下