【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 就是要檢查螺栓和墊圈安裝的正確性。 連接螺栓自動(dòng)檢查裝置的構(gòu)思 本生產(chǎn)線是為東安 465 發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋而設(shè)計(jì)。發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋共有 10 個(gè)螺栓孔分別分布在缸蓋的兩側(cè)，設(shè)計(jì)的任務(wù)是檢查上一道缸蓋連接螺栓的安裝工序中，墊圈和螺栓的安裝是否正確，綜合所有可能出現(xiàn)的安裝錯(cuò)誤 ，大致會(huì)出現(xiàn)五種情況： ① 只 有兩個(gè)墊圈沒有螺栓 ② 沒有墊圈也沒有螺栓 ③ 只有一個(gè)墊圈沒有螺栓 ④ 沒有墊圈只有螺栓 ⑤ 有兩個(gè)墊圈沒有螺栓 如圖 。 圖 螺栓與缸蓋連接示意圖 1M10 內(nèi)六角螺栓 2墊圈 3缸蓋 12 正確安裝的方式是只有一個(gè)墊圈和一個(gè)螺栓，而檢查各種情況的時(shí)間不得超過 60秒，又根據(jù)設(shè)計(jì)的要求和各種人力資源及經(jīng)濟(jì)因素的考慮，需要設(shè)計(jì)一套 自動(dòng)裝配機(jī)構(gòu)來完成此項(xiàng)任務(wù)。 鑒于實(shí)際裝配過程可能出現(xiàn)的幾種錯(cuò)誤情況，我們應(yīng)當(dāng)找出最實(shí)際、最實(shí)用而又最經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)想法。為此在翻閱了大量的關(guān)于檢查檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)資料，了解到了眾多的檢查方法后，通過各種方案優(yōu)化比較的綜合分析，最后決定設(shè)計(jì)方案是：設(shè)計(jì)一個(gè)能夠通過 動(dòng)力在支架上自由滑動(dòng)的傳感器來完成檢查檢測(cè)任務(wù)，其結(jié)構(gòu)圖見圖 。 圖 連接螺栓可能出現(xiàn)的安裝錯(cuò)誤 圖 自動(dòng)檢查裝置結(jié)構(gòu)圖 1 整體機(jī)架 2 平衡機(jī)構(gòu) 3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 4 檢查機(jī)構(gòu) 5 為缸蓋 6 傳送帶 13 本章小結(jié) 本章主要介紹了此次設(shè)計(jì)的目的和連接螺栓自動(dòng)檢查裝置的構(gòu)思。本章提出了墊圈和螺栓可能 出現(xiàn)的安裝錯(cuò)誤，大致出現(xiàn)的五種情況。針對(duì)這一情況有了初步想法并決定了設(shè)計(jì)方案是：設(shè)計(jì)一個(gè)能夠通過動(dòng)力在支架上自由滑動(dòng)的傳感器來完成檢查裝置的任務(wù)。 14 第 3 章 自動(dòng)檢查裝置主要部件的設(shè)計(jì) 檢查裝置的設(shè)計(jì) 檢查裝置的原理 螺栓的裝配過程中會(huì)出現(xiàn)五種錯(cuò)誤的情況，而正確的裝配是只有一個(gè)墊圈和一個(gè)螺栓。所要檢查的螺栓是螺栓頭高為 10mm，墊圈的高度是 2mm，總高度是 12mm。因此我們可以利用螺栓頭和墊圈的總高度來確定裝配是否正確。本設(shè) 計(jì)利用數(shù)字測(cè)長(zhǎng)傳感器由上而下到達(dá)螺栓頭的高度來確定安裝是否正確。向系統(tǒng)輸入正確裝配時(shí)螺栓頭和墊圈的總高度 12mm，以一個(gè)螺栓和一個(gè)墊圈時(shí)，螺栓頭上端為基準(zhǔn)，因此就可以判斷其他的高度是錯(cuò)誤的安裝。其傳感器的簡(jiǎn)圖如圖 ，傳感器的性能指標(biāo)見表 。 表 傳感器的性能指標(biāo) 傳感器型號(hào) 測(cè)定范圍 分辨率 使用溫度 使用濕度 測(cè)頭重 AT110 ～ + 10? m 10～ +80℃ （但不結(jié)冰） 35～ 85% （但不結(jié)霧水） 約 150g 圖 傳感器 1導(dǎo)線 2傳感器 15 數(shù)字側(cè)長(zhǎng)傳感器個(gè)數(shù)的選擇 由于檢查的時(shí)間為 60 秒，需要檢查的螺栓數(shù)目為 10個(gè)，這里存在一個(gè)傳感器數(shù)目?jī)?yōu)化的問題，有三個(gè)方案可以考慮： ① 利用 10 個(gè)傳感器同時(shí)檢查 ② 利用 1 個(gè)傳感器，分 10次檢查 ③ 利用 5 個(gè)傳感器，分 2次檢查 方案①：由于時(shí)間是 60 秒， 10 個(gè)一起檢查時(shí)間有剩余，多余的時(shí)間被浪費(fèi)，況且 10個(gè)傳感器的費(fèi)用大。 方案②：費(fèi)用上很經(jīng)濟(jì)，但是由于時(shí)間是 60 秒，所以在時(shí)間上是很緊張。 方案③：通過 5個(gè) 傳感器分步在缸蓋的兩側(cè)檢查，時(shí)間和費(fèi)用上達(dá)到折中。 通過綜合的分析方案③最為優(yōu)越，故選擇方案③。 檢查機(jī)構(gòu)的連接和固定 在螺栓的檢查機(jī)構(gòu)中出現(xiàn)了以下幾種問題： ① 螺栓孔的大小是Φ 11，而檢查機(jī)構(gòu)中所選取傳感器的觸頭小于Φ 11；在檢查既沒有墊圈也沒有螺栓時(shí)觸頭會(huì)插到螺栓孔中。 ② 由于是利用每次一起檢查 5個(gè)螺栓的機(jī)構(gòu)，而這 5個(gè)螺栓的裝配又不能保證一定是正確的裝配，于是就出現(xiàn)了檢查的螺栓的高度不同，因此傳感器不能一同接觸到螺栓的頂部。 ③ 怎樣保持 5個(gè)傳感器移動(dòng)的一致性，怎樣能夠做到更經(jīng)濟(jì)地使用等 問題。 鑒于以上的問題設(shè)計(jì)了如下圖 。圖中 1 表示為厚度為 20mm 的 45鋼的鋼板，將 5 個(gè)傳感器分別固定在鋼板上這樣來保證一致性，也節(jié)省了分別用 5 個(gè)動(dòng)力裝置的費(fèi)用，鑒于在檢查過程中整個(gè)檢查機(jī)構(gòu)要受到力的作用，所以鋼板與檢查機(jī)構(gòu)（也就是 1 與 3）的連接是剛性連接；圖中構(gòu)件 2 為彈簧，利用彈簧的伸縮保證每個(gè)傳感器接觸到螺栓，以達(dá)到檢查的目的，另外在整體抬升的時(shí)候保證可以將下面的裝置彈開。而彈簧由特制的構(gòu)件 11 和構(gòu)件 4 來固定，當(dāng)構(gòu)件 5滑到最底端時(shí)彈簧為自然長(zhǎng)度；圖中構(gòu)件 5為階梯形的管套，其連接如圖所示，而固定 由構(gòu)件 3上的 8 銷來固定，構(gòu)件 5 可以與構(gòu)件 3之間是滑動(dòng)配合，并能夠在一定的范圍內(nèi)滑動(dòng)，而階梯管套的階梯下端又有兩種選擇：一種選擇是實(shí)心的鋼柱，另一種是圖中所示的鋼管，比較而言第一種更耐用但自重增加，更重要的是在安裝 7 構(gòu)件時(shí)加工很難。而第二種只需要加工一個(gè)內(nèi)螺紋即可容易的安裝上構(gòu)件 7；圖中 7 為替代傳感器的構(gòu)件，其直徑是大于Φ 11 的，這樣保證不會(huì)探入到螺栓 頭部的內(nèi)六角 孔中；圖中構(gòu)件 6是傳感器接觸的平臺(tái)，并用一個(gè)螺栓在側(cè)面將其固定在構(gòu)件 5上；圖中 9為數(shù)字測(cè)長(zhǎng)傳感器；圖 16 中 10為固定傳感器的構(gòu)件。檢查的過程就是整體向下 移動(dòng)，構(gòu)件 7接觸到螺栓，彈簧被壓縮，構(gòu)件 6上升接觸傳感器，通過傳感器的伸縮量來確定螺栓安裝正確與否的任 務(wù)。 鋼板與提升鋼板的活塞桿連接在這里有兩個(gè)方案可以考慮： ① 活塞桿與連接 5個(gè)檢查機(jī)構(gòu)的鋼板，可以像導(dǎo)柱一樣采用剛性連接。 ② 可以設(shè)計(jì)一個(gè)較為精確的機(jī)構(gòu)來把活塞桿與鋼板連接。 比較分析可知：① 方案可以保證檢查時(shí)較高的精確性，但對(duì)于鋼板來說，以有兩個(gè)導(dǎo)向是剛性連接，再在鋼板上加工孔時(shí)較困難。且安裝時(shí)較難。 ② 方案由于已經(jīng)有導(dǎo)向與鋼板是剛性連接，在檢查的這個(gè) 過程中，精度已經(jīng)完全可以達(dá)到保證，故設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)構(gòu)，如上圖 所示。 圖中 1為設(shè)計(jì)的連接活塞桿和鋼板的機(jī)構(gòu)； 2 為鋼板； 3 為活塞桿。首先，將活塞桿車成與機(jī)構(gòu) 1 相配合的螺紋并與之連接，然后在活塞的端部加以墊圈和螺母旋緊。因?yàn)橛袑?dǎo)向柱是剛性連接，所以這個(gè)機(jī)構(gòu)還可以保證活塞桿在上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，有一定的擺動(dòng)而不影響檢查的準(zhǔn)確性。 圖 檢查機(jī)構(gòu) 圖 鋼板與活塞桿連接示意圖 17 綜合兩種方案可以一目了然的看到優(yōu)缺點(diǎn)，方案②更適合整個(gè)裝置的設(shè)計(jì)思路，故選擇方案②。 所涉及到彈簧的選擇計(jì)算如下： 取 d= 經(jīng)過查表得： D2=14mm D1= D2d= 式中： d—— 彈簧絲直徑 ； D1—— 彈簧內(nèi)徑 ； D2 —— 彈簧中徑 。 查表確定有效圈數(shù)： n=7 圈，自由高度為： H0=Pn+2d=，適應(yīng)載荷為 Kd=。 整體 機(jī)架的設(shè)計(jì) 機(jī)架形式的確定 由于所需要檢查的螺栓是 M10 內(nèi)六角螺栓，因此對(duì)機(jī)架有著較高的要求。機(jī)架不僅要有較高的穩(wěn)定性還需要有較高的精確性，有兩種方案機(jī)架可供選擇，如下圖 所示： 方案 1— 懸臂梁式支架 方案 2— 四鋼柱式機(jī)架 圖 機(jī)架形式 方案 1—— 懸臂梁式機(jī)架，節(jié)省材料，經(jīng)濟(jì)；占用空間較?。蛔灾剌^輕；便于移動(dòng)。但對(duì)機(jī)架的材料要求較高，穩(wěn)定性和精確性相對(duì)較低。 方案 2—— 四鋼柱式機(jī)架，占用空間較大；自重較大；不便于移動(dòng)。但是穩(wěn)定性和精確性較高。 鑒于該檢查裝置對(duì)機(jī)架的要求，綜合地比較兩者的優(yōu)缺點(diǎn)，最終確定選用四鋼柱 18 式的機(jī)架。機(jī)架的材料確定為 45 號(hào)鋼，厚度為 H=40mm。 撓度的計(jì)算 由于整個(gè)檢查機(jī)構(gòu)的重量都要作用于機(jī)架的上鋼板，所以上鋼板會(huì)有微小的形變，于是需 要計(jì)算上鋼板的撓度，來檢查檢查機(jī)構(gòu)的重量會(huì)不會(huì)對(duì)整個(gè)裝置的檢查過程帶來影響。 為了保證上鋼板能精準(zhǔn)地支撐整個(gè)裝置工作，所以對(duì)上鋼板進(jìn)行撓度的計(jì)算。上鋼板的受力情況可以簡(jiǎn)化成如下面 圖 所示 的力學(xué)模型： 圖 上鋼板的受力情況 討論這一簡(jiǎn)支梁的彎曲變形。利用平衡方程求得支反力為： 221 FNN ?? 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》的撓度的計(jì)算公式得到以下參數(shù)： 最大轉(zhuǎn)角為：