一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

（一）选题依据和意义

现在垫圈应用越来越广泛，其质量，精度的好坏在一定程度上影响整个机械系统的性能。垫圈产品精度的高低与性能的好坏是靠仪器、设备来检测和判断的。因此，垫圈检测技术自身是否先进，将直接影响到垫圈产品检测的准确性和可靠性。随着垫圈工业生产的日益发展和“十一五”市场前景预测，垫圈检测仪器制造业已显得跟不上形势的发展，因此开发高新仪器势在必行，开发垫圈高新检测仪器大有市场。

目前，我国垫圈企业广泛应用了自动化程度比较高的加工机床，生产效率和产品质量得到了很大的提高，然而，垫圈的检测却处于半自动化与手工检测相结合的静态测量阶段。静态测量是在加工过程完成后进行的，只能反映加工后已形成的几何参数，不能反映在加工过程中参数的动态变化状况。传统的垫圈检测方法是在垫圈工件被加工后送去计量室检测，若未达到尺寸要求，还要重新安装工件进行加工，这样多次装夹，由于装夹误差和温度等原因造成的精度降低在所难免，因此产品的合格率较低，并且大大降低了生产效率，增加了工人的工作量，提高了生产成本。

由于垫圈的离线检测，无法控制垫圈的加工质量，因此影响加工质量和生产效率。现代化生产要求自动控制生产流程、高质量和高效率，随着科学技术的发展和生产的需要，在线检测技术为实现降低或消灭废次率的目标提供了技术保证。我国的在线检测技术，虽然起步较晚，但是随着光机电算一体化仪器和装置及光电技术、计算机技术的发展，在线检测技术已获得重大进展。采用微电子技术装备及改造新、老机床设备是当今科学技术发展的趋势，是用新技术改造传统工业的主攻方向，也是符合我国国情的一种方式。随着国内垫圈产品需求的不断加大，产品品种的不断增多，出口产品和高、精、尖产品越来越多，因此要全面贯彻国际标准，要促使垫圈工业高速发展，就不能忽视垫圈检测仪器的开发和改造。针对国内垫圈检测仪的现状和实际要求，些精度高、测速快且又经济实惠的自动化在线检测仪应尽快研制出来，以满足速发展的垫圈工业生产的需求。

（二）国内外研究动态

由于在应用技术领域和国外存在的差距，以及行业内较多的企业对产品质量和检测、控制方面认识不够，目前国内的垫圈检测仪器和试验设备仍然采用手动检测或半自动检测方式，与国外的同类先进企业存在着较大的差距。而国际垫圈检测仪器已向综合化、智能化的方向发展，进入了测量、加工、反馈、补偿、统计一体化的时代。目前，国内外垫圈检测的先进技术主要有：

1、气动测量法 它的原理是把被测尺寸的变化转换为气室中压力的变化，或管路中流速或流量的变化，多用于内径的检测，前提条件是加工质量要较高，不会出现异常形状。

2、超声波测量法 利用超声波的穿透性，在直径方向设置两个换能器，超声波会在工件的两个表面发生反射，测出时间差，再考虑波在不同材质中的传播速度，利用关系式就可以计算出直径值，这种方法易受环境的影响，不适合在工厂等现场使用。

3、光学测量法 包括激光光束扫描法、双频激光干涉测量法、CCD 成像法、光栅测量法等。这也属于非接触测量的范畴，测量精度较高，测量速度快，是目前比较流行的测量方法。

4、电子式 用电感、电容、电涡流等传感器进行工件内径的测量，多用于间接测量，且受周围磁场电场的影响比较大。

5.智能垫圈仪器属于虚拟仪器的范畴，是利用了传统计算机硬件固有的高速运算和存储能力，以及能进行复杂运算的特征，并利用已有的高效的程序设计平台结合需要开发的特定领域，开发出一系列实现特定功能的软硬件和接口。这种特定的软硬件系统联上传统的计算机软硬件平台，就可完成一套完善的智能测试仪器。国内垫圈行业已经开始涉足虚拟和智能测试领域。20 世纪 90 年代初期，我国成功开发出智能化圆度测量仪、沟曲率测量仪、旋转精度测量仪、智能垫圈多参数测量仪、摩擦力矩测量仪、数字振动测量仪、形状仪、轮廓仪、机外检测机、模拟试验机等。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：

（一）研究基本内容

本课题研究垫圈内径检测装置，主要针对钢制平垫圈公称尺寸，内径，外径，厚度分别为10mm,10.5mm,20mm和2mm。电动机转速为1440rad/min，每次检测时间为8S.在线检测。

计垫圈内径检测装置，检测钢制垫圈内径是否在公差允许范围内。被检测的工件由推料机构送入后沿一条倾斜的进给滑道连续进给，直到最前边的工件被止动机构控制的止动销挡住而停止。然后，升降机构使装有微动开关的压杆探头下落，检测探头进入工件的内孔。此时，止动销离开进给滑道，以便让工件浮动。

垫圈内径检测装置，主要的运动过程为：传动机构间歇的将工件送到检测的位置。在传送的过程中将被止动销挡住刚好到所需检测的内径圆孔到压杆将要下来的地方，然后压杆下来检测内径是否符合要求。在压杆下来检测的时间里，微动开关向右移动检测垫圈内径是否符合要求。微动开关检测完后向左移动，回到其原来所在的。接下来，压杆和止动销一起上升回到其原来的地方。传动机构将已检测的工件送走，并将下一个将被检测的工件送到检测处。

（二）拟解决的主要问题

要求设计该检测装置的推料机构，控制止动销的制动机构，压杆升降机构和垫圈的分选机构。一般应包括凸轮机构，平面连杆机构以及齿轮机构等常用机构。该机构的微动开关以及控制部分的设计不做要求。设计垫圈内径检测装置的传动系统并确定其传动比分配。绘制机器的机构运动方案简图和运动循环图。设计带轮机构，并对带轮机构进行运动分析，绘制运动线图。由于止动销的动作与压杆升降动作，分选机动作有严格的时间匹配与顺序关系，建议考虑使用凸轮轴解决这个问题。

三、研究步骤、方法及措施：

（一）研究步骤

（1）要求设计该检测装置的推料机构、控制止动销的止动机构、压忏升降机构。一般应包括凸轮机构、平面连杆机构以及齿轮机构等常用机构。该装置的微动开关以及控制部分的设计本题不做要求。

（2）设计蚣阳内付情测装置的传动系统并确定其传动比分配。

（3）绘制机器的机构运动方案简图和运动循环图。

（4）设计平面连杆机构，并对平面连杆机构进行运动分析，绘制运动线图。

（5）设计凸轮机构。确定运动规律，选择基圆半径，计算凸轮廓线值，校核最大压力角与最小曲率半径；绘制凸轮机构设计图。

（6）设计计算齿轮机构。

（７）编写设计计算说明书。

（8）学生可进一步完成检测装置的计算机动态演示。

（二）方法及措施

在同学和指导老师的帮助下，希望通过本轮毕业设计能够达到巩固已学机械设计制造及其自动化专业的相关知识，提高应用已学专业知识分析与解决工作中的实际问题的能力（提高调查与查阅资料的能力，提高识图能力和利用CAD等应用软件进行绘图与设计的能力，提高书面表达能力等。对所学课程进行一次综合的学以致用的演练，为从事机械设计制造及其自动化专业的相关岗位的工作夯实基础。合理、选用数据准确,有自己独到的见解。

四、参考文献

[1]孙桓.机械原理[M]. 高等教育出版社,2007

[2]裘建新.机械原理课程设计指导书[M].  高等教育出版社,2008

[3]叶仲和.MECHANISMS AND MACHINE THEORY[M]. 高等教育出版社.2008

[4]刘毅.机械设计基础课程设计[M]. 华中科学大学出版社,2009

[5]杨可桢.机械设计基础[M]. 高教出版社,1999

[6]付则绍.机械原理[M]. 高教出版社1989

[7]何国金.机械电气自动控制[M].重庆大学出版社，2006

[8]张毅坤.单片机微机计算机原理及应用[M].西安电子科技大学出版社，2007

[9]计时鸣.机电一体化控制技术与系统[M].西安电子科技大学出版社,2007

[10]秦曾煌.电子技术[M].高等教育出版社,2008

[11]朱冬梅.画法几何及机械制图[M].高等教育出版社,2003

[12]周杏鹏.现代检测技术[M].高等教育出版社,2008

[13]谢勇.AutoCAD2000中文版绘图教程[M].电子工业出版社,2002

五、研究工作进度：

2020年6月27日- 2020年9月10日前，完成开题报告（不少于2000字）、外文翻译（不包括外文原文，不少于2000字）、文献综述（不少于2000字）等；

2020年9月10日-2020年9月15日前，前期检查；

2020年9月15日-2020年11月20日前，完成初稿；

2020年11月20日-2020年11月25日前，中期检查；

2020年11月26日-2021年3月06日前，补正、完善毕业论文；

2021年 3月06日-2021年3月10日前，做好接受学校后期检查的准备工作；

2021年 3月10日-2021年4月15日前，进行答辩资格审查；

2021年 4月16日-2021年4月20日，接受评审及准备答辩阶段。

六、教研室评议意见：

教研室主任：

年      月      日

七、系（院）领导审核意见：

1．通过； 2．完善后通过；　３．未通过

负责人：　　         　　

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七、系（院）领导审核意见：

1．通过； 2．完善后通过；　３．未通过

负责人：　　         　　

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七、系（院）领导审核意见：

1．通过； 2．完善后通过；　３．未通过

负责人：　　         　　

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