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1、 中國(guó)計(jì)量學(xué)院 《機(jī)械課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 步進(jìn)電機(jī)磁鋼片厚度自動(dòng)測(cè)量裝置設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 林衛(wèi) 學(xué)號(hào) 學(xué)生專業(yè) 產(chǎn)品質(zhì)量工程 班級(jí) 09質(zhì)量2 二級(jí)學(xué)院 質(zhì)量與安全工程 指導(dǎo)教師 孫長(zhǎng)敬 中國(guó)計(jì)量學(xué)院 2011年9月 步進(jìn)電機(jī)磁鋼片厚度自動(dòng)測(cè)量裝置設(shè)計(jì) 摘要：磁鋼片對(duì)于電機(jī)的導(dǎo)磁率、定位力矩和矩角特性都有著顯著的影響，直接影響著電機(jī)的性能。因而在生產(chǎn)作業(yè)中檢測(cè)磁鋼片的厚度顯得極為重要。目前很多生產(chǎn)磁鋼片的廠家主要還是以人工檢測(cè)為主，這種檢測(cè)方法存在精度差、效率低、 接觸式等問題，而無法滿

2、足現(xiàn)代化生產(chǎn)作業(yè)。為此，筆者設(shè)計(jì)了基于激光技術(shù)測(cè)量磁鋼片厚度的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。該檢測(cè)系統(tǒng)利用曲柄滑塊傳動(dòng)原理，推動(dòng)工作臺(tái)上的的磁鋼片，利用夾具將其固定到激光測(cè)距傳感器的正下方，采用激光測(cè)距傳感器測(cè)量其厚度并自動(dòng)進(jìn)行分類收集。測(cè)量裝置系統(tǒng)特點(diǎn)： 1. 設(shè)計(jì)巧妙，使用簡(jiǎn)單，適用于不等厚度、不等寬度磁鋼片的厚度測(cè)量。 2. 巧妙地選用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，靈活，便于操作。 3. 系統(tǒng)功能齊全，準(zhǔn)確定位磁鋼片的測(cè)量位置，具有良好的控制精度。取步進(jìn)電機(jī)，負(fù)責(zé)曲柄滑塊和夾具的動(dòng)力來源，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。最后還設(shè)有分選收集機(jī)構(gòu)，自動(dòng)進(jìn)行分類收集。 關(guān)鍵詞：磁鋼片 激光測(cè)距傳感器 曲柄滑塊 夾

3、具 目次 摘要 I 目次 II 1 前言 1 1.1 前期調(diào)研 2 1.1.1 磁鋼片的用途 2 1.1.2 自動(dòng)測(cè)量?jī)x器的選擇 2 1.2 課題研究的目的 4 1.3 課題研究的意義 4 2 總體方案設(shè)計(jì) 5 3 零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 3.1 推送機(jī)構(gòu) 6 3.2 送料機(jī)構(gòu) 6 3.3 定位機(jī)構(gòu) 7 3.4 激光測(cè)量機(jī)構(gòu) 7 3.5 分選收集機(jī)構(gòu) 8 4 裝配圖 9 5 二維圖 10 6 運(yùn)動(dòng)仿真 13 7 不足與改進(jìn) 14 8 結(jié)論與體會(huì) 15 參考文獻(xiàn) 16 1 前言 磁鋼片是電動(dòng)機(jī)中的重要組成部件，其質(zhì)量

4、的好壞直接決定電動(dòng)機(jī)的性能，對(duì)于厚度不同的磁鋼片必須予以檢測(cè)。由于鋼片本身的多樣性、 復(fù)雜性等特點(diǎn)導(dǎo)致對(duì)其檢測(cè)方法的研究一直以來沒有得到實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。目前很多生產(chǎn)磁鋼片的廠家主要還是以人工檢測(cè)為主，這種檢測(cè)方法由于存在精度差、效率低、 接觸式等缺點(diǎn)，而無法滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)作業(yè)。為此，開發(fā)了基于激光技術(shù)的磁鋼片厚度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)生產(chǎn)工藝。 在高質(zhì)量產(chǎn)品的制造和高效率生產(chǎn)環(huán)境的構(gòu)建中，測(cè)量技術(shù)起到了很大的作用，其重要性與日俱增。尤其在生產(chǎn)國(guó)際化、全球經(jīng)濟(jì)一體化迅速發(fā)展的時(shí)期，要求不同地區(qū)生產(chǎn)的高精度零部件，必須具有良好的互換性，因此，急需建立一種基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的擁有極佳測(cè)量精度及可靠性的測(cè)量體制。為了

5、滿足上述要求，精密測(cè)量?jī)x器必須具有更高的精度、質(zhì)量和可靠性。各個(gè)儀器生產(chǎn)廠商也都在積極開發(fā)功能更強(qiáng)、服務(wù)性能更好的新產(chǎn)品，而從中本小組可以看到測(cè)量?jī)x器的最新動(dòng)向。加工和測(cè)量猶如車上的兩個(gè)輪子。 近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇，制造業(yè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率不斷提高，長(zhǎng)期處于不景氣的測(cè)量?jī)x器生產(chǎn)也有較大的增長(zhǎng)。目前，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)非常重視提高加工效率和降低生產(chǎn)成本，其中，最重要的便是生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。為此，必須實(shí)行嚴(yán)格的質(zhì)量管理，只有在保證高質(zhì)量生產(chǎn)的前提下，制造業(yè)才能生存和發(fā)展。作為保證制造業(yè)順利發(fā)展的重要手段，高精度零部件構(gòu)成的加工機(jī)床和由高精度測(cè)量?jī)x器組合集成的加工生產(chǎn)線構(gòu)建成的自律式加工系統(tǒng)，是很有必要的。據(jù)此

6、可以預(yù)計(jì)，今后，市場(chǎng)對(duì)用于質(zhì)量管理的測(cè)量系統(tǒng)和機(jī)器設(shè)備的需求將不斷增長(zhǎng)。 制造業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)測(cè)量?jī)x器及裝置的要求大致如下：①能夠適應(yīng)廣泛范圍的環(huán)境溫度；②抗污染和防振動(dòng)性能優(yōu)異；③測(cè)量重復(fù)精度高；④使用方便。目前，各廠家以便于在加工環(huán)境使用為前提，正積極地開發(fā)新產(chǎn)品，這些新產(chǎn)品能夠進(jìn)行高速、高精度測(cè)量，而且穩(wěn)定性極佳，操作便捷。 在測(cè)量技術(shù)方面，日本精密測(cè)量?jī)x器工業(yè)協(xié)會(huì)常務(wù)理事龜井明敏指出：“任何一種加工設(shè)備，無論其多么先進(jìn)，均會(huì)出現(xiàn)由熱變形引起的偏移和由工具磨損產(chǎn)生的誤差，而要掌握這些偏移和誤差，則必須依靠測(cè)量技術(shù)?！饼斁J(rèn)為，在現(xiàn)場(chǎng)加工過程中，進(jìn)行測(cè)量作業(yè)的目標(biāo)應(yīng)該是：“①判斷產(chǎn)品質(zhì)

7、量是否合格：即在加工過程中配置測(cè)量環(huán)節(jié)，保證其能夠進(jìn)行最終加工；②檢測(cè)工具磨損、熱變形等引起的誤差：根據(jù)輸出的補(bǔ)償信號(hào)，采取相應(yīng)的措施；③選取生產(chǎn)節(jié)拍和制品精度的最佳配合：不僅要保證所選適應(yīng)技術(shù)等絕對(duì)精度，還應(yīng)保證獲得相對(duì)精度，從而提高總體生產(chǎn)效率。在這些過程中，測(cè)量技術(shù)起著舉足輕重的作用?！? 如上所述，測(cè)量技術(shù)的主攻方面仍然是進(jìn)一步提高測(cè)量精度；同時(shí)，人們對(duì)測(cè)量技術(shù)的重要性和存在價(jià)值的認(rèn)識(shí)應(yīng)大幅度提高，這是測(cè)量技術(shù)今后不斷發(fā)展的巨大推動(dòng)力。 1.1 前期調(diào)研 隨著汽車行業(yè)自動(dòng)化的高速發(fā)展，磁鋼片的需求量正在與日俱增。 1.1.1 磁鋼片的用途 磁鋼片主要用在永磁直流電機(jī)中，與

8、電磁式電機(jī)通過勵(lì)磁線圈產(chǎn)生磁勢(shì)源不同，永磁電機(jī)是以永磁材料產(chǎn)生恒定磁勢(shì)源。永磁磁鋼片代替電勵(lì)磁具有很多優(yōu)點(diǎn)，可使電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、重量輕、體積小、使用可靠、用銅量少、銅耗低、能耗小等。 磁鋼片根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域不同，對(duì)性能以及磁場(chǎng)波形要求也不同，作為轉(zhuǎn)子領(lǐng)域，其外弧面表場(chǎng)要求高，波形基本要求為正弦波，作為定子，則根據(jù)電機(jī)的出力要求，火花以及噪音的不同要求進(jìn)行選擇，作定子的磁鋼片，其內(nèi)弧表場(chǎng)高，因磁鋼片本身形狀與生產(chǎn)特性決定，其波形主要為馬鞍形，該類波形出力大，平但火花噪音，空載電流大。為改善振動(dòng)噪聲、換向火花，減少空載電流，磁鋼片的形狀尺寸，模具設(shè)計(jì)等都要進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，其中不等厚磁鋼片等已

9、經(jīng)廣泛應(yīng)用，其原理是使磁鋼片內(nèi)弧氣隙磁場(chǎng)波形趨向平頂波。 國(guó)內(nèi)最早做鐵氧體磁鋼片的企業(yè)如四川899（宜賓金川電子有限責(zé)任公司），廣東省梅州市磁性材料廠等，在八九十年代磁化杯風(fēng)行時(shí)期，曾用磁鋼片作為磁化杯的磁場(chǎng)源。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)對(duì)鐵氧體磁鋼片的需求量也很少。 1.1.2 自動(dòng)測(cè)量?jī)x器的選擇 1、自動(dòng)測(cè)量?jī)x器的種類 從測(cè)量基本原理，可以分為以下三類: (1) 激光測(cè)距儀 激光測(cè)距儀是利用激光對(duì)目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定的儀器。激光測(cè)距儀在工作時(shí)向目標(biāo)射出一束很細(xì)的激光，由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束，計(jì)時(shí)器測(cè)定激光束從發(fā)射到測(cè)距儀接收的時(shí)間，計(jì)算出從觀測(cè)者到目標(biāo)的距離。 　　 激光測(cè)距儀是

10、目前使用最為廣泛的測(cè)距儀，激光測(cè)距儀又可以分類為手持式激光測(cè)距儀（測(cè)量距離0-300米），望遠(yuǎn)鏡激光測(cè)距儀（測(cè)量距離500-3000米）。 (2) 超聲波測(cè)距儀 超聲波測(cè)距儀是根據(jù)超聲波遇到障礙物反射回來的特性進(jìn)行測(cè)量的。超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即中斷停止計(jì)時(shí)。 通過不斷檢測(cè)產(chǎn)生波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測(cè)出發(fā)射超聲波和接收到回波的時(shí)間差T，然后求出距離L。 　　 超聲波測(cè)距儀，由于超聲波受周圍環(huán)境影響較大，所以一般測(cè)量距離比較短，測(cè)量精度比較低。目前使用范圍不是很廣闊，但價(jià)

11、格比較低，一般幾百元左右。 (3)紅外測(cè)距儀 用調(diào)制的紅外光進(jìn)行精密測(cè)距的儀器，測(cè)程一般為1-5公里。利用的是紅外線傳播時(shí)的不擴(kuò)散原理 ：因?yàn)榧t外線在穿越其它物質(zhì)時(shí)折射率很小，所以長(zhǎng)距離的測(cè)距儀都會(huì)考慮紅外線，而紅外線的傳播是需要時(shí)間的，當(dāng)紅外線從測(cè)距儀發(fā)出碰到反射物被反射回來被測(cè)距儀接受到再根據(jù)紅外線從發(fā)出到被接受到的時(shí)間及紅外線的傳播速度就可以算出距離。 紅外測(cè)距的優(yōu)點(diǎn)是便宜，易制，安全，缺點(diǎn)是精度低，距離近，方向性差。 2 常見自動(dòng)測(cè)量?jī)x器的市場(chǎng)調(diào)查 (1) 激光測(cè)距儀品牌主要有： 目前市面上的測(cè)距儀90%以上都是激光測(cè)距儀。 　　 瑞士徠卡[1]Leica DISTO測(cè)

12、距儀、法國(guó)阿克泰克Agatec、美國(guó)LTI激光技術(shù)公司、美國(guó)圖雅得Truetype測(cè)距儀、德國(guó)博世BOSCH測(cè)距儀、德國(guó)奧爾法ORPHA測(cè)距儀、美國(guó)博士能BUSHNELL測(cè)距儀、加拿大紐康NEWCON測(cè)距儀、德國(guó)喜利得HILTI 測(cè)距儀、日本尼康NIKON測(cè)距儀、德國(guó)奧卡OPTI-LOGIC測(cè)距儀。 (2) 超聲波測(cè)距儀品牌主要有： 超聲波測(cè)距儀，由于技術(shù)的缺陷，目前品牌比較少，主要是國(guó)產(chǎn)品牌。 　　 ?，敚愀跜EM測(cè)距儀，Ultrasonic測(cè)距儀。 (3) 紅外測(cè)距儀 紅外測(cè)距儀，由于是落后技術(shù)，目前很少有品牌生產(chǎn)。 經(jīng)過各個(gè)測(cè)距儀優(yōu)缺點(diǎn)的分析和市場(chǎng)調(diào)查，基于激光測(cè)距

13、儀的適用范圍廣、精度高、使用方便、市場(chǎng)技術(shù)成熟的優(yōu)勢(shì)，本小組組選擇激光測(cè)距儀作為本小組的測(cè)量?jī)x器。 1.2課題研究目的 根據(jù)當(dāng)代社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和勞動(dòng)力市場(chǎng)的變化來調(diào)整教育的培養(yǎng)目標(biāo)。加強(qiáng)創(chuàng)新教育研究與實(shí)踐，突破單純學(xué)習(xí)書本知識(shí)的舊習(xí)，著重鍛煉以及提高學(xué)生的能力和創(chuàng)造性，使之具備分析、表達(dá)、理解和應(yīng)用的能力，以適應(yīng)未來社會(huì)對(duì)人才規(guī)格的要求。磁鋼片對(duì)于電機(jī)的導(dǎo)磁率、定位力矩和矩角特性都有著顯著的影響，直接影響著電機(jī)的性能。因而在生產(chǎn)作業(yè)中檢測(cè)磁鋼片的厚度顯得極為重要。目前很多生產(chǎn)磁鋼片的廠家主要還是以人工檢測(cè)為主，這種檢測(cè)方法存在精度差、效率低、 接觸式等問題，而無法滿足現(xiàn)代化生

14、產(chǎn)作業(yè)。為此，筆者設(shè)計(jì)了基于激光技術(shù)測(cè)量磁鋼片厚度的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。該檢測(cè)系統(tǒng)利用曲柄滑塊傳動(dòng)原理，推動(dòng)工作臺(tái)上的的磁鋼片，利用夾具將其固定到激光測(cè)距傳感器的正下方，采用激光測(cè)距傳感器測(cè)量其厚度并自動(dòng)進(jìn)行分類收集。 本測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)設(shè)計(jì)方便、靈活，精巧，并巧妙地選用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，靈活，便于操作，系統(tǒng)功能齊全，準(zhǔn)確定位磁鋼片的測(cè)量位置，具有良好的控制精度。取步進(jìn)電機(jī)，負(fù)責(zé)曲柄滑塊和夾具的動(dòng)力來源，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。最后還設(shè)有分選收集機(jī)構(gòu)，自動(dòng)進(jìn)行分類收集。 1.3課題研究意義 基于激光技術(shù)的磁鋼片厚度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的過程十分復(fù)雜，所涉及的問題多屬物理和光電方面的問題。測(cè)量過程中速度、尺寸

15、等對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有很大影響。但是在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，許多參數(shù)的選擇都是憑經(jīng)驗(yàn)和一些理論確定，所設(shè)計(jì)的部件的合理性要通過多次實(shí)驗(yàn)才能知道，整個(gè)機(jī)臺(tái)設(shè)計(jì)完成以后仍需通過多次的試制和修改來滿足設(shè)計(jì)要求，這樣不僅使設(shè)計(jì)的生產(chǎn)周期很長(zhǎng)，且浪費(fèi)了大量材料。 但是隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算方法的發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)的經(jīng)典理論重新進(jìn)行探討，探索與實(shí)際情況盡可能一致的模擬計(jì)算，真正地把理論應(yīng)用于實(shí)踐，并且在設(shè)計(jì)階段就可以模擬出測(cè)量過程，大量的文獻(xiàn)資料證實(shí)，激光技術(shù)磁鋼片厚度是一個(gè)有效工具。通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比和完善，建立起符合生產(chǎn)實(shí)際的物理和數(shù)學(xué)模型這為進(jìn)一步完善準(zhǔn)確測(cè)量打下了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 2 總體方案設(shè)計(jì)

16、 經(jīng)過小組人員的多次討論，本小組最終定下了此測(cè)量系統(tǒng)。將磁鋼片放置于長(zhǎng)方筒形送料機(jī)構(gòu)中，由于重力作用，工作平臺(tái)上只會(huì)自動(dòng)降落一塊磁鋼片。然后，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，平穩(wěn)緩慢的推動(dòng)磁鋼片使之在工作臺(tái)上前進(jìn)。其中曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中滑塊的的厚度剛好可以阻擋第二塊磁鋼片降落到平臺(tái)上，當(dāng)磁鋼片被推動(dòng)到激光測(cè)距傳感器正下方時(shí)，定位機(jī)構(gòu)中的夾具會(huì)對(duì)磁鋼片進(jìn)行夾緊固定，使之準(zhǔn)確定位于激光測(cè)距儀的正下方。激光測(cè)距儀探測(cè)到的工作臺(tái)的水平高度與磁鋼片中心表面的高度差，即磁鋼片的厚度。測(cè)量好第一塊磁鋼片后，曲柄滑塊會(huì)自動(dòng)收縮到原位，隨即第二塊磁鋼片降落到工作臺(tái)上并重復(fù)前述的工作。當(dāng)?shù)诙配撈煌扑椭良?/p>

17、光測(cè)距傳感器正下方時(shí)，將第一片磁鋼片送入分選收集機(jī)構(gòu)中。以此類推，當(dāng)所測(cè)磁鋼片厚度與第一片厚度不同時(shí)，磁鋼片將會(huì)被送入收集盒的另一格子中，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分類。 本測(cè)量系統(tǒng)由送料機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊推動(dòng)機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)、激光測(cè)量機(jī)構(gòu)、分選收集機(jī)構(gòu)等五個(gè)機(jī)構(gòu)構(gòu)成。設(shè)計(jì)巧妙，使用簡(jiǎn)單，適用于不等厚度、不等寬度磁鋼片的厚度自動(dòng)測(cè)量。其自動(dòng)測(cè)量裝置設(shè)計(jì)如圖2.1所示。 圖2.1 步進(jìn)電機(jī)磁鋼片厚度自動(dòng)測(cè)量裝置 3 零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 推送機(jī)構(gòu) 為將磁鋼片推置激光測(cè)量機(jī)構(gòu)正下方，本組利用曲柄滑塊原理設(shè)計(jì)一推送機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)中，滑塊在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，平穩(wěn)緩慢的推動(dòng)磁鋼片使之在工作臺(tái)上前進(jìn)?；?/p>

18、塊設(shè)計(jì)成下底面是平面，上底面是一個(gè)弧面，這樣，就能與磁鋼片更大面積的接觸，從而更穩(wěn)的推進(jìn)，不易發(fā)生偏移，保證磁鋼片在推塊上緩慢而平穩(wěn)的前進(jìn)。其推送機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3.1所示： 圖3.1 推送機(jī)構(gòu)圖 3.2 送料機(jī)構(gòu) 由于重力原因，當(dāng)?shù)谝黄配撈凰妥邥r(shí)，第二片下移至第一片位置，以此類推，實(shí)現(xiàn)循環(huán)送料。另外，送料機(jī)構(gòu)對(duì)長(zhǎng)方筒和固定片均設(shè)計(jì)為多個(gè)螺釘孔，可以使長(zhǎng)方筒在空間上下移動(dòng)。移動(dòng)范圍依磁鋼片的厚度而定，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同厚度磁鋼片的測(cè)量。此外，送料機(jī)構(gòu)中長(zhǎng)方筒體積余量較大，可容納多種型號(hào)尺寸的磁鋼片。其送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3.2所示： 圖3.

19、2 送料機(jī)構(gòu)圖 3.3 定位機(jī)構(gòu) 為實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，本組選取同型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，當(dāng)檢測(cè)到磁鋼片已移至激光測(cè)距傳感器正下方時(shí)，電機(jī)同步帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)齒輪帶動(dòng)齒條，使得夾具以相同的速度向中間移動(dòng)，將磁鋼片最低點(diǎn)固定至激光測(cè)距傳感器正下方。該機(jī)構(gòu)特點(diǎn)為勻速運(yùn)動(dòng)，保證磁鋼片的最低點(diǎn)位于激光正下方，減少誤差，提高精度。其定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3.3所示： 圖3.3 定位機(jī)構(gòu)圖 3.4 激光測(cè)量機(jī)構(gòu) 激光測(cè)距傳感器:先由激光二極管對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)

20、傳感器，因此它能檢測(cè)極其微弱的光信號(hào)。記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時(shí)間，即可測(cè)定目標(biāo)距離。 其激光測(cè)量機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3.4所示。 基本原理：光學(xué)三角法，半導(dǎo)體激光器①被鏡片②聚焦到被測(cè)物體⑥。反射光被鏡片③收集，投射到CMOS陣列④上；信號(hào)處理器⑤通過三角函數(shù)計(jì)算陣列④上的光點(diǎn)位置得到距物體的距離。 以工作臺(tái)為基準(zhǔn)平面，測(cè)得工作臺(tái)到激光傳感器的距離D1，當(dāng)磁鋼片被推送至測(cè)量處時(shí)，這時(shí)再測(cè)得磁鋼片到激光傳感器的距離D2，則磁鋼片的厚度h=D1-D2。 圖3.4 激光測(cè)量機(jī)構(gòu)圖 3.5 分選收集機(jī)構(gòu) 為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)不同厚度的磁鋼片進(jìn)行分選的功能，減少后期人工對(duì)

21、不同厚度的磁鋼片篩選的麻煩。本測(cè)量裝置特意在接收處設(shè)計(jì)一分選收集裝置，以所測(cè)量磁鋼片為兩種不同厚度為例。其初始位置為第一格正對(duì)磁鋼片下落位置。以第一片磁鋼片厚度為基準(zhǔn)，設(shè)狀態(tài)位為“0”。當(dāng)激光測(cè)量機(jī)構(gòu)檢測(cè)到當(dāng)前所測(cè)磁鋼片與第一片厚度不等時(shí)，向計(jì)算機(jī)反饋信號(hào)“1”，電機(jī)工作，帶動(dòng)曲柄滑塊迅速轉(zhuǎn)動(dòng)，將收集盒后退至第二格正對(duì)磁鋼片下落位置。等磁鋼片下落至盒中時(shí)，曲柄滑塊迅速回轉(zhuǎn)，移置初始位置。其分選收集機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3.5所示： 圖3.5 分選收集機(jī)構(gòu)圖 4 裝配圖 5 零件圖 6 運(yùn)動(dòng)仿真 Pro/ Engineer 軟件的功能十分強(qiáng)大, 其

22、中運(yùn)動(dòng)仿真模塊注重運(yùn)動(dòng)的分析; 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析是設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)，他們之間有著緊密的聯(lián)系。以推送機(jī)構(gòu)中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)為例, 將 Proe 軟件的運(yùn)動(dòng)仿真功能應(yīng)用于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中, 在熟悉運(yùn)動(dòng)仿真功能的同時(shí), 還掌握了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法 , 從而將理論與實(shí)踐結(jié)合起來。 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)包括自由度的計(jì)算、各個(gè)構(gòu)件位移、速度和加速度的計(jì)算以及構(gòu)件會(huì)不會(huì)干涉、還有如何改變構(gòu)件的尺寸來滿足設(shè)計(jì)的需要等內(nèi)容 。例如，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)桿與桿之間的尺寸必須不斷推敲，設(shè)計(jì)，是滿足運(yùn)動(dòng)特性。同時(shí)連接關(guān)系選擇銷釘連接，因?yàn)殇N釘連接由一個(gè)軸對(duì)齊約束和一個(gè)與軸垂直的平移約束組成。元件可以繞軸旋轉(zhuǎn)，具有1個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，總自

23、由度為1。符合曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性。另外，齒輪與電動(dòng)機(jī)也選擇銷釘連接，因?yàn)槠渲挥?個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。齒輪與齒條用滑動(dòng)桿連接?；瑒?dòng)桿即滑塊，由一個(gè)軸對(duì)齊約束和一個(gè)旋轉(zhuǎn)約束(實(shí)際上就是一個(gè)與軸平行的平移約束)組成。元件可滑軸平移，具有1個(gè)平移自由度，總自由度為1。 總體運(yùn)動(dòng)上還需配合平面等接頭連接約束，從而實(shí)現(xiàn)裝置的特定運(yùn)動(dòng)。 7 不足與改進(jìn) 1、在推送磁鋼片過程中磁鋼片會(huì)與工作臺(tái)平面產(chǎn)生摩擦，甚至?xí)?duì)磁鋼片造成磨損。 改進(jìn)方法：在工作臺(tái)上表面涂上潤(rùn)滑油，減少摩擦，同時(shí)使推送更加平穩(wěn)、快速。 2、在定位裝置方面，本小組在理論上實(shí)現(xiàn)了夾具的同步運(yùn)動(dòng)并且起到了將磁鋼片固定的功能。但在現(xiàn)

24、實(shí)中，易發(fā)現(xiàn)往往難以控制兩電機(jī)同時(shí)以同速度轉(zhuǎn)動(dòng)。 改進(jìn)方法：在電機(jī)啟動(dòng)上，將兩個(gè)電機(jī)設(shè)置為同一個(gè)開關(guān)控制，但要到達(dá)速度同步，之前雖已選用同型號(hào)的電機(jī)，但依舊會(huì)存在偏差，對(duì)此，需不斷調(diào)整其轉(zhuǎn)速，將其兩個(gè)速度近似相等。另外，磁鋼片兩邊緣往往不是平整的，現(xiàn)實(shí)中可能會(huì)出現(xiàn)單邊翹起來的情況，能以實(shí)現(xiàn)固定，因而在這一點(diǎn)上，本小組正在設(shè)計(jì)更加完善的固定機(jī)構(gòu)。 3、在分選收集裝置方面，考慮得不夠周全。它實(shí)現(xiàn)了分選和搜集功能，但磁鋼片掉落的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)碰撞，磁鋼片發(fā)生碰撞后，會(huì)造成報(bào)廢。 改進(jìn)方法：在分選收集裝置設(shè)計(jì)方面，本小組在后期計(jì)劃設(shè)計(jì)用機(jī)械手實(shí)現(xiàn)，通過信號(hào)反饋來控制機(jī)械手的動(dòng)作，使其及時(shí)將已判斷厚度

25、的磁鋼片放入相應(yīng)的收集盒中。 由于本小組理論和經(jīng)驗(yàn)有限，設(shè)計(jì)中的缺陷和未考慮的地方還很多，有些東西可能與實(shí)際脫節(jié)。希望得到老師的批評(píng)和指點(diǎn)，并提出寶貴的建議。 8 總結(jié)與體會(huì) 在機(jī)械課程設(shè)計(jì)中，本組按照開題時(shí)所制訂的工作計(jì)劃進(jìn)行了一系列的工作和努力，并在孫老師的諄諄教導(dǎo)及小組成員的全力配合下圓滿完成了課題任務(wù)。 本次課程設(shè)計(jì)，本小組從討論方案，修改方案，到拿出最終方案，大家都集思廣益，共同探討，踴躍的表達(dá)自己的想法；在分配任務(wù)后，大家都能盡力的完成自己的任務(wù)，有余力的組員還幫助其他任務(wù)比較多的組員，充分體現(xiàn)了本小組團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神，提升了大家的凝聚力！ 本人在這次課程設(shè)計(jì)中主要負(fù)責(zé)零件

26、的裝配，修改及動(dòng)畫仿真。對(duì)于零件的尺寸，繪制和配合方式的不斷計(jì)算、嘗試、推敲，過程繁瑣，枯燥，但收獲是不言而喻的。特別是運(yùn)動(dòng)仿真這個(gè)工作，不但可以了解執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)及性質(zhì), 以此探討結(jié)構(gòu)的重要性，而且可以根據(jù)這個(gè)結(jié)果調(diào)整構(gòu)件的尺寸。 由于本人是此次課題組的組長(zhǎng)，因而在整個(gè)設(shè)計(jì)中都要參與，包括裝置的設(shè)計(jì)，零件的繪制，裝配和論文的撰寫。及時(shí)了解本小組的進(jìn)程，對(duì)不足之處進(jìn)行討論和改進(jìn)，盡最大努力使本裝置更加完善。對(duì)于本人來說，收獲最大的是方法和能力，分析和解決題目的方法，組織小組成員完成課題項(xiàng)目的能力，收獲了知識(shí)和友情。 此次課程設(shè)計(jì)使筆者進(jìn)一步的加強(qiáng)了對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)能力,加深了也對(duì)Pro

27、/ Engineer 軟件的學(xué)習(xí)與使用，更多的是從中學(xué)到很多東西，包括書本知識(shí)以及個(gè)人素質(zhì)與品格方面。感謝老師的辛勤指導(dǎo)，也希望老師對(duì)于本小組的設(shè)計(jì)提出意見。 參考文獻(xiàn) [1] 楊可楨，程光蘊(yùn)，李仲生.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[J]. 北京：高等教育出版社,2006,（6），P21 -32 [2] 高曉康 陳于萍.互換性與測(cè)量技術(shù)[J]. 北京：高等教育出版社，2010,（6），P73 -111 [3] 施岳定.工程制圖及計(jì)算機(jī)繪圖[J]. 浙江：浙江大學(xué)出版社，2008，（6），P157 -207 [4] 孫江宏, 黃小龍, 高宏 Proe / ENGINEER結(jié)構(gòu)分析與運(yùn)動(dòng)仿真/ 2001 .[M]北京:中國(guó)鐵道出版社, 2004，P30 -34 [5] 李現(xiàn)明，吳皓.自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2009,（1），P160 -165