汽车检测技术毕业设计(编辑修改稿)

汽车检测技术毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

并在支架上安装丝杠螺母，在小车底座上安装丝杠，并用手轮驱动丝杠转动，进而驱动丝杠螺母带动摄像机移动，从而达到调节目的。 底座 的设计 底座 即装置的机架， 是整个检测装置的基本， 也是整个检测装置最大的部分，其作用主要有： （ 1） 承载工件（纵梁）； （ 2） 安装小车导轨，作为摄像小车的工作平台； （ 3） 安装人工光源，以加强摄像机的摄像质量； （ 4） 安装液压系统。 底 座 （机架） 设计的准则 ]5[ ： （ 1） 工况要求 保证安装在底座上的零部件能顺利运转；设置执行某一工况所必须的平台；保证上下料长春工程学院 2020届毕业设计 (论文 ) 10 的要求、人工操作的方便安全等。 （ 2） 刚度要求 在必须保证特定外形的条件下，对机架的主要要求是刚度。 检测机构工作环境 振动 较大，因此要求底座有较高的刚度。 （ 3） 强度要求 对于一般的机架，刚度达到要求，同时也能满足强度要求。 由于底座承载的重量较轻，且 小车的运动不对底座产生工作应力，故底座强度可以按刚度直接设计，不再考虑强度要求。 （ 4） 稳 定性要求 对于细长的或薄壁的受压或受弯结构存在失稳问题，某些板壳结构也存在 失稳问题或局部失稳问题。 失稳对结构产生很大的破坏。 （ 5） 美观 目前对机器的要求不仅能完成特定的工作，还要外形美观。 （ 6） 其他 另外，底座承载纵梁，当摄像机对纵梁进行拍摄时，底座对纵梁的 支撑 部分不能挡住从下方光源射出的光。 因此，要求支撑部分面积应很小。 但是为适应不同尺寸的纵梁检测，底座必须能够支撑不同宽度的纵梁，纵梁的支撑部件太小显然无法满足要求。 为满足上述两点要求，可将纵梁支撑设计成宽度可调的。 因此，可以将检测过程的支撑和装卸纵 梁时的支撑分开设计。 装卸时的支撑设计成 支撑杆 形式，在纵梁宽度方向上全程支撑 ， 检测过程的支撑设计成可沿纵梁宽度方向滑动的滑台 ，装卸时的支撑杆由电机控制其运动，检测时的支撑由液压缸控制。 当装卸工件时 支撑杆 伸出、滑台收回， 待检测工件时 支撑杆向下 收回、滑台伸出。 底座结构简图，如图 图 底座结构简图 长春工程学院 2020届毕业设计 (论文 ) 11 液压 系统原理 换向方式选择 由于滑台液压缸有两个方向的动作，故需用换向阀对其进行换向。 换向阀 是具有两种以上流动形式和两个以上油口的方向控制阀。 是实现液压油流的沟通、切断和换向，以及 压力卸载和顺序动作控制的阀门。 可分为手动换向阀、电磁换向阀、电液换向阀等。 为实现滑台的自动控制，必须选用电磁换向阀。 电磁换向阀是用电磁铁的推力来推动阀芯运动以变换流体流动方向的控制阀，简称电磁阀。 通过 变换阀心在阀体内的相对 位置，使阀体各油口连通或断开，从而控制执行元件的换向或启停。 这类阀操纵方便，布置灵活，易实现动作转换的自动化，因此应用广泛。 ]6[ 调速和调压方式设计 为滑台的移动速度，需在液压系统中加入调速系统。 为改变进入液压执行原件的流量，采用流 量控制阀调节通过流量阀的流量，即采用节流调速回路。 为使滑台能独立运动，在液压缸进油回路安装节流阀。 回路中压力不应过大，因此采用溢流阀来维持系统压力，在溢流阀有溢流时，可维持系统压力恒定。 另外，当系统超载时，溢流阀才打开，对系统起过载保护作用，而平时溢流阀关闭。 ]6[ 其他辅助元件 由于滑台较重，当滑台由运动变为停止时就会有回油现象出现，因此在主进油路和滑台液压缸进油路上安装单向阀， 长春工程学院 2020届毕业设计 (论文 ) 12 液压系统原理图设计 图 液压系统原 理图 系统控制方案设计 控制器的选择 控制系统 主要是对整个运动系统的控制管理，包括摄像机的分段拍摄控制、小车的位置及移动控制、 液压 系统控制等。 设计 采用可编程序控制器 (PLC)进行控制。 当 装置 的动作流程改变时，只需改变 PLC程序即可实现，非常方便快捷。 设计 拟 采用西门子的 s7200系列可编程控制器， 西门子 S7200系列 PLC 适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。 S7200 系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。 因此 S7200系列具有 极高的性价比。 S7200系列出色表现在以下几个方面： （ 1） 极高的可靠性 （ 2） 极丰富的指令集 （ 3） 易于掌握 （ 4） 便捷的操作 （ 5） 丰富的内置集成功能 （ 6） 实时特性 （ 7） 强劲的通讯能力 （ 8） 丰富的扩展模块 滑台液压缸 长春工程学院 2020届毕业设计 (论文 ) 13 S7200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。 使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。 应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。 如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调 ，电梯控制，运动系统。 控制对象的确定 控制系统主要对以下对象进行控制 （ 1） 伺服电机 包括伺服电机的 正反转、启动和停止、加速和减速； （ 2） 摄像机 当摄像小车运动到一定位置时，摄像机拍摄图片； （ 3） 支撑板电机 当装卸工件和检测开始时使 支撑板 伸出或收回； （ 4） 滑台 液压 缸 当装卸工件和检测开始时使架杆 液压 缸伸出或收回； 控制过程设计 （ 1） 按下启动按钮，若小车不在起始位置则小车自动回到起始位置，同时 支撑板 到达 B端，滑台回到 A端 （见图 ）。 （ 2） 待纵梁 放在工作台上后，按检测按钮，滑台到达 B 端将纵梁夹紧固定，之后 支撑板 回到 A端，然后小车开始向右运动，车载摄像机在规定位置拍摄采集纵梁图像。 （ 3） 小车运动到右限位，小车停止，检测结束。 如果此时按停止按钮， 支撑板 到达 B端 （见图 ） ，之后滑台返回 A端，此时可将纵梁取下。 （ 4） 在任意位置按下停止按钮，装置将暂停工作，当把暂停按钮复位时装置将会继续暂停前的动作继续工作； (5)在任意位置按下急停按钮，装置马上停止所有动作，急停按钮复位后必须重新将摄像小车复位。 3 硬件 部分设计 摄像 小 车设计 摄像小车是整个检测装置中最主要的组件，其结构设计的合理与否将直接影响到装置长春工程学院 2020届毕业设计 (论文 ) 14 的正常运行和检测结果 ，在整个设计中占重要的位。 不合理的设计可能会导致 小车强度和刚度无法满足工作需求，造成装置整体寿命降低。 另外，由于现场环境 振动 较大，低的刚度必然会造成车载 摄像机 的 振动 ，使其拍摄结果精度降低甚至失真。 因此，小车的设计除结构合理外，整体的强度和刚度也要符合要求，并应能承受较强 振动。 摄像小车主要由机架、伺服电机、丝杠、 摄像机 支架、导轨滑块五部分组成。 每部分的作用分述如下： 机架 小车的结构基础，其他零部件将安 装在机架上； 伺服电机 小车的动力源， 驱动小车运动； 丝杠 和丝杠螺母配合，组成摄像机的工作高度调节机构； 摄像机 支架 安装固定 摄像机 ； 导轨滑块 与导轨配合，保证小车沿纵梁长度方向上运动。 小车的设计应 考虑 以下几个问题 ： 机架的结构不能太高，以满足摄像机最大工作高度为准，而且重心应尽可能低，另外，应该注意加强机架的刚度，以增强其抗震性。 摄像机 支架长度应合理，在满足摄像机视场要求的前提下应 尽可能缩短其长度，以增加系统刚度。 另外应在结构设计上增加其刚度和强度。 在整个小车中，丝杠的装配 精度应较高，以防止由于螺母间存在干涉，产生较大应力，使丝杠的产生较大磨损，降低丝杠寿命。 导轨滑块安装的位置精度要足够，以放置与导轨配合使用时产生干涉，产生较大的侧向应力，加快导轨或滑块的磨损，降低使用寿命。 精度过低时甚至造成小车与导轨无法正常配合使用。 机架的设计 机架是小车的基础零件，它支撑或容纳零部件的作用。 机架设计的一般要求有 ]5[ ： （ 1） 机架的重量轻，材料选择合适，成本低。 （ 2） 结构合理，便于制造。 (3) 结构应使机架上的零部件安装、 调试、修理和更换都方便。 （ 4） 结构设计合理，工艺性好，还应使机架本身的内应力小，有温度引起的变形应力小。 抗震性好。 长春工程学院 2020届毕业设计 (论文 ) 15 （ 5） 耐腐蚀，使机架结构在服务期限内尽量少修理。 （ 6） 有导轨的机架要求导轨面受力合理。 ① 机架类型选择 按制造方法，机架可分为铸造机架、焊接机架、和螺栓联接机架、或铆接机架。 铸造机架刚度和强度较好， 抗振性好， 但铸造过程复杂，成本较高；螺栓联接 或铆接 机架制造简单，加工容易，但其刚度较差，不适合在 振动 较大的场合工作； 焊接机架结构简单，加工制造容易，成本较低， 而且刚度和强度较高，抗振性较好，适合本检测装置的工作环境，因此设计采用焊接机架。 ② 机架材料选择 由于机架承受的应力较小，对材料的力学性能要求不高，但由于是焊接机架，故对材料的焊接性能有特殊要求，应选用焊接性能较好的金属材料。 低合金碳素结构钢 Q395，钢中只含有极少量的合金元素，强度不高，但有良好的塑性 、冷弯、焊接及耐腐蚀性，能够满足机架的工作要求，故机架材料采用 Q395焊接成型。 ]7[ ③ 机架基本结构设 计 机架的结构不仅应使机架上的零部件安装、调试、修理和更换都方便，而且由于现场环境振动较大，应具有良好的抗振性，因此总体结构应具有较好的刚性， 其 结构形式如下图 所示 左图：侧视图 右图：俯视图 图 机架结构简图 结构中有三块肋板，其作用是增加机架的刚度，提高抗振性。 长春工程学院 2020届毕业设计 (论文 ) 16 摄像机支架设计 摄像机支架由导轨滑块、滑块固定板、丝杠螺母固定板、 丝杠螺母、 悬梁 五部分组成（如图 ）。 摄像机支架安装在小车机架的立柱上，通过导轨滑块和安装在机架立柱上的导轨配合形成可上下移动的组件。 丝杠螺母与丝杠配合使用，通过旋转丝杠达到调节支架高度即摄像机工作距离的目的。 图 摄像机支架结构图 一、 导轨 及导轨 滑块的选用 导轨和导轨滑块选用上海仁旺机电有限公司生产的 SBC系列直线导轨。 SBC直线导轨系统特性： （ 1） 价格低廉，经济实用。 （ 2） 精确定位，轨道摩擦系数小，具有良好的重复性。 （ 3） 节约成本 由于 SBC导轨摩擦系数小，可是驱动装置小型化，并同时减小电力损耗。 （ 4） 保持高精度 通过减小滚动摩擦和热膨 胀， SBC直线导轨可以实现长时间的重复运转。 （ 5） 安装简单 SBC直线导轨和 标准螺栓装配方式能够确保导轨的负载力和精确定位。 （ 6） 提高机械的可靠性 根据往复次数估算机械寿命， SBC直线导轨能够提高机械的可靠性。 对于机架和摄像机支架间的导轨， 根据机架和摄像机支架的尺寸，选导轨型号为 SBG 15 FL/FLL， 导轨长度 340mm。 对于小车和底座间的导轨，选择型号为 SBG 30 FL/FLL， 长度为3960mm（其最大长度为 4000mm）， 摩擦系数  为。 对于滑台所需 导轨，由于滑台质长春工程学院 2020届毕业设计 (论文 ) 17 量较大，这里也选用动负载为 2980kgf的 SBG 30 FL/FLL导轨，长度为 350mm（其最大长度为 4000mm）。 其主要参数和结构示意图如 表 二、导轨精度设计 由于摄像机支架上的丝杠螺母要与垂直安装的丝杠配合，导轨的安装精度直接影响着丝杠副的传动精度，故导轨的精度应选高一些， SBC直线导轨的精度等级分三级，这里选用等级 H，如表 表 导轨精度 H H 和 W2 的测量 40 um 单位 mm 型号 安装尺寸 滑块尺寸 高度 E W2 宽度 W 长度 L 安装螺栓孔 L1 K T 注油嘴 B J M S 安装孔 T1 N SBG15FL 24 16 47 58 3830 M5 M4 38 21 4 5 SBG30FL 42 5 31 90 98 7252 M10 M8 37 12 M6 单位 mm 型号 导轨尺寸 承载性能 重量 宽度W1 高度H1 孔间距 H 螺栓孔 G 导轨。