一、机构简介
设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机关的压杆探头下落，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。
设计数据选择方案B，设计要求见表1。
表1
二、执行机构的选择与比较
方案一：
如图1-1，止动销与曲柄滑块机构的滑块固联在一起，曲柄做一定速度的匀速转动，带动滑块做往复的上下直线运动，止动销上升过程中止动被测垫圈，下降到一定高度时滑块可继续滑动进入下一个工作环节。
如图1-2，升降机构与曲柄滑块机构的滑块固连在一起，曲柄做一定方向一定速度的匀速转动时，滑块做往复的上下移动，升降机构下降过程中，可以对垫圈的内径进行检测，检测完后，升降机构上升，垫圈进入下一个工作环节，下一个垫圈滑向该位置。
该方案的优点：止动销和升降机构的上下移动达到了预定的工作要求，运动过程容易控制。
该方案的缺点：止动销和升降机构在运动过程中的时间匹配的不严格，容易引起工作空闲。
而且四杆机构的惯性力较大，运动不稳定，铰链处摩擦较大，易磨损。
图1 -1 图1-2
方案二：
如图2-1，滑块处于垫圈的右侧，曲柄做一定速度的匀速转动，带动滑块做往复的左右直线运动，滑块移动到左极限位置时，止动垫圈，升降机构开始检测，滑块离开。
如图2-2，升降机构与推杆固联在一起，推杆的上顶点在槽型凸轮的槽内移动，凸轮以一定的角速度转动时，推杆上下往复移动，带动升降机构上下往复移动，升降机构下降过程中，可以对垫圈的内径进行检测，检测完后，升降机构上升，垫圈进入下一个工作环节，下一个垫圈滑向该位置。
该方案的优点：止动销和升降机构的上下移动达到了预定的工作要求，运动过程容易控制。
该方案的缺点：止动销和升降机构在运动过程中的时间匹配的不严格，容易引起工作空闲。
而且四杆机构的惯性力较大，运动不稳定，铰链处摩擦较大，易磨损。
凸轮与推杆的移动摩擦较大，易磨损。
图2-1 图2-2
方案三：
如图3，止动销与凸轮轴的一个凸轮固联在一起，升降机构与凸轮轴的另一个凸轮固连在一起，凸轮轴作一定方向的匀速转动，止动销与凸轮1的推杆固连，随着推杆上下移动，升降机构与凸轮2的推杆固连，随着推杆上下移动。
止动销上升过程中，止动垫圈，升降机构也同时上升，等到止动销下降到离开滑道平面时，升降机构下降到检测位置开始检测，检测3s后，升降机构上升，被测垫圈离开，止动销也上升，进入下一个工作循环。
该方案的优点：止动销和升降机构的上下移动达到了预定的工作要求，两种机构时间和顺序匹配较好，不会出现工作空闲，
该方案的缺点：控制上升机构的推杆太长，强度要求较高。
图3
综上所述，我选择方案三。
三、主要机构设计
1. 推料机构设计
曲柄摇杆机构（如下图，ABCD）
用图解法设计
步骤：
1)设计摇杆最大摆角为40°摇杆长度100mm,机架长度125mm。
2)作图，对比求出各杆的极限位置。
3)最后得出满足传动角要求和位置要求的最佳尺寸l AB=35mm,l BC=100mm。
图4
图5
如图5为推料机构示意图，AB杆以一定转速转动，带动CD杆在一定范围内摆动。
2. 止动机构设计
止动销长50mm,由凸轮轴的凸轮1控制其上下运动，具体运动规律见凸轮轴的设计。
图6
3. 升降机构的设计
由被测垫圈的内径为13mm，可得所测垫圈合格时，测头正好卡在垫圈高度二分之一处，即此时测头与垫圈接触处尺寸为13mm，可设此时测头伸进垫圈1.25mm，测头最前端尺寸设为12mm。
测头的上下运动由凸轮轴中的凸轮2控制，具体运动规律见凸轮轴的设计。
图7
4. 凸轮轴的设计
凸轮1 凸轮2
图8
（1）凸轮1轮廓曲线的设计（图3-2）
用图解法设计
步骤：
1)根据图中位置尺寸选定推杆长度和最大位移20mm。
2)根据图中结构选择凸轮基圆半径为50ｍｍ
3)自选推杆运动规律。
图表1
4)用图解法设计凸轮轮廓曲线
5)经校核，凸轮最大压力角小于30°，最小曲率半径为50mm，满足要求。
图9
（2）凸轮2轮廓曲线的设计
用图解法设计
步骤：
1）根据图中位置尺寸选定推杆长度和最大位移8mm。
2) 根据图中结构选择凸轮基圆半径为30ｍｍ
3）自选推杆运动规律。
表2
4）用图解法设计凸轮轮廓曲线
5）经校核，凸轮最大压力角小于30°，最小曲率半径为30mm，满足要求。
图10
四、机构的运动分析
1.平面连杆机构的运动分析
1）平面连杆机构的位移线图
图11
图12
2）对机构的运动分析
该平面连杆机构在该位置的各速度瞬心分别是AB、BC杆的瞬心在B点,BC、CD杆的瞬心在C点，CD、AD杆的瞬心在D点，BC、AD杆的瞬心在CB、DA 延长线的交点处，AB、CD杆瞬心在AB、DC延长线的交点处。
ωab=1/6rad/s,由此可算出各点的速度。
以下是几个极限位置：
图13 连杆与曲柄重合的俩个位置
图14 曲柄与机架重合的俩个极限位置
由图13，可算出极位夹角，由图14可算出最大传动角，皆符合要求。
五、原动机的选择
选择方案B，电动机转速为1440r/min，选择交流异步电动机。
六、传动机构的选择与比较
根据所给条件，选用的驱动电机的转速n=1440r/min,而检测能力为10 次/min。
因此，必需采用减速机构，其减速比为：
i = n / n2 =1440/10= 144
可采用三级齿轮传动，它们的传动比分别为：
(1)第一级圆柱直齿轮传动：传动比为4；z1=17,z2=68；
(2)第二级圆柱直齿轮传动：传动比为6，z2′=17，z3=102；
(3)第二级圆柱直齿轮传动：传动比为6，z3′=17，z4 = 102。
(如图4)
图15 传动系统图
七、机械系统运动循环图
图16 运动循环图
八、对结果的分析和设计体会
整个机构的工作时间搭配合理，充分利用了各种机构的优点，根据基本数据基本要求，总结出最佳方案。
在不断地探索中，学会了对执行机构传动机构的综合比较，对各个主要机构有了较为深入的了解，对机械原理课程和以后的专业课程的进一步学习有很大的帮助。
九、主要参考资料
《机械原理与设计课程设计》西北工业大学王三民主编
《机械原理与机械设计》机械工业出版社张策主编
《机械机构及应用》机械工业出版社陈国华编著
十、绘制机构运动简图
见图纸
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