機械原理課程設(shè)計---健身球自動檢驗分類機

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　第1章 設(shè)計任務(wù)1</p><p><b>　　1.1設(shè)計題目1</b></p><p><b>　　1.2設(shè)計要求1</b></p><p>　　第2章 機械運動方案的設(shè)計及分析決策2</p>

2、<p>　　2.1方案設(shè)計及分析2</p><p><b>　　2.2工作原理3</b></p><p><b>　　2.3工作流程4</b></p><p>　　第3章 機構(gòu)尺度綜合5</p><p>　　3.1機構(gòu)尺寸設(shè)計5</p><p>　　3

3、.2進料機構(gòu)設(shè)計11</p><p><b>　　設(shè)計小結(jié)14</b></p><p><b>　　參考書目15</b></p><p><b>　　第1章 設(shè)計任務(wù)</b></p><p><b>　　1.1 設(shè)計題目</b></p>

4、<p>　　(1）設(shè)計健身球自動檢驗分類機，將不同直徑尺寸的健身球（石料）按直徑分類。檢測后送入各自指定位置，整個工作過程（包括進料、送料、檢測、接料）自動完成。</p><p>　　（2）健身球直徑范圍為φ40-46mm，要求分類機將健身球按直徑的大小分為三類。</p><p>　?。?）直徑范圍在40《φ《42mm的為第一類，直徑范圍在42<φ《44mm的為第二類，

5、直徑范圍在44<φ46mm的為第三類。</p><p>　?。?）在滿足行程的條件下，要求推送機的效率高（推程最大壓力角小于35度），結(jié)構(gòu)緊湊，震動噪音小。</p><p>　　(5) 健身球分類機設(shè)計數(shù)據(jù):</p><p>　　電動機轉(zhuǎn)速=1440，生產(chǎn)率10(個/)。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計要求</

6、b></p><p>　　(1)健身球檢驗分類機一般至少包括凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)在內(nèi)的兩種機構(gòu)。</p><p>　　(2)設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。</p><p>　　(3)繪制健身球檢驗分類機的機構(gòu)運動方案簡圖。</p><p>　　(4)繪制凸輪機構(gòu)設(shè)計圖（包括位移曲線、凸輪輪廓線和從動件的初始位置）。</p>

7、<p>　　要求確定運動規(guī)律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑，確定</p><p><b>　　凸輪廓線。</b></p><p>　　(5)設(shè)計計算其中一對齒輪機構(gòu)。</p><p>　　(6)編寫設(shè)計計算說明書。</p><p>　　第2章 機械運動方案的設(shè)計與分析決策</p>

8、<p><b>　　2.1方案設(shè)計</b></p><p><b>　　方案一:</b></p><p>　　我們認(rèn)為此檢驗分類機的主要用途就是將不同直徑大小的健身球分成三類，同時我們還得考慮到健身球是石料所做，故我們在檢驗分類的同時應(yīng)注意到避免健身球損壞。首先我們提出了如下圖的裝置運動。</p><p><

9、;b>　　圖1運動簡圖</b></p><p>　　此方案是直徑為42毫米的球落入第一個洞中，當(dāng)大于此直徑的球來時，凸輪1將其推入第二個洞中，如果還不能落入第二個洞中，則凸輪2將其推入第三個洞中。經(jīng)分析，此方案會出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，因為球的直徑懸殊不是很大，當(dāng)球在第一個洞中時，推桿無法推動球，出現(xiàn)卡死。經(jīng)過綜合考慮，我們又設(shè)計了方案一和方案二。</p><p><b>

10、;　　方案二:</b></p><p><b>　　圖2 運動簡圖 </b></p><p>　　經(jīng)分析，認(rèn)為此方案接料裝置過于繁瑣，故放棄此方案，尋找結(jié)構(gòu)簡單的檢料裝置。</p><p><b>　　方案三</b></p><p><b>　　圖3 運動簡圖</b>

11、;</p><p>　　該方案的正好彌補了方案一、二的不足，方便而簡單的對健身球進行檢測，同時也能夠?qū)⑺土蠙C構(gòu)里的滑塊與檢測機構(gòu)里的滑塊統(tǒng)一起來運動。在上滑塊將球抵出的同時下滑塊上邊緣也正好抵達料道1的口緣處，向下運動時對球進行檢測分類。</p><p><b>　　工作原理</b></p><p>　　健身球檢驗分類機工作原理：</p&

12、gt;<p><b>　　圖4 運動方案簡圖</b></p><p>　　1,2,3,4—直齒輪 5，6—錐齒輪 7，8—凸輪 9—彈簧 10—振蕩器</p><p>　　11—料槽 12，13—帶輪 14，15—推桿 </p><p><b>　　1、優(yōu)點：</b>&

13、lt;/p><p>　　(1)設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，能耗低；</p><p>　　(2)設(shè)計制造簡單；</p><p>　　(3)使用解卡振蕩器，很大程度上減小健身球互卡的幾率；</p><p>　　(4)傳送帶靠摩擦力工作，傳動平穩(wěn)，能緩沖吸震，噪聲小。</p><p><b>　　2、缺點：</b><

14、;/p><p>　　(1)由于機械機構(gòu)簡單，故精確度不高；</p><p>　　(2)振蕩器的時候加劇了健身球之間的相互碰撞，同時使機械運轉(zhuǎn)的噪音加大；</p><p><b>　　3、改進：</b></p><p>　　(1)可通過精確的調(diào)整振蕩器的頻率，從而減小噪音； (2)使用摩擦系

15、數(shù)較小的導(dǎo)軌，提高選擇精度。</p><p>　　2.2工作流程 </p><p>　　第3章 機構(gòu)尺度綜合</p><p><b>　　3.1機構(gòu)尺寸設(shè)計</b></p><p><b>　　電動機：</b></p><p>　　健身球檢驗分類機原動件采用轉(zhuǎn)速為 =1

16、440的交流電動機。</p><p><b>　　減速器：</b></p><p><b>　　圖5 減速機構(gòu)</b></p><p>　　此分類機采用如圖所示的減速器，由傳送帶和齒輪系構(gòu)成的減速裝置。其中一對齒輪的傳動比是有限的，由于本裝置需要較大的傳動比，固采用輪系來實現(xiàn)。</p><p>　

17、?。?.1）皮帶傳送：</p><p><b>　　圖6皮帶加速機構(gòu)</b></p><p>　　如圖所示為皮帶減速機構(gòu)，帶輪1連接原動件轉(zhuǎn)速為 =1440的交流電動機，皮帶2連接齒輪系中的齒輪1，皮帶1的半徑為，皮帶2的半徑為，根據(jù)皮帶傳動原理有：</p><p>　　= (1)</p

18、><p>　　皮帶1與皮帶2的轉(zhuǎn)速與半徑成反比：</p><p>　　= (2)</p><p><b>　　齒輪系傳動：</b></p><p>　　如圖5所示，帶輪2與齒輪1同軸傳動，齒輪1與齒輪2嚙合傳動，齒輪2與齒輪3同軸傳動，齒輪3與齒輪4嚙合傳動，齒輪4與直齒錐

19、同軸連接，根據(jù)齒輪系傳動原理有：</p><p><b>　　(3)</b></p><p><b>　　由上式可得：</b></p><p>　　= (4)</p><p><b>　　直齒錐齒輪：</b></p>&

20、lt;p>　　圖7 直尺錐齒輪傳動</p><p>　　如圖7所示，直齒輪4與直齒錐齒輪5、凸輪7（見圖4）同軸傳動，直齒錐齒輪5與直齒錐齒輪6垂直嚙合，直齒錐齒輪6與凸輪8同軸連接（見圖4），根據(jù)齒輪傳動原理有：</p><p>　　= (5)</p><p>　　=

21、 (6)</p><p>　　由凸輪8與直齒錐齒輪同軸傳動有：</p><p>　　= (7)</p><p>　　根據(jù)提供的原動件轉(zhuǎn)速為 =1440的交流電動機與課程設(shè)計要求，在的前提下，設(shè)計機器的生產(chǎn)率為10個/min,設(shè)計的凸輪滑塊結(jié)構(gòu)實現(xiàn)凸輪轉(zhuǎn)動一圈完成一個健身球的檢測，可以得到凸輪8的轉(zhuǎn)速為

22、：</p><p>　　同時，齒輪4與齒輪7是同軸傳動，故</p><p><b>　　則</b></p><p>　　=1440 =1440π/30 =48πrad/s</p><p>　　根據(jù)公式(4)可以得出：</p><p>　　nz4=(r1z1z3/r2z2z4)n0=48(r1z1z

23、3/r2z2z4)πrad/s</p><p>　　因此由上兩式可以得出:</p><p>　　(r1z1z3/r2z2z4)=1/144</p><p>　　R1根據(jù)1比72的比例關(guān)系，我們選取適當(dāng)?shù)钠л啺霃胶妄X輪齒數(shù)</p><p>　　(r1z1z3/r2z2z4)=1/8×1/6×1/3=1/144</p&

24、gt;<p><b>　　故我們得出:</b></p><p><b>　　,z2=6z1</b></p><p><b>　　,</b></p><p>　　考慮到齒輪大小與傳動的合理性，經(jīng)過比較設(shè)計皮帶傳動結(jié)構(gòu)與齒輪系傳動結(jié)構(gòu)的相應(yīng)參數(shù)如表1、表2：</p><p

25、><b>　　表1 皮帶輪參數(shù)</b></p><p><b>　　表2 各齒輪參數(shù)</b></p><p>　　凸輪推桿滑塊與料槽、檢料裝置</p><p><b>　　凸輪推桿滑塊</b></p><p><b>　　圖8檢料裝置運動圖</b>

26、;</p><p>　　如圖8所示，齒輪4與凸輪7同軸傳動，凸輪7與桿1、滑塊1形成凸輪滑塊傳動機構(gòu)。凸輪尺寸的設(shè)計基于該機構(gòu)從動件的運動規(guī)律，由于凸輪7與凸輪8的轉(zhuǎn)速相同，設(shè)計滑塊2將待測球推入檢測裝置的同時，滑塊1在的高度接入待測球進入相應(yīng)尺寸料道，建立滑塊1與滑塊2的同步運動機制，根據(jù)檢料裝置的尺寸設(shè)計（見表3），可建立滑塊1與滑塊2的運動規(guī)律圖：</p><p>　　滑塊1、2的運

27、動規(guī)律如圖9所示：</p><p>　　圖9 推桿運動規(guī)律圖</p><p>　　基圓半徑，角速度ω，從動件的運動規(guī)律如圖11，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。由齒輪4與凸輪7同軸傳動有：</p><p><b>　　ω==</b></p><p>　　設(shè)計該凸輪的基圓半徑與到：</p><p>　　則凸輪進

28、程運動圖如圖10所示：</p><p>　　圖10 凸輪進程運動圖</p><p>　　按對心平板直動從動件盤形凸輪作出廓線—理論廓線。</p><p>　　圖11 凸輪廓線設(shè)計圖</p><p>　　凸輪7與桿1、滑塊1構(gòu)成凸輪滑塊傳動機構(gòu)，在凸輪7的帶動下，滑塊1由于桿1的約束做圖9所示的運動，設(shè)計滑塊1為金屬滑塊，在重力的作用下，保證凸

29、輪回程的同時滑塊與桿一同下降，回到起點。</p><p>　　（4）檢料裝置與收集箱</p><p><b>　　圖12 檢料裝置圖</b></p><p>　　在檢料箱體中，滑塊1的軌道中設(shè)有待測球出口料道1、料道2、料道3，料道順序為尺寸從小到大往下設(shè)置，小球先檢測，接著檢測中球，大球最后檢測，料道尺寸設(shè)計稍大于，為了使球能夠快速穩(wěn)定地經(jīng)過

30、料道尺寸檢測，設(shè)計軌道與水平夾角為：</p><p><b>　　=30°</b></p><p>　　根據(jù)課題設(shè)計要求可設(shè)置相應(yīng)尺寸大小如表4： </p><p>　　表3 檢料裝置料道尺寸</p><p>　　設(shè)置滑塊軌道有關(guān)尺寸為：</p><p>　　3.2 進料機構(gòu)設(shè)計：&l

31、t;/p><p><b>　　(1)進料機構(gòu)</b></p><p>　　為使送料機構(gòu)能夠順利而方便的送料，進料口每次只能下一個原料球，并且在進料機構(gòu)外壁加裝了振蕩裝置，使小球能順利落下。</p><p><b>　　圖13 進料裝置</b></p><p>　　圖14 進料裝置送料凸輪</p

32、><p><b>　?。?)料槽裝置</b></p><p>　　圖15 料槽裝置簡圖</p><p>　　如圖15所示為料槽結(jié)構(gòu)，其中槽體的高度可根據(jù)待測球數(shù)量適度調(diào)整。其中槽壁的傾斜角度對槽體和健身球的受力情況有較大的影響。如果角度過大，則健身球整體向下的壓力不足，影響了傳遞的連續(xù)性；如果角度過小，則球之間互相壓力增大，健身球流動性下降。所以，

33、30°＜＜45°。</p><p>　　對于導(dǎo)管直徑，為了保證良好的流動性應(yīng)該大于最大球的直徑，并保證的盈余空間；但也不宜過大，過大尺寸的直徑容易造成球體之間的相互摩擦力增加，造成導(dǎo)管的堵塞。</p><p>　　考慮到待測球在漏口堵塞情況，設(shè)置了如圖16的振蕩器裝置</p><p><b>　　圖16 振蕩器簡圖</b>&

34、lt;/p><p>　　為了防止料槽中，健身球堵塞，本裝置使用了如圖16所示的振蕩器。本振蕩器使用電動機2來帶動偏心輪1轉(zhuǎn)動，由于偏心輪質(zhì)心偏離轉(zhuǎn)動中心，因此產(chǎn)生振動的效果。把振蕩器安裝于料槽壁上帶動料槽振動，使料槽中健身球的流動性得到加強，很大程度的減小了健身球被卡住的幾率。</p><p>　　（4）進料推桿滑塊與檢料推桿滑塊的協(xié)調(diào)</p><p>　　為了能夠保證

35、進料機構(gòu)在將健身球送出的同時，檢料正好接住健身球，我們就將進料推桿滑塊與檢料推桿滑塊的進程協(xié)調(diào)統(tǒng)一起來，如下示意圖所示：</p><p>　　圖17 進料推桿滑塊與檢料推桿滑塊協(xié)調(diào)進程示意圖</p><p>　　如圖中所示意，進程與進程要求相等，即：</p><p>　　另外，在滑塊2的前端，我們認(rèn)為可以留有在范圍內(nèi)的距離差距，因為考慮到健身球的形狀以及其重力作用，

36、其能夠按照預(yù)想的路程進行檢料。</p><p>　　為了避免因運動而逐漸產(chǎn)生更大的誤差，我們預(yù)先設(shè)計兩各凸輪滑塊的初始位置分別在料道1下口緣和右平面最左端，即A、B兩處。</p><p><b>　　設(shè)計小結(jié)</b></p><p>　　機械原理課程設(shè)計馬上就要結(jié)束了，雖然只有兩個星期的時間，但是在這次課程設(shè)計過程中我們學(xué)到了不少東西，得到了很

37、好的鍛煉。它不僅使我們平時所學(xué)的一些理論知識運用到了實際，培養(yǎng)了我們運用所學(xué)的基本理論和方法去發(fā)現(xiàn)、分析和解決工程實際問題的能力，而且，還使我們加深了對各類機械機構(gòu)的認(rèn)識，學(xué)會了利用程序分析設(shè)計各類凸輪機構(gòu)，真正做到了學(xué)以致用，并且提高了我們對CAD畫圖，Word文檔排版編輯的能力以及諸多方面的能力，這次設(shè)計是個綜合性設(shè)計。在這次課程設(shè)計的過程中，我們真正體會到了設(shè)計工作的嚴(yán)謹(jǐn)性和自己很多方面知識的不足。剛開始，我們根本無從下手，好在有

38、老師的耐心講解和指導(dǎo)，我們才結(jié)合自己平時的理論基礎(chǔ)，一步一步地完成了這次課程設(shè)計。同時，這次設(shè)計更好地鍛煉了我們在處理問題時的團隊協(xié)調(diào)合作能力，培養(yǎng)了我們的團隊精神，對具體任務(wù)的分工協(xié)作精神?？傊谶@次課程設(shè)計過程中，我們受益匪淺。我們相信通過越來越多的實踐體驗，我們一定能更好地掌握機械專業(yè)各方面的知識。</p><p><b>　　參考書目</b></p><p>

39、;　　[1]孫桓，陳作模，葛文杰編著，《機械原理》，北京高等教育出版社，2006.5。</p><p>　　[2]牛鳴岐，王保民，王振甫編著，《機械原理課程設(shè)計手冊》，重慶大學(xué)出版社，2001.11。</p><p>　　[3] 王三民主編．機械原理與設(shè)計課程設(shè)計．北京：機械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[4] 鄒慧君主編．機械原理課程設(shè)計手冊．北京：高

40、等教育出版社，1998</p><p>　　[5] 陸鳳儀主編．機械原理課程設(shè)計．北京：機械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　[6] 孟彩芳編著．機械原理電算分析與設(shè)計．天津：天津大學(xué)出版社，2000</p><p>　　[7] 汪凱，涂國芳編．機械原理計算機輔助設(shè)計．廣州：華南理工大學(xué)出版社，1989</p><p>　　[8] 王

41、知行，李瑰賢編著．機械原理電算程序設(shè)計．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1992</p><p>　　[9] 鄭建榮編著．ＡＤＡＭＳ－虛擬樣機技術(shù)入門與提高．北京：機械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[10]孫桓,陳作模，機械原理，7版. 北京：高等教育出版社，2006.</p><p>　　[11]穆塔里夫 ，機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書.新疆大學(xué).</p