機械原理課程設(shè)計_健身球自動檢驗分類機

1、目錄第 1章 設(shè)計任務(wù) 11.1 設(shè)計題目 11.2 設(shè)計要求 1第 2章 機械運動方案的設(shè)計及分析決策 22.1 方案設(shè)計及分析 22.2 工作原理 32.3 工作流程 4第 3章 機構(gòu)尺度綜合 53.1 機構(gòu)尺寸設(shè)計 53.2 進料機構(gòu)設(shè)計 11設(shè)計小結(jié) 14參考書目 15第 1 章 設(shè)計任務(wù)1.1 設(shè)計題目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。（2）健身球直徑圍為 4046mm，要求分類機將健身球按直徑的大小分為三 類。（3）直徑圍在 4042mm的為第一類，直徑圍在 4

2、244mm的為第二類， 直徑圍在 44 46mm的為第三類。（4）使用壽命 10年，每年 300工作日，每日工作 16 個小時；（5）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。電動機轉(zhuǎn)速 720（r / min） ，生產(chǎn)率 10（個/ min）。1.2 設(shè)計要求（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)在的兩種機構(gòu)。（2）設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。（3）繪制健身球檢驗分類機的機構(gòu)運動方案簡圖。（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） 。 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

3、徑，確定 凸輪廓線。（5）設(shè)計計算其中一對齒輪機構(gòu)。（6）編寫設(shè)計計算說明書。第 2 章 機械運動方案的設(shè)計與分析決策2.1 方案設(shè)計我們認(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。我們提出了如下圖的裝置運動。圖1運動簡圖1、 2、 3檢驗槽4 軌跡凹槽方案 a所采用的健身球檢驗機構(gòu)如圖 1所示。球?qū)⒙淙霗z驗槽一上面 ,而1.2.3 分別是 3個直徑逐步增大的 3個檢驗槽 , 當(dāng)球在 1處無法進入時 , 凸輪或曲柄機構(gòu)自動會把球推 到槽 2,無法進入槽 2的球最終被推到槽 3.同時設(shè)計了軌

4、跡凹槽 , 將更有利與凸輪或曲柄 機構(gòu)推球以及控制球的運動方向來進入進料槽設(shè)計要求：每個進料槽口寬的大小不一樣，依次從小到大。每個槽口都將設(shè)計一個 類似倒體型的工作臺面 , 以使球更快的速度進入槽 .圖 2 運動簡圖1凸輪 2 從動輪 3 、 4、5檢驗槽 6 搖桿機構(gòu) 7 曲柄 8 進 球通道方案二所采用的健身球檢驗機構(gòu)如圖 2所示。它主要有凸輪、 從動輪、 檢驗槽、搖桿機 構(gòu)、曲柄機構(gòu)、進球通道組成。當(dāng)小球從進球通道進入時，根據(jù)每個小球得直徑的不同，直 徑最小的碰到擋板，直接進入檢驗槽3，直徑稍大的，進不了槽 3 就落下去了，碰到擋板就進入槽 4，直徑最大的只好再落下去，進入槽5 中。設(shè)計

5、要求： 每個進料槽口寬的大小不一樣，依次從小到大。擋板不管怎么運動，都要擋 住落下來的健身球，使它們能間歇的進入檢驗槽。方案三圖 3 運動簡圖該方案的正好彌補了方案一、 二的不足， 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。2.1 工作原理健身球檢驗分類機工作原理：圖 4 運動方案簡圖1,2,3,4 直齒輪 5 ，6錐齒輪 7 ， 8凸輪 9 彈簧 10 振蕩器11料槽 12 ，13帶輪 14 ， 15推桿1 、優(yōu)點：(1) 設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，能耗低；(2) 設(shè)計制造簡單；(3) 使用解卡振蕩器，很大程度上減小健身球互卡的幾率；(4) 傳送帶靠摩

6、擦力工作，傳動平穩(wěn)，能緩沖吸震，噪聲小。2 、缺點 ：(1) 由于機械機構(gòu)簡單，故精確度不高；(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；3 、改進(1) 可 通 過 精 確 的 調(diào) 整 振 蕩 器 的 頻 率 ， 從 而 減 小 噪 音 ；(2) 使用摩擦系數(shù)較小的導(dǎo)軌，提高選擇精度。2.2 工作流程將待測健身球放入料槽中通過導(dǎo)管將料槽中的小球在震蕩器的作用下引入帶凹槽的導(dǎo)軌中電機通過變速器帶動凸輪滑塊 2 推動健身球健身球在滑塊 2 推動的作用下 由導(dǎo)軌進入檢料裝置口健身球由滑塊 1引入檢料裝置， 并跟隨滑塊 1緩慢向下移動，進入各自的合適的軌道中不同類型的

7、健身球沿各自的軌道進入不同的收集箱中第 3 章 機構(gòu)尺度綜合3.1 機構(gòu)尺寸設(shè)計（ 1） 電動機： 健身球檢驗分類機原動件采用轉(zhuǎn)速為 720r /min 的交流電動機。（ 2） 減速器：圖 5 減速機構(gòu)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)。2.1 ）皮帶傳送：圖 6 皮帶加速機構(gòu)如圖所示為皮帶減速機構(gòu)，帶輪 1 連接原動件轉(zhuǎn)速為 n0 =720r / min 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 r1 ，皮帶 2(1)的半徑為 r2 ，根據(jù)皮帶傳動原理有：n

8、r1 =n0皮帶 1 與皮帶 2 的轉(zhuǎn)速與半徑成反比：(2)nr1 =r2nr2 r1（2.2 ）齒輪系傳動：(3)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 與直齒錐同軸連 接，根據(jù)齒輪系傳動原理有：nz1nr2nz2z1nz1z2nz3nz2nz4z3nz3z4由上式可得：nz4=n0r1z1z3r2z2z4(4)2.3） 直齒錐齒輪：(5)(6)(7)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

9、連接（見 圖 4 ），根據(jù)齒輪傳動原理有：nz5=nz4nz6=nz5由凸輪 8 與直齒錐齒輪同軸傳動有：n8=nz6根據(jù)提供的原動件轉(zhuǎn)速為 n0 720r /min 的交流電動機與課程設(shè)計要求，在n0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：10 n8 n7 10r/ minrad / s8 7 30 3同時，齒輪 4 與齒輪 7 是同軸傳動，故nz4 n7 rad /sz4 7 3則720n0 720r /min24rad /s0 30根據(jù)公式 （4） 可以得出：因此由上兩式可以得出nz4r1z1z

10、3r2z2z4n0r1z1z324 1 1 3 rad /s r2z2z4r1z1z3r2z2z472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)r1z1z3 1r2z2z4 81133172故我們得出 :3z1 , z4 3z3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：帶輪 1帶輪 2皮帶輪半徑（ mm）100800表2各齒輪參數(shù)模數(shù)（mm）壓力角（）齒數(shù)（個）直徑 （ mm）分錐角（）齒輪 152020100/齒輪 252060300/齒輪 352020100/齒輪 452060300/直齒輪 5,65204

11、020090表 1 皮帶輪參數(shù)（ 3） 凸輪推桿滑塊與料槽、檢料裝置 凸輪推桿滑塊圖 8 檢料裝置運動圖如圖 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h1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：滑塊 1、2 的運動規(guī)律如圖 9 所示：h/ mmh3h2t3 t 4 t/s圖9 推桿運動規(guī)律圖基圓半徑 r

12、0 ，角速度，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：設(shè)計該凸輪的基圓半徑=nz4= rad /s30 3r0與t1到t4 ：r0 100mmt1 0.75st2 1.5st3 5.25s t4 6s則凸輪進程運動圖如圖 10 所示：s/ mm4 56783210 45 90 315 360圖 10 凸輪進程運動圖按對心平板直動從動件盤形凸輪作出廓線理論廓線圖 11 凸輪廓線設(shè)計圖凸輪 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， 保證凸輪回

13、程的同時滑塊與桿一同下降，回到起點。4）檢料裝置與收集箱圖 12 檢料裝置圖在檢料箱體中，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 46mm，為了使球能夠快速穩(wěn)定地經(jīng)過料道尺寸檢測，設(shè)計 軌道與水平夾角為：30根據(jù)課題設(shè)計要求可設(shè)置相應(yīng)尺寸大小如表 4：表 3 檢料裝置料道尺寸料道 1料道 2料道 3料道直徑（ mm）424447設(shè)置滑塊軌道有關(guān)尺寸為：h1 125mm h2 64.3mm h3 10mm h4 20mm3.2 進料機構(gòu)設(shè)計：（1） 進料機構(gòu)為使送料機構(gòu)能夠順

14、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。震蕩器圖 13 進料裝置圖 14 進料裝置 送料凸輪如圖 15 所示為料槽結(jié)構(gòu)，其中槽體的高度 h 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， 30 45。對于導(dǎo)管直徑 d ，為了保證良好的流動性 d 應(yīng)該大于最大球的直徑，并保證 1 2mm的盈余空間；但也不宜過大，過大尺寸的直徑 d容易造成球體之間的相 互摩擦力增加，造

15、成導(dǎo)管的堵塞?？紤]到待測球在漏口堵塞情況，設(shè)置了如圖 16 的振蕩器裝置圖 16 振蕩器簡圖為了防止料槽中，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。（4）進料推桿滑塊與檢料推桿滑塊的協(xié)調(diào)為了能夠保證進料機構(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：圖 17 進料推桿滑塊與檢料推桿滑塊協(xié)調(diào)進程示意圖 如圖

16、中所示意，進程 s1與進程 s2 要求相等，即：s1 s2另外，在滑塊 2 的前端，我們認(rèn)為可以留有在 0 10mm 圍的距離差距，因為考 慮到健身球的形狀以及其重力作用，其能夠按照預(yù)想的路程進行檢料。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 兩處設(shè)計小結(jié) 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

17、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?，在這次課程設(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。參考書目1 桓，作模，文杰編著，機械原理，高等教育， 2006.5 。2 牛鳴岐，王保民，王振甫編著，機械原理課程設(shè)計手冊，大學(xué)， 2001.11 。3 王三編機械原理與設(shè)計