機械原理課程設(shè)計+例題實例

1、機械原理課程設(shè)計計算說明書設(shè)計題目：健身球檢驗分類機 院 校：武漢大學(xué)東湖分校工學(xué)院專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化班 級：2005級（1）班設(shè) 計 者：方旭東學(xué) 號：200504035040指導(dǎo)老師：張 榮日 期：2009年1月6日目 錄設(shè)計任務(wù)書·····························&#

2、183;··············設(shè)計方案說明··································&#

3、183;·······一、設(shè)計要求·········································&#

4、183;二、方案確定··········································三、功能分解·····&#

5、183;····································四、選用機構(gòu)············&#

6、183;·····························五、機構(gòu)組合設(shè)計···················

7、···················六、運動協(xié)調(diào)設(shè)計·····························

8、3;········七、圓柱直齒輪設(shè)計····································八、方案評價···&

9、#183;······································參考文獻··········

10、83;····································設(shè)計小結(jié)·············

11、;··································方案設(shè)計說明一.設(shè)計要求 設(shè)計健身球自動檢驗分類機，將不同直徑尺寸的健身球按直徑分類。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。健身球直徑范圍為4046mm

12、，要求分類機將健身球按直徑的大小分為三類。1. 40第一類422. 42<第二類443. 44<第三類46電機轉(zhuǎn)速：720r/min，生產(chǎn)率（檢球速度）20個/min。二.方案確定 初選了三種設(shè)計方案，如下：方案一：方案二：方案三：方案三：(方案評分標準，由好到差依次為3，2，1分)方案鏈長效率價格重量總分一21227二13318三33129比較：方案一為整體布局最小，傳動平穩(wěn)，而且可以實現(xiàn)較大的傳動比，但是工作時間長，接料機構(gòu)不易控制，功率損失大，很不經(jīng)濟。方案二布局比較小，但傳動效率低，傳動不精確，所以一般不采用。方案三布局一般，但只需用一臺電機和一臺減速器，傳動效率好，較平穩(wěn)

13、，加工比較方便，且適合長期的工作環(huán)境。最終確定方案三。三.功能分解送料機構(gòu)：健身球通過一細長管道逐個落到與滑道固連的平臺上。同時，由電動機帶動的一系列齒輪經(jīng)過變速后帶動左側(cè)的平底直動從動件凸輪機構(gòu)，使得與平底固連的推桿每隔一段時間就可將健身球推向滑道。由滑道傳送。分料機構(gòu)：該裝置由一根傳動軸將三個固連在一起互為120°的轉(zhuǎn)頁和一個直齒錐齒輪連接在一起，轉(zhuǎn)頁與錐齒輪的次序為從上到下。分料槽由護沿圍著，以防止健身球隨著轉(zhuǎn)頁轉(zhuǎn)動時候滾落。將護沿形成的寬度為50mm的滾道分成三個互為120°的區(qū)域。各區(qū)域內(nèi)分料槽寬度設(shè)計為42mm，44mm，46mm。入料口開在寬度為42mm分料槽

14、護沿處。分別各分料槽下設(shè)收容器，分別接直徑小于42mm，44mm和46mm的球。轉(zhuǎn)頁轉(zhuǎn)速= rad/s。 四.選用機構(gòu)送料機構(gòu)：根據(jù)動作要求，由于機構(gòu)要具有停歇功能，且要進行運動變換，固選擇對心平底推桿盤形凸輪機構(gòu)。分料機構(gòu)：由工藝動作可得，該機構(gòu)選用齒輪機構(gòu)。五.機構(gòu)組合設(shè)計1. 組合方式為使機構(gòu)能夠順利工作，采用串聯(lián)的結(jié)構(gòu)組合。2. 機構(gòu)傳動比計算1）送料機構(gòu)第一級：皮帶傳動 i0=2第二級：直齒圓柱齒輪傳動 i1=3第三級：直齒圓柱齒輪傳動 i2=3第四級：直齒圓錐齒輪傳動 i3=22）分料機構(gòu)第四級：直齒圓錐齒輪傳動 i3=23）齒輪設(shè)計直齒輪設(shè)計：齒輪編號齒數(shù)模數(shù)齒頂高齒根高分度圓齒

15、頂圓齒根圓直齒輪134222.5647259直齒輪2108222.5116220111直齒輪334222.5647259直齒輪4108222.5116220111錐齒輪設(shè)計：齒輪編號齒數(shù)分錐角錐齒輪51826.57°錐齒輪63663.43°錐齒輪71826.57°錐齒輪83663.43°4) 凸輪設(shè)計根據(jù)已知的運動規(guī)律及凸輪基本尺寸，用解析法設(shè)計直動平底推桿盤形凸輪機構(gòu)的凸輪輪廓曲線，并用計算機校核凸輪運動的位移，速度，加速度。推桿進程電機驅(qū)動，回程用彈簧驅(qū)動。凸輪轉(zhuǎn)一周所需時間3s，角速度= rad/s,推程運動角=150°，遠休止角=30&

16、#176;，回程運動角=120°，近休止角=60°，推桿行程h=40mm，基圓半徑取=80mm。凸輪的運動規(guī)律為簡諧運動：推程時運動方程：回程時運動方程：凸輪相應(yīng)位移，速度，加速度計算：在O360°的范圍內(nèi)每隔30°給一個角度值進行計算。下表中為相應(yīng)位移，速度，加速度，及凸輪輪廓線的坐標值。轉(zhuǎn)角0°10°20°30°40°50°位移s00.2190.8651.9103.3095速度v00.0910.1780.2580.3260.380加速度0.0190.0190.0180.0160.0100.0

17、06轉(zhuǎn)角60°70°80°90°100°110°位移s6.9108.95511.04513.0901516.691速度v0.4170.4360.4360.4170.3800.326加速度0.002-0.002-0.006-0.010-0.016-0.018轉(zhuǎn)角120°130°140°150°150°180°位移s18.09019.13519.7812020速度v0.2580.1780.09100加速度-0.016-0.018-0.019-0.0190轉(zhuǎn)角180°19

18、0°200°210°220°230°位移s2019.65918.66017.0711512.588速度v0-0.142-0.274-0.388-0.475-0.530加速度-0.030-0.029-0.026-0.021-0.015-0.008轉(zhuǎn)角240°250°260°270°280°290°位移s107.41252.9301.3400.341速度v-0.548-0.530-0.475-0.388-0.274-0.142加速度00.0080.0150.0210.0260.029轉(zhuǎn)角3

19、00°300°360°位移s00速度v00加速度0.0300位移、速度、加速度與角度的關(guān)系如下：六.運動協(xié)調(diào)設(shè)計凸輪轉(zhuǎn)角0°150°150°180°180°300°300°360°送料機構(gòu)快進休止快退休止分料機構(gòu)單步進旋轉(zhuǎn)七.直齒圓柱齒輪設(shè)計（在此僅計算第二級齒輪，所用公式及圖表均出自機械設(shè)計）1.齒輪的材料，精度和齒數(shù)選擇因傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高，材料按表7-1選取，都采用45號鋼，鍛選項毛坯，大齒輪、正火處理，小齒輪調(diào)質(zhì)，均用軟齒面。齒輪精度用8級，輪齒表面精糙度為Ra1.6，軟齒

20、面閉式傳動，失效形式為占蝕，考慮傳動平穩(wěn)性，齒數(shù)宜取多些，取Z1=34 則Z2= i Z1=3×34=1082.設(shè)計計算。（1）設(shè)計準則，按齒面接觸疲勞強度計算，再按齒根彎曲疲勞強度校核。（2）按齒面接觸疲勞強度設(shè)計，由式（7-9）T1=9.55×106×P/n=9.55×106×5.42/384=134794 N·mm由圖7-6選取材料的接觸疲勞，極限應(yīng)力為 HILim=580MPa HILin=560MPa由圖 7-7選取材料彎曲疲勞極陰應(yīng)力 HILim=230MPa HILin=210MPa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由式（7-3）計算 N1

21、=60n, at=60×(8×360×10)=6.64×109 N2= N1/u=6.64×109/2.62=2.53×109 由圖7-8查得接觸疲勞壽命系數(shù)； ZN1=1.1 ZN2=1.04 由圖7-9查得彎曲； YN1=1 YN2=1 由圖7-2查得接觸疲勞安全系數(shù)： SFmin=1.4 又YST=2.0 試選Kt=1.3 由式(7-1)(7-2)求許用接觸應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力 將有關(guān)值代入式(7-9)得 則V1=(d1tn1/60×1000)=1.3m/s (V1Z1 /100)=1.3×(34/100)m/

22、s=0.44m/s查圖7-10得Kv=1.05 由表7-3查和得KA=1.25.由表7-4查得K=1.08.取K=1.05.則KH=KAKvKK=1.42 ,修正 則 m=d1/Z1=1.96mm 由表7-6取標準模數(shù)：m=2mm(3) 計算幾何尺寸D1=mZ1=2×34=68mm D2=mZ1=2×108=216mm a=m(Z1Z2)/2=142mm b=ddt=1×68=68mm 取 B2=65mm 則 B1=B2+5=70mm3.校核齒根彎曲疲勞強度由圖7-18查得， YFS1=4.1， YFS2=4.0 取Y=0.7由式(7-12)校核大小齒輪的彎曲強度. 八方案評價運動精確性:由于齒輪設(shè)計和凸輪設(shè)計都是按