機(jī)械原理課程設(shè)計健身球自動檢驗分類機(jī)匯總

1、機(jī)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(jī) 院 系: 工學(xué)院專 業(yè)： 機(jī)制班 級： 1301班設(shè) 計 者： 揭宗浩 學(xué) 號： 20131168指導(dǎo)老師： 林金龍日 期： 2015年6月16日目錄第1章 設(shè)計任務(wù)11.1設(shè)計題目11.2設(shè)計任務(wù)1第2章 機(jī)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(jī)構(gòu)尺度綜合53.1機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計53.2進(jìn)料機(jī)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)計題目設(shè)計健身球自動檢驗分類機(jī)，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(jìn)料、送料、檢測、接料

2、）自動完成。健身球直徑范圍為4046mm，要求分類機(jī)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其他技術(shù)要求見表1：表1 健身球分類機(jī)設(shè)計數(shù)據(jù)方案號電動機(jī)轉(zhuǎn)速r/min生產(chǎn)率（檢球速度）個/minA144020B96010C720151.2 設(shè)計任務(wù)1.健身球檢驗分類機(jī)一般至少包括凸輪機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)在內(nèi)的三種機(jī)構(gòu)。2.設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。3.圖紙上畫出健身球檢驗分類機(jī)的機(jī)構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。4.圖紙上畫凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計圖（包括位移曲線、凸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

3、曲率半徑，確定凸輪廓線。盤狀凸輪用電算法設(shè)計，圓柱凸輪用圖解法設(shè)計。 5.設(shè)計計算其中一對齒輪機(jī)構(gòu)。 6.編寫設(shè)計計算說明書。 7.學(xué)生可進(jìn)一步完成：凸輪的數(shù)控加工，健身球檢驗分類機(jī)的計算機(jī)演示驗證等。表2為設(shè)計任務(wù)分配表。 表2 學(xué)生編號123456789電動機(jī)轉(zhuǎn)速ABCABCABC生產(chǎn)率ABCBCACAB第2章 機(jī)械運動方案的設(shè)計與分析決策2.1方案設(shè)計方案一:此檢驗分類機(jī)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運動簡圖經(jīng)分析，認(rèn)為此方案接料裝置的速度不易于控制，故放棄

4、此方案，尋找便于控制的檢料裝置。方案二: 圖2 運動簡圖 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。方案三圖3 運動簡圖該方案的正好彌補(bǔ)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(dá)料道1的口緣處，向下運動時對球進(jìn)行檢測分類。2.1 工作原理 健身球檢驗分類機(jī)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震蕩器 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)傳送帶靠摩擦力工作，傳動平穩(wěn)，能

5、緩沖吸震，噪聲小。2 、缺點：(1)由于機(jī)械機(jī)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(jī)械運轉(zhuǎn)的噪音加大；3 、改進(jìn)(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 不同類型的健身球沿各自的軌道進(jìn)入不同的收集箱中 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(jī)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(jìn)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(jìn)入各自的合適的軌道中不同類型的健身球沿各自的軌道進(jìn)入不同的收集箱中第

6、3章 機(jī)構(gòu)尺度綜合3.1機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計（1） 電動機(jī)：健身球檢驗分類機(jī)原動件采用轉(zhuǎn)速為的電動機(jī)。（2） 減速器： 圖5 減速機(jī)構(gòu)此分類機(jī)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(jī)構(gòu) 如圖所示為皮帶減速機(jī)構(gòu)，帶輪1連接原動件轉(zhuǎn)速為的電動機(jī)，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： = (1)皮帶1與皮帶2的轉(zhuǎn)速與半徑成反比：= (2)（2.2） 齒輪系傳動：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

7、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： (3)由上式可得：= (4)（2.3） 直齒錐齒輪： 圖7 直尺錐齒輪傳動 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：= (5)= (6)由凸輪8與直齒錐齒輪同軸傳動有：= (7) 根據(jù)提供的原動件轉(zhuǎn)速為的電動機(jī)與課程設(shè)計要求，在的前提下，設(shè)計機(jī)器的生產(chǎn)率為20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：同時，齒輪4與齒輪7是同軸傳動，故則根據(jù)公式(4)可以

8、得出：因此由上兩式可以得出: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)故我們得出:,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：表1 皮帶輪參數(shù)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1 5 20 20 100 / 齒輪2 5 20 60 300 / 齒輪3 5 20 20 100 / 齒輪4 5 20 60 300 /錐齒輪5,6 5 20 40 200 90 齒輪1，2的幾何尺寸計算基本參數(shù)Z1=20，Z2

9、=60,m=5，a=20°，名稱符號計算公式分度圓直徑dd1=100，d2=300齒頂高h(yuǎn)a5齒根高h(yuǎn)f6.25齒頂高直徑dada1=110，da2=310齒根高直徑dfdf1=87.5，df2=287.5基圓半徑dbdb1=93.9，db2=281.7齒距p15.7齒厚s7.85中心距a200基圓齒距pb1.25（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(jī)構(gòu)。凸輪尺寸的設(shè)計基于該機(jī)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

10、入待測球進(jìn)入相應(yīng)尺寸料道，建立滑塊1與滑塊2的同步運動機(jī)制，為了使符合尺寸的球更好地進(jìn)入料道2，滑塊1在料道2下端作短暫停歇。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： 圖9 滑塊1運動規(guī)律圖滑塊2運動規(guī)律圖基圓半徑，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與到： 則凸輪1和凸輪2進(jìn)程運動圖如圖10所示： 圖10 凸輪1進(jìn)程運動圖 凸輪2進(jìn)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。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1廓線設(shè)計圖 凸輪2廓

11、線設(shè)計圖凸輪7與桿1、滑塊1構(gòu)成凸輪滑塊傳動機(jī)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，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)

12、尺寸為： 3.2 進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)計：(1)進(jìn)料機(jī)構(gòu)為使送料機(jī)構(gòu)能夠順利而方便的送料，進(jìn)料口每次只能下一個原料球，并且在進(jìn)料機(jī)構(gòu)外壁加裝了振蕩裝置，使小球能順利落下。 圖13 進(jìn)料裝置圖14 進(jìn)料裝置送料凸輪（2)料槽裝置圖15 料槽裝置簡圖如圖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，30°45°。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，

13、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?？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(jī)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(qiáng)，很大程度的減小了健身球被卡住的幾率。（4）進(jìn)料推桿滑塊與檢料推桿滑塊的協(xié)調(diào)為了能夠保證進(jìn)料機(jī)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(jìn)料推桿滑塊與檢料推桿滑塊的進(jìn)程協(xié)調(diào)統(tǒng)一起來，如下示意圖所示：圖17 進(jìn)料推桿滑塊與檢料推桿滑塊協(xié)調(diào)進(jìn)

14、程示意圖如圖中所示意，進(jìn)程與進(jìn)程要求相等，即：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，其能夠按照預(yù)想的路程進(jìn)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(jī)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，還使我們加深了對各類機(jī)械機(jī)構(gòu)的認(rèn)識，學(xué)會了利用程序分析設(shè)計各類凸輪機(jī)構(gòu)，真正做到了學(xué)以致