機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)健身球自動(dòng)檢驗(yàn)分類機(jī)匯總

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書 設(shè)計(jì)題目：健身球檢驗(yàn)分類機(jī) 院 系: 工學(xué)院專 業(yè)： 機(jī)制班 級(jí)： 1301班設(shè) 計(jì) 者： 揭宗浩 學(xué) 號(hào)： 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(jì)任務(wù)11.1設(shè)計(jì)題目11.2設(shè)計(jì)任務(wù)1第2章 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)及分析決策22.1方案設(shè)計(jì)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(jì)53.2進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)11設(shè)計(jì)小結(jié)14參考書目15第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1 設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)健身球自動(dòng)檢驗(yàn)分類機(jī)，將不同直徑尺寸的健身球（石料）按直徑分類。檢測(cè)后送入各自指定位置，整個(gè)工作過(guò)程（包括進(jìn)料、送料、檢測(cè)、接料

2、）自動(dòng)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(jì)數(shù)據(jù)方案號(hào)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min生產(chǎn)率（檢球速度）個(gè)/minA144020B96010C720151.2 設(shè)計(jì)任務(wù)1.健身球檢驗(yàn)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(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。3.圖紙上畫出健身球檢驗(yàn)分類機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。4.圖紙上畫凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖（包括位移曲線、凸輪廓線和從動(dòng)件的初始位置）；要求確定運(yùn)動(dòng)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(jì)，圓柱凸輪用圖解法設(shè)計(jì)。 5.設(shè)計(jì)計(jì)算其中一對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)。 6.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)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(yàn)分類機(jī)的計(jì)算機(jī)演示驗(yàn)證等。表2為設(shè)計(jì)任務(wù)分配表。 表2 學(xué)生編號(hào)123456789電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ABCABCABC生產(chǎn)率ABCBCACAB第2章 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與分析決策2.1方案設(shè)計(jì)方案一:此檢驗(yàn)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(shí)我們還得考慮到健身球是石料所做，故我們?cè)跈z驗(yàn)分類的同時(shí)應(yīng)注意到避免健身球損壞。我們提出了如下圖的裝置運(yùn)動(dòng)。 圖1運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)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(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 經(jīng)分析，認(rèn)為此方案接料裝置過(guò)于繁瑣，故放棄此方案，尋找結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的檢料裝置。方案三圖3 運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)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(shí)下滑塊上邊緣也正好抵達(dá)料道1的口緣處，向下運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)球進(jìn)行檢測(cè)分類。2.1 工作原理 健身球檢驗(yàn)分類機(jī)工作原理：圖4 運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)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(diǎn)：(1)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能耗低；(2)設(shè)計(jì)制造簡(jiǎn)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(dòng)平穩(wěn)，能

5、緩沖吸震，噪聲小。2 、缺點(diǎn)：(1)由于機(jī)械機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，故精確度不高；(2)振蕩器的時(shí)候加劇了健身球之間的相互碰撞，同時(shí)使機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的噪音加大；3 、改進(jìn)(1)可通過(guò)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(cè)健身球放入料槽中 通過(guò)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(guò)變速器帶動(dòng)凸輪滑塊2推動(dòng)健身球健身球在滑塊2推動(dòng)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(dòng)，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(jì)（1） 電動(dòng)機(jī)：健身球檢驗(yàn)分類機(jī)原動(dòng)件采用轉(zhuǎn)速為的電動(dòng)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(duì)齒輪的傳動(dòng)比是有限的，由于本裝置需要較大的傳動(dòng)比，固采用輪系來(lái)實(shí)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(dòng)件轉(zhuǎn)速為的電動(dòng)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(dòng)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(dòng)：如圖5所示，帶輪2與齒輪1同軸傳動(dòng)，齒輪1與齒輪2嚙合傳動(dòng)，齒輪2與齒輪3同軸傳

7、動(dòng)，齒輪3與齒輪4嚙合傳動(dòng)，齒輪4與直齒錐同軸連接，根據(jù)齒輪系傳動(dòng)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(dòng) 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(dòng)，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(dòng)原理有：= (5)= (6)由凸輪8與直齒錐齒輪同軸傳動(dòng)有：= (7) 根據(jù)提供的原動(dòng)件轉(zhuǎn)速為的電動(dòng)機(jī)與課程設(shè)計(jì)要求，在的前提下，設(shè)計(jì)機(jī)器的生產(chǎn)率為20個(gè)/min,設(shè)計(jì)的凸輪滑塊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈完成一個(gè)健身球的檢測(cè)，可以得到凸輪8的轉(zhuǎn)速為：同時(shí)，齒輪4與齒輪7是同軸傳動(dòng)，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(dòng)的合理性，經(jīng)過(guò)比較設(shè)計(jì)皮帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與齒輪系傳動(dòng)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(gè)） 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(jì)算基本參數(shù)Z1=20，Z2

9、=60,m=5，a=20°，名稱符號(hào)計(jì)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(yùn)動(dòng)圖 如圖8所示，齒輪4與凸輪7同軸傳動(dòng)，凸輪7與桿1、滑塊1形成凸輪滑塊傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。凸輪尺寸的設(shè)計(jì)基于該機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，由于凸輪7與凸輪8的轉(zhuǎn)速相同，設(shè)計(jì)滑塊2將待測(cè)球推入檢測(cè)裝置的同時(shí)，滑塊1在的高度接

10、入待測(cè)球進(jìn)入相應(yīng)尺寸料道，建立滑塊1與滑塊2的同步運(yùn)動(dòng)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(jì)（見表3），可建立滑塊1與滑塊2的運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖：滑塊1、2的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖9所示： 圖9 滑塊1運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖滑塊2運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖基圓半徑，角速度，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖11，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。由齒輪4與凸輪7同軸傳動(dòng)有：=設(shè)計(jì)該凸輪的基圓半徑與到： 則凸輪1和凸輪2進(jìn)程運(yùn)動(dòng)圖如圖10所示： 圖10 凸輪1進(jìn)程運(yùn)動(dòng)圖 凸輪2進(jìn)程運(yùn)動(dòng)圖按對(duì)心平板直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪作出廓線理論廓線。按對(duì)心平板直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪作出廓線理論廓線。 圖11 凸輪1廓線設(shè)計(jì)圖 凸輪2廓

11、線設(shè)計(jì)圖凸輪7與桿1、滑塊1構(gòu)成凸輪滑塊傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在凸輪7的帶動(dòng)下，滑塊1由于桿1的約束做圖9所示的運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)滑塊1為金屬滑塊，在重力的作用下，保證凸輪回程的同時(shí)滑塊與桿一同下降，回到起點(diǎn)。（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(cè)球出口料道1、料道2、料道3，料道順序?yàn)槌叽鐝男〉酱笸略O(shè)置，小球先檢測(cè)，接著檢測(cè)中球，大球最后檢測(cè)，料道尺寸設(shè)計(jì)稍大于，為了使球能夠快速穩(wěn)定地經(jīng)過(guò)料道尺寸檢測(cè)，設(shè)計(jì)軌道與水平夾角為：=30°根據(jù)課題設(shè)計(jì)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(jì)：(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(gè)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(jiǎn)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(cè)球數(shù)量適度調(diào)整。其中槽壁的傾斜角度對(duì)槽體和健身球的受力情況有較大的影響。如果角度過(guò)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(guò)小，則球之間互相壓力增大，健身球流動(dòng)性下降。所以，30°45°。對(duì)于導(dǎo)管直徑，為了保證良好的流動(dòng)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(guò)大，

13、過(guò)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(cè)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(jiǎn)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(dòng)機(jī)2來(lái)帶動(dòng)偏心輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，由于偏心輪質(zhì)心偏離轉(zhuǎn)動(dòng)中心，因此產(chǎn)生振動(dòng)的效果。把振蕩器安裝于料槽壁上帶動(dòng)料槽振動(dòng)，使料槽中健身球的流動(dòng)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(shí)，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(lái)，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?yàn)榭紤]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(yùn)動(dòng)而逐漸產(chǎn)生更大的誤差，我們預(yù)先設(shè)計(jì)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(jì)小結(jié)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)馬上就要結(jié)束了，雖然只有兩個(gè)星期的時(shí)間，但是在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)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(shí)所學(xué)的一些理論知識(shí)運(yùn)用到了實(shí)際，培養(yǎng)了我們運(yùn)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(shí)際問(wèn)題的能力，而且，還使我們加深了對(duì)各類機(jī)械機(jī)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)了利用程序分析設(shè)計(jì)各類凸輪機(jī)構(gòu)，真正做到了學(xué)以致