機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)(健身球分類(lèi)機(jī)).

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)院系：機(jī)電與信息工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)教師：- - -摘要健身球運(yùn)動(dòng)適合所有的人鍛煉，包括需要康復(fù)治療的人，它使鍛煉者在鍛煉時(shí)更安全，避免對(duì)關(guān)節(jié)造成強(qiáng)大沖擊，避免運(yùn)動(dòng)傷害。有些腰背部有傷可能做不起來(lái)， 但是在做健身球運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以利用柔軟的健身球來(lái)幫助運(yùn)動(dòng)者做運(yùn)動(dòng)，能夠起到一個(gè)依托的作用。健身球運(yùn)動(dòng)有很強(qiáng)的趣味性，健身球運(yùn)動(dòng)有助于訓(xùn)練人體的平衡能力。我所設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)實(shí)現(xiàn)了進(jìn)料、送料、 檢測(cè)和接料于一體的全自動(dòng)化功能。其主要設(shè)計(jì)思路來(lái)自對(duì)檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)動(dòng)作分解，然后按照相應(yīng)功能的機(jī)構(gòu)部件進(jìn)行設(shè)計(jì)、對(duì)比、選定，以及優(yōu)化組合，綜合利用

2、凸輪連桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，皮帶輪機(jī)構(gòu)以及減速器的設(shè)定，定量送料和摩擦力的設(shè)計(jì)都需要人工數(shù)據(jù)處理，利用Auto Cad 軟件的強(qiáng)大繪圖功能，和Word的編輯功能，把設(shè)計(jì)方案圖文并茂。關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī) 凸輪 減速器 皮帶輪 分析設(shè)計(jì) TOC o 1-5 h z 一、題目 3二、設(shè)計(jì)題目及任務(wù).3設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù).3設(shè)計(jì)任務(wù). . .3指導(dǎo)老師.意見(jiàn). .4三、健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)方案設(shè)計(jì). . 5方案設(shè)想 .5健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)工作原理. . .6運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖. . 6健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)的基本組成. 7健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)工作流程. 7機(jī)器基本組成應(yīng)用與尺寸設(shè)計(jì). .8電動(dòng)機(jī).8減速器.8凸輪滑塊與料槽、檢料裝置.

3、 11進(jìn)料推桿滑塊與檢料推桿滑塊的協(xié)調(diào).14四、方案分析與評(píng)價(jià). .16優(yōu)點(diǎn).16缺點(diǎn).16改進(jìn).16五、 參考文獻(xiàn) 17一、題目：健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)二、設(shè)計(jì)題目及任務(wù)設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)健身球自動(dòng)檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)，將不同直徑尺寸的健身球（石料） 按直徑分類(lèi)。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）自動(dòng)完成。健身球直徑范圍為 40 46mm， 要求分類(lèi)機(jī)將健身球按直徑的大小分為三類(lèi)：第一類(lèi)：40 42 ； 第二類(lèi)：42 44；第三類(lèi)：44 46。其他技術(shù)要求見(jiàn)下表：健身球分類(lèi)機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表方案號(hào)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（ r/min ）生產(chǎn)率（檢球速度）（個(gè) /min ）A144020B9

4、6010C72015健身球自動(dòng)檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)是創(chuàng)造性較強(qiáng)的一個(gè)題目，可以有多種運(yùn)動(dòng)方案實(shí) 現(xiàn)。一般的思路在于：球的尺寸控制可以靠三個(gè)不同直徑的接料口實(shí)現(xiàn)。例如： 第一個(gè)接料口直徑為42mm，中間接料口直徑為44mm，而第三個(gè)接料口直徑稍大于46mm。使直徑小于（等于）42mm的球直接落入第一個(gè)接料口，直徑大于42mm的球先卡在第一個(gè)接料口，然后由送料機(jī)構(gòu)將其推出滾向中間接料口。以此類(lèi)推。球的尺寸控制還可由凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。此外，需要設(shè)計(jì)送料機(jī)構(gòu)、接料機(jī)構(gòu)、間歇機(jī)構(gòu)等?？捎汕瑝K機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)任務(wù)健身球檢驗(yàn)分類(lèi)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)；設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配，

5、并在圖紙上畫(huà)出傳動(dòng)系統(tǒng)圖；圖紙上畫(huà)出健身球檢驗(yàn)分類(lèi)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；圖紙上畫(huà)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曲率半徑，確定凸輪廓線。設(shè)計(jì)計(jì)算其中一對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)；編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)； 下表為設(shè)計(jì)任務(wù)分配表。設(shè)計(jì)任務(wù)分配表學(xué)生編號(hào)123456789電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ABCABCABC生產(chǎn)率ABCBCACAB所選設(shè)計(jì)任務(wù)：表 1 技術(shù)要求參數(shù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速方案號(hào)生產(chǎn)率(檢球速度)/( 個(gè) / min )/ (r/min)972010指導(dǎo)教師意見(jiàn)指導(dǎo)教師意見(jiàn)可以按照上述任務(wù)書(shū)的要求向?qū)W生布置任務(wù)，開(kāi)始課程設(shè)計(jì)。指導(dǎo)教師

6、簽名：教研室主任意見(jiàn)教研室主任簽名：三、健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)方案設(shè)計(jì)3.1 方案設(shè)想我們認(rèn)為此檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)的主要用途就是將不同直徑大小的健身球分成三類(lèi)，故我們?cè)跈z驗(yàn)分類(lèi)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)。1 方案一運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖經(jīng)分析，我們認(rèn)為此方案接料裝置的速度不易于控制，故我們放棄此方案， 尋找便于控制的檢料裝置，如方案二。我們將檢料機(jī)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)成可變動(dòng)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，初步設(shè)想裝置如下圖 2 方案二運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖我們認(rèn)為該方案的正好彌補(bǔ)了方案一的不足，方便而簡(jiǎn)單地對(duì)健身球進(jìn)行檢同時(shí)也能夠?qū)⑺土蠙C(jī)構(gòu)里的滑塊與檢測(cè)機(jī)構(gòu)里的滑塊統(tǒng)一起來(lái)運(yùn)動(dòng)。在上滑1 的口緣處，向下運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)球進(jìn)3.2 健

7、身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)工作原理運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖圖 3 健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)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 振蕩器11料槽 12 ， 13帶輪 14 ， 15推桿健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)的基本組成(詳見(jiàn)附圖 )電動(dòng)機(jī)減速器凸輪滑塊料槽振蕩器檢料箱體收集箱皮帶輪直齒錐健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)工作流程檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)工作流程3.3 機(jī)器基本組成應(yīng)用與尺寸設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)本健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)原動(dòng)件采用轉(zhuǎn)速為720r / min 的交流電動(dòng)機(jī)。減速器- -n8=nz6(7)- -4 減速裝置本分類(lèi)裝置采用圖5 所示的減速器，由傳送帶和齒輪系構(gòu)成的減速裝置。其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)

8、。（ 一 ） 皮帶傳送：圖 5 皮帶減速機(jī)構(gòu)如圖 6 所示為皮帶減速機(jī)構(gòu)，帶輪1 連接原動(dòng)件轉(zhuǎn)速為n0720r / min 的交流電動(dòng)機(jī)，皮帶 2 連接齒輪系中的齒輪1， 皮帶 1 的半徑為r1 ， 皮帶 2 的半徑為r2 ，根據(jù)皮帶傳動(dòng)原理有：(1)nr1 =n0皮帶 1 與皮帶 2 的轉(zhuǎn)速與半徑成反比：nr1r2=nr2r1(2)（ 二 ） 齒輪系傳動(dòng)： TOC o 1-5 h z 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：nz1nr2nz2z1

9、nz1z2nz3nz2nz4z3nz3z4n0r1z1z3nz4 =r2z2z4(3)(4)（ 三 ） 直齒錐齒輪：圖 6 錐齒輪嚙合簡(jiǎn)圖如圖 7 所示，直齒輪4 與直齒錐齒輪5、凸輪7（見(jiàn)圖6）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(jiàn)附圖），根據(jù)齒輪傳動(dòng)原理有：(5)(6)nz5 =nz4 nz6=nz58 與直齒錐齒輪同軸傳動(dòng)有：根據(jù)提供的原動(dòng)件轉(zhuǎn)速為n0 720r / min 的交流電動(dòng)機(jī)與課程設(shè)計(jì)要求，在n0的前提下，設(shè)計(jì)機(jī)器的生產(chǎn)率為10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)（3.3.3 ） ，可以得到

10、凸輪8 的轉(zhuǎn)速為：10n8 n7 10r/minrad /s303同時(shí)，齒輪4 與齒輪 7 是同軸傳動(dòng)，故nz4 n7rad /s3則n0 720r/min24 rad /s30根據(jù)公式(4) 可以得出：r1 z1 z3r1 z1z3nz4n0 24rad /sr2z2z4r2z2z4r1 z1 z3r2z2z4172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)r1 z1z3r2z2z41118 3 372故我們得出:r2 8r1 , z2 3z1 , z4 3z3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2、表3：表 2 皮帶輪

11、參數(shù)帶輪 1帶輪 2- - -表 3 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152020100/齒輪 252060300/齒輪 352020100/齒輪 452060300/5， 65204020090皮帶輪半徑(mm)100800凸輪推桿滑塊與料槽、檢料裝置( 一 ) 凸輪推桿滑塊與檢料裝置、收集箱凸輪推桿滑塊圖 7 檢料裝置運(yùn)動(dòng)圖如圖 7 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 h1 的

12、高度接建立滑塊1 與滑塊 2 的同步運(yùn)動(dòng)機(jī)制，根據(jù)檢料裝4) ，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8 所示：- -11 進(jìn)料機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖- -圖 8 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖基圓半徑r0，角速度 ，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖8，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：nz4 = z4 = rad /s303設(shè)計(jì)該凸輪的基圓半徑r0與 t1 到 t4：r0 100mmt1 0.75st21.5s t3 5.25s t4 6s則凸輪進(jìn)程運(yùn)動(dòng)圖如圖9 所示：9 凸輪進(jìn)程運(yùn)動(dòng)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

13、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)。檢料裝置與收集箱3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46mm，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 4 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 20mm（ 二 ） 進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：（

14、1） 凸輪推桿滑塊如圖 14 所示，凸輪8 與直齒錐齒輪6 同軸傳動(dòng)，凸輪8 與凸輪 7 具有相同由于設(shè)計(jì)滑塊1 與滑塊 2 同步進(jìn)程機(jī)制，所以凸輪8 與凸輪 7 尺寸相同，滑塊 1 與滑塊 2 的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也相同，運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖8 所示。所以l1 h1 125mm l2 h2 64.3mm為了防止滑塊與料槽底部產(chǎn)生摩擦，設(shè)置其上平面與料槽底部2 3mm 的距離。凸輪 8 與滑塊2、 桿 2 構(gòu)成凸輪滑塊機(jī)構(gòu)，由于滑塊水平滑動(dòng)，設(shè)置如圖11所示的彈簧回程機(jī)制。料槽裝置圖 12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h 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

15、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，3045 。對(duì)于導(dǎo)管直徑d ，為了保證良好的流動(dòng)性d 應(yīng)該大于最大球的直徑，并保證 2mm的盈余空間；但也不宜過(guò)大，過(guò)大尺寸的直徑d 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12 的振蕩器裝置：- - -圖 13 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13 所示的解卡振蕩器。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，因把解卡振蕩器安裝于料槽壁上帶動(dòng)料槽振動(dòng)，使料槽中健身3.3.4 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，我們圖 14 進(jìn)料推桿滑塊與檢料推桿滑塊協(xié)調(diào)進(jìn)程示意圖s1 與進(jìn)程s2要求相等，即：2 的前端，我們認(rèn)為可以留有在0 10mm 范圍內(nèi)的距離差距，因?yàn)榱吮苊庖蜻\(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1 下口緣和右平面最左端，即A、 B 兩處。優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能耗低；設(shè)計(jì)制造簡(jiǎn)單；使用解卡振蕩器，很大程度上減小健身球互卡的幾率；傳送帶靠摩擦力工作，傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖吸震，噪聲小。缺點(diǎn)由于機(jī)械機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，故精確度