健身球分類檢驗機課程設(shè)計說明書_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  目 錄</b></p><p><b>  1.設(shè)計要求:2</b></p><p>  2.工作情況分析:3</p><p><b>  2.1系統(tǒng)拆分3</b></p><p>  2.2 各機構(gòu)方案比較、選擇:3</p>

2、<p>  2.2.1 進(jìn)料機構(gòu):3</p><p>  2.2.1.1 方案比較:3</p><p>  2.2.1.2分析:4</p><p>  2.2.1.3選擇4</p><p>  2.2.2送料機構(gòu):5</p><p>  2.2.2.1 方案比較:5</p><

3、;p>  2.2.2.2 分析:5</p><p>  2.2.2.3 選擇6</p><p>  2.2.3檢測機構(gòu):6</p><p>  2.2.3.1方案比較:6</p><p>  2.2.3.2 分析:6</p><p>  2.2.3.3選擇7</p><p> 

4、 2.2.4接料機構(gòu):8</p><p>  2.2.4.1方案比較8</p><p>  2.2.4.2分析9</p><p>  2.2.4.3選擇10</p><p>  2.3最終機構(gòu)方案的組合:10</p><p>  2.4最終選定機構(gòu)組合簡圖:11</p><p>  

5、3.傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算:11</p><p>  3.1減速裝置的設(shè)計計算:11</p><p>  3.2槽輪機構(gòu)的設(shè)計計算:13</p><p>  3.3凸輪機構(gòu)的設(shè)計計算:14</p><p>  3.4分動齒輪設(shè)計計算:17</p><p>  3.5曲柄分動裝置設(shè)計計算:18</p>

6、<p><b>  4.致謝:20</b></p><p>  5.參考文獻(xiàn):21</p><p><b>  1.設(shè)計要求:</b></p><p>  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(jìn)料、送料、檢測、接料)自動完成。</

7、p><p>  健身球直徑范圍為ф40~ф46mm,要求分類機將健身球按直徑的大小分為三類。</p><p>  1. ф40≤第一類≤ф42</p><p>  2. ф42<第二類≤ф44</p><p>  3. ф44<第三類≤ф46</p><p>  其他技術(shù)要求:電動機轉(zhuǎn)速(r/min):1440

8、 生產(chǎn)率/檢球速度(個/min):20 </p><p><b>  2.工作情況分析:</b></p><p><b>  2.1系統(tǒng)拆分</b></p><p>  2.2 各機構(gòu)方案比較、選擇:</p><p>  2.2.1 進(jìn)料機構(gòu):</p><p>  2.

9、2.1.1 方案比較:</p><p>  方案1:曲柄滑塊機構(gòu): </p><p>  方案2:凸輪滑塊機構(gòu)</p><p>  方案3:四桿機構(gòu): </p><p>  2.2.1.2分析:</p><p>  方案1:設(shè)計、制造簡單可行,能實現(xiàn)小球的

10、逐個進(jìn)料,滑塊在運動的過程中,料斗里的球?qū)瑝K有正向的壓力,則滑塊的速度不宜過快,滑塊的磨損比較嚴(yán)重。</p><p>  方案2:可以實現(xiàn)小球精確的進(jìn)料,但凸輪的設(shè)計制造過程比較復(fù)雜,與方案1一樣,滑塊的磨損比較嚴(yán)重。</p><p>  方案3: 能滿足工作要求,要實現(xiàn)小球的精確進(jìn)料需要嚴(yán)格的數(shù)學(xué)計算,桿件的形狀復(fù)雜,設(shè)計、制造難度大。</p><p>  2.

11、2.1.3選擇:綜合考慮選擇方案1</p><p>  2.2.2送料機構(gòu):</p><p>  2.2.2.1 方案比較:</p><p>  方案1:滑道直接送料: 方案2:滑塊機構(gòu):</p><p>  方案3:槽輪等間歇機構(gòu):</p><p>  

12、2.2.2.2 分析:</p><p>  方案1:直接用滑道送料,能與進(jìn)料機構(gòu)較好的銜接,不需要機械裝置送料,不消耗機械功率,不增加動力機的負(fù)荷,因為摩擦的存在可能使得送料不太準(zhǔn)確。</p><p>  方案2:機構(gòu)簡單,能準(zhǔn)確的實現(xiàn)送料,但要與進(jìn)料機構(gòu)準(zhǔn)確銜接需要復(fù)雜的計算、調(diào)試!</p><p>  方案3:機構(gòu)復(fù)雜,能準(zhǔn)確的實現(xiàn)送料,需要的動力輸入很大,該機

13、構(gòu)可以暫歇,與進(jìn)料機構(gòu)的銜接經(jīng)過簡單調(diào)試即可實現(xiàn)。</p><p>  2.2.2.3 選擇:綜合分析,選擇方案1,只要將進(jìn)料機構(gòu)做稍微的調(diào)整,加快進(jìn)料速度,提高小球在滑塊中的速度,即可克服送料不太準(zhǔn)確的缺點。</p><p>  2.2.3檢測機構(gòu):</p><p>  2.2.3.1方案比較:</p><p>  方案1:凸輪+滑道機構(gòu)

14、 方案2:槽輪+擺桿機構(gòu)</p><p>  2.2.3.2 分析:</p><p>  方案1:該機構(gòu)比較簡潔,但是并不能滿足任務(wù)要求,因為健身球的直徑相差不大,機器運轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生震動,容易使直徑小的球進(jìn)入大的滑道,產(chǎn)生分檢不準(zhǔn)確。因為球受重力而下落,當(dāng)直徑大的球沒有進(jìn)入相應(yīng)的滑道,需要凸輪將其推入相應(yīng)的滑道時,等待的時間過長!整個分檢滑道過高,要求凸輪

15、的頂桿行程較大,則需要附加其它的機構(gòu),增加行程,這樣使得整個機構(gòu)比較復(fù)雜,設(shè)計、制造、安裝復(fù)雜,機器的維護(hù)、保養(yǎng)困難!</p><p>  方案2:用槽輪機構(gòu)帶動撥片,球在撥片暫停的時間里實現(xiàn)找正位置、檢測、下落等過程,但是當(dāng)直徑較大的球在直徑較小的空上方時,因為球的直徑相差不大,球會卡在孔里,使得撥片無法推動小球到下一個孔進(jìn)行檢測,則需要推出機構(gòu)將卡在空中的小球推出。要想順利的完成任務(wù),則軸只能沿著一個固定的方

16、向轉(zhuǎn)動!</p><p>  2.2.3.3選擇:綜合考慮,選擇方案2,將圓盤換成中心線為圓,橫截面為半圓的管,在管的下方用凸輪帶動一頂出機構(gòu),以實現(xiàn)任務(wù)要求。因為球只可能卡在直徑為Φ42或Φ44的孔,故只需要在Φ42和Φ44孔下方加入球的頂出機構(gòu)即可,考慮到凸輪的設(shè)計制造比較復(fù)雜,同時兩頂出機構(gòu)要求的動作完全同步,所以將兩個頂出機構(gòu)連在一個機架上,用一個凸輪帶動。</p><p><

17、;b>  原理圖為:</b></p><p>  不同直徑球的分檢裝置 </p><p>  卡在孔里小球的頂出裝置</p><p>  2.2.4接料機構(gòu):</p><p>  2.2.4.1方案比較:</p><p>  方案1:1/4圓管 &l

18、t;/p><p><b>  方案2: 機械手</b></p><p>  2.2.4.2分析:</p><p>  方案1:機構(gòu)簡單,能實現(xiàn)將小球的垂直方向的運動轉(zhuǎn)換成水平方向的運動,減少了小球接料時的沖擊,能與分檢機構(gòu)實現(xiàn)較好的銜接,不需要動力的輸入,減少了原動機的負(fù)荷。</p><p>  方案2:雖然能實現(xiàn)任務(wù)要求

19、,但是機構(gòu)復(fù)雜,中間實現(xiàn)機械手開合的凸輪設(shè)計制造復(fù)雜。</p><p>  2.2.4.3選擇:方案1</p><p>  2.3最終機構(gòu)方案的組合:</p><p>  2.4最終選定機構(gòu)組合簡圖:</p><p>  3.傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算:</p><p>  3.1減速裝置的設(shè)計計算:</p>&

20、lt;p>  ∵ 電動機轉(zhuǎn)速(r/min):1440 生產(chǎn)率/檢球速度(個/min):20</p><p>  健身球的分檢裝置中撥片每轉(zhuǎn)一周檢測出4個球,要求的檢球速度為20個/min,∴撥片的轉(zhuǎn)速為N=20/4=5r/min</p><p>  撥片由槽輪帶動,槽輪的撥桿每轉(zhuǎn)一周,槽輪轉(zhuǎn)90°,所以撥桿的轉(zhuǎn)速N1==20r/min</p><p

21、>  電動機的轉(zhuǎn)速為1440r/min,所以要求減速器的減速比為i==72 </p><p>  i=72的減速比既可以用定軸輪系實現(xiàn),也可以用周轉(zhuǎn)輪系實現(xiàn),考慮到整個減速器的體積盡量小,選擇使用周轉(zhuǎn)輪系,考慮到設(shè)計的簡單,采用二級減速i=72=9×8</p><p>  查找相關(guān)資料,設(shè)計出的傳動簡圖為:</p><p>  各個齒輪的齒數(shù)為: Z

22、1=100 Z2=50 Z3=40 Z4=90 Z5= Z6=45 Z7=100 Z8=41 Z9=33 Z10=92</p><p>  第一級減速機構(gòu)的減速比iⅠ= </p><p><b>  i41H=== </b></p><p>  ∴ = 則 iⅠ= =9 </p&g

23、t;<p>  同理可得第二級減速機構(gòu)iⅡ= =8</p><p>  實現(xiàn)了整個減速裝置的減速比為72的要求,因為齒輪的模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值,查找相關(guān)國標(biāo),取齒輪的模數(shù)為m=2,為了制造的方便以及齒輪能正確嚙合,該減速裝置所用到的齒輪模數(shù)均為m=2</p><p>  3.2槽輪機構(gòu)的設(shè)計計算:</p><p>  要滿足設(shè)計動力傳動要求,所需的槽輪機構(gòu)為四

24、槽外槽輪機構(gòu),槽輪的四槽均勻分布,撥盤的轉(zhuǎn)速N1=20r/min,所以撥盤的轉(zhuǎn)動周期T1=3s,槽輪的轉(zhuǎn)動周期T=12s</p><p>  槽輪的分度轉(zhuǎn)位時間tf=1/4×3=0.75s,停歇的時間td=3-0.75=2.25</p><p>  因為槽輪的四槽均勻分布,兩槽之間的夾角為90°,</p><p>  取撥盤與槽輪餓中心距L=10

25、0mm,撥桿圓銷半徑r1=8mm,槽輪在槽口處厚度b=5mm </p><p>  由幾何關(guān)系可知:圓銷中心的軌跡半徑R=L×sin45°=70.71mm</p><p>  槽輪的外圓半徑R2==71.15mm</p><p>  槽輪槽的深度h=R-(L-R)+r=49.42mm</p><p>  撥盤的半徑R

26、3=R-r-b=57.71mm</p><p><b>  槽輪機構(gòu)原理圖為:</b></p><p>  3.3凸輪機構(gòu)的設(shè)計計算:</p><p>  凸輪的工作要求:凸輪將回轉(zhuǎn)運動通過滑塊與連桿轉(zhuǎn)變成推出機構(gòu)的往復(fù)擺動,推出機構(gòu)的工作循環(huán)(向前擺動推出卡在孔里的球→暫?!蚝髷[動→暫停對球進(jìn)行直徑檢測→向前擺動推出卡在孔里的球)需要與撥片

27、的工作循環(huán)相協(xié)調(diào)。</p><p>  槽輪撥盤轉(zhuǎn)動1周需要3s,現(xiàn)在讓凸輪與槽輪撥盤的工作周期一致T=3,所以凸輪每秒轉(zhuǎn)動360/3=120°,根據(jù)設(shè)計需要與幾何關(guān)系相協(xié)調(diào)可知:頂出機構(gòu)要將小球頂起,頂出機構(gòu)需要擺動45°,凸輪推動滑塊的行程h=42mm,當(dāng)頂出機構(gòu)將小球頂起后,撥片推動小球滾動到小球剛好完全離開檢測孔撥片需要轉(zhuǎn)動35°,耗時t==s,凸輪需要轉(zhuǎn)動=35°

28、,此時為凸輪的遠(yuǎn)休止角Φ0,給定凸輪推程轉(zhuǎn)角Φ1=175°,凸輪的回程轉(zhuǎn)角Φ2=120°,凸輪的近休止角Φ3=360°-175°-120°-35°=30°,所以頂出機構(gòu)往回擺動耗時th==1s ,頂出機構(gòu)往前擺動耗時tq==1.458s ,頂出機構(gòu)近休耗時ts==0.25s</p><p>  撥桿與凸輪相協(xié)調(diào)運動時間循環(huán)圖為:</p&g

29、t;<p>  凸輪的推程采用余弦運動規(guī)律:s=(0Φ1)</p><p>  凸輪的回程采用等加速、等減速運動規(guī)律:</p><p>  等加速段運動規(guī)律,s=Φ0+Φ1+-)2 (Φ0+Φ1Φ0+Φ1+)</p><p>  等減速段運動規(guī)律,s=--Φ0-Φ1-)2 (Φ0+Φ1+Φ0+Φ1+Φ2)</p><p> 

30、 凸輪基圓半徑的選擇:</p><p>  根據(jù)諾模圖可得 =1.25 ,則rb==33.6mm ,取rb=35mm </p><p>  將參數(shù)輸入計算機,得到凸輪的輪廓曲線為:</p><p><b>  計算機凸輪分析:</b></p><p>  該凸輪的的動力通過槽輪機構(gòu)的撥盤軸用齒輪分出。</p&

31、gt;<p>  3.4分動齒輪設(shè)計計算:</p><p>  根據(jù)設(shè)計需要與幾何關(guān)系相協(xié)調(diào),取槽輪機構(gòu)撥盤回轉(zhuǎn)軸與凸輪回轉(zhuǎn)軸中心距為L1=344mm由設(shè)計過程可知,要求凸輪的轉(zhuǎn)向與槽輪機構(gòu)撥盤的轉(zhuǎn)向一致,考慮到設(shè)計、制造的方便,選用3個參數(shù)一樣的標(biāo)準(zhǔn)齒輪,所以齒輪的分度圓直徑d=342/2=172mm,因為齒輪的模數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,查表選用第一系列模數(shù)m=4,則齒輪的相關(guān)參數(shù)為:</p>

32、<p>  齒數(shù)z=172/4=43 齒頂高h(yuǎn)a=ha*m=4mm 齒根高h(yuǎn)f=(ha*+hc*)m=5mm 齒全高h(yuǎn)=ha+hf=9mm</p><p>  齒頂圓直徑da=d+2ha=180mm 齒根圓直徑df=d-2hf=162mm </p><p>  基圓直徑db=d×cosα=161.63mm</p><p&

33、gt;  齒距p=πm=12.56mm 齒厚s=p/2=6.28mm </p><p>  齒槽寬e=s=p/2=6.28mm </p><p>  中心距a=m/2(z1+z1)=172mm 頂隙c=c*m=1mm</p><p>  3.5曲柄分動裝置設(shè)計計算:</p><p>

34、  曲柄滑塊機構(gòu)作為進(jìn)料機構(gòu),不需要與分檢機構(gòu)有嚴(yán)格的傳動比,而且曲柄的回轉(zhuǎn)中心與槽輪機構(gòu)回轉(zhuǎn)中心距離較遠(yuǎn),故選擇用帶傳動,因為檢測球的速度為3s/個,考慮到摩擦的因素,所以送球的速度略大于3s/個即可,所以選擇主動帶輪直徑為30mm,從動帶輪直徑為24,傳動比i=30/24=1.25,所以曲柄的轉(zhuǎn)速為N=1.25×20=25r/min,考慮到平帶容易打滑,故選擇V帶傳動,因為V帶為標(biāo)準(zhǔn)件,根據(jù)設(shè)計需要與幾何關(guān)系可知,曲柄回轉(zhuǎn)

35、中心與槽輪撥盤回轉(zhuǎn)中心的距離為L3=686mm,</p><p>  所需帶長L4=2×[L32+(30-24)2]0.5+π(30+24)=1541.56mm,考慮到安裝的難易程度,查機械設(shè)計手冊,選擇帶長為1600mm</p><p>  帶傳動工作一段時間之后,帶會變得松弛,又所選的標(biāo)準(zhǔn)帶長1600mm>L4,為了使工作狀況穩(wěn)定,需要加張緊裝置。</p>

36、<p><b>  張緊輪示意簡圖:</b></p><p>  將傳動系統(tǒng)與機構(gòu)幾何連接起來,考慮到整個減速裝置在運轉(zhuǎn)需要油潤滑,將整個傳動裝置裸露在空氣中容易受到腐蝕,灰塵等渣滓的存在也會影響減速裝置的工作狀況,為了讓減速裝置的裝配維護(hù)、維修方便,將減速裝置用一個箱體零件裝起來,只留出動力輸入軸與動力輸出軸,用兩個聯(lián)軸器將減速裝置與電動機、槽輪撥盤的轉(zhuǎn)動軸相連接!</p

37、><p>  傳動裝置與分檢機構(gòu)組合簡圖為:</p><p><b>  4.致謝:</b></p><p>  整個課程檢驗了我們平時學(xué)習(xí)的效果,同樣也融入了學(xué)以致用的原則,開始拿到課程設(shè)計題目根本不知道如何下手,周圍的同學(xué)、朋友給了我不少幫助,自己才逐漸弄清方向!做課程設(shè)計的這一段時間,讓我明白合作的重要性,大家集思廣益對一個問題總能給出多種解

38、決的辦法,從中進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮Y選與整合從而得出最優(yōu)解,在這個過程里我們又將所學(xué)到的知識強化了!</p><p>  能夠完成這份課程設(shè)計,我要衷心的感謝我們小組的每一位成員,雖然這份課程設(shè)計還存在這樣或那樣的問題,但是當(dāng)我們就一個問題需要解決的時候,不管問題有多么的繁瑣,我們小組的每一位成員都想盡辦法取解決它,都從各個方面提出自己解決問題的辦法,常常為了一個問題的數(shù)據(jù)計算而熬夜,當(dāng)對設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化時,我們都盡可能的

39、考慮到每一個工作的細(xì)節(jié),讓設(shè)計和方案盡可能的完美!在我們思維陷入盲區(qū)時,是林老師給我們指明了方向,在此也向林老師致謝!</p><p><b>  5.參考文獻(xiàn):</b></p><p>  [1] 呂庸厚、沈愛紅. 組合機構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用創(chuàng)新. 機械工業(yè)出版社,2008</p><p>  [2] 鄒慧君、殷鴻梁. 間歇運動機構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用創(chuàng)新.

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