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

1、<p>　　《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　計(jì)算說明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：健身球檢驗(yàn)分類機(jī)</p><p>　　院 系: 工學(xué)院</p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)制</p><p>　　班 級(jí)： </p>&

2、lt;p>　　設(shè) 計(jì) 者： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p>　　日 期： 2015年6月16日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第1章 設(shè)計(jì)任

3、務(wù)1</p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)題目1</b></p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)任務(wù)1</b></p><p>　　第2章 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)及分析決策2</p><p>　　2.1方案設(shè)計(jì)及分析2</p><p><b>　　2.2工作

4、原理3</b></p><p><b>　　2.3工作流程4</b></p><p>　　第3章 機(jī)構(gòu)尺度綜合5</p><p>　　3.1機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.2進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)11</p><p><b>　　設(shè)計(jì)小結(jié)14</b>&l

5、t;/p><p><b>　　參考書目15</b></p><p><b>　　第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　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

6、作過程（包括進(jìn)料、送料、檢測(cè)、接料）自動(dòng)完成。</p><p>　　健身球直徑范圍為ф40～ф46mm，要求分類機(jī)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&g

7、t;　　其他技術(shù)要求見表1：</p><p>　　表1 健身球分類機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)</p><p><b>　　1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　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)。</p><p>　　2.設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。</p><p>　　

8、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)方案簡圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。</p><p>　　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)。</p><p>　　5.設(shè)計(jì)計(jì)算其中一對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)。</p><p>　　6.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說

9、明書。</p><p>　　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。</p><p>　　表2為設(shè)計(jì)任務(wù)分配表。</p><p><b>　　表2 </b></p><p>　　第2章 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與分析決策</p><p><b>　　2.1方案

10、設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　方案一:</b></p><p>　　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)。</p><p><b>　　圖1運(yùn)動(dòng)簡圖</b></p&

11、gt;<p>　　經(jīng)分析，認(rèn)為此方案接料裝置的速度不易于控制，故放棄此方案，尋找便于控制的檢料裝置。</p><p><b>　　方案二:</b></p><p><b>　　圖2 運(yùn)動(dòng)簡圖 </b></p><p>　　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。</p&

12、gt;<p><b>　　方案三</b></p><p><b>　　圖3 運(yùn)動(dòng)簡圖</b></p><p>　　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。</p><p><b>　　工作原理</b>&l

13、t;/p><p>　　健身球檢驗(yàn)分類機(jī)工作原理：</p><p><b>　　圖4 運(yùn)動(dòng)方案簡圖</b></p><p>　　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</p><p><b>　　1

14、、優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　　(1)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，能耗低；</p><p>　　(2)設(shè)計(jì)制造簡單；</p><p>　　(3)使用解卡振蕩器，很大程度上減小健身球互卡的幾率；</p><p>　　(4)傳送帶靠摩擦力工作，傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖吸震，噪聲小。</p><p><b>　　2 、

15、缺點(diǎn)：</b></p><p>　　(1)由于機(jī)械機(jī)構(gòu)簡單，故精確度不高；</p><p>　　(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；</p><p><b>　　3 、改進(jìn)</b></p><p>　　(1)可通過精確的調(diào)整振蕩器的頻率，從而減小噪音；

16、 (2)使用摩擦系數(shù)較小的導(dǎo)軌，提高選擇精度。</p><p>　　2.2工作流程 </p><p>　　第3章 機(jī)構(gòu)尺度綜合</p><p><b>　　3.1機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)：</b></p><p>　　健身球

17、檢驗(yàn)分類機(jī)原動(dòng)件采用轉(zhuǎn)速為的電動(dòng)機(jī)。</p><p><b>　　減速器：</b></p><p><b>　　圖5 減速機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　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，固采用輪系來實(shí)現(xiàn)。</p>&l

18、t;p>　?。?.1）皮帶傳送：</p><p><b>　　圖6皮帶加速機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　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：</p><p>　　= (1)</p

19、><p>　　皮帶1與皮帶2的轉(zhuǎn)速與半徑成反比：</p><p>　　= (2)</p><p><b>　　齒輪系傳動(dòng)：</b></p><p>　　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

20、同軸連接，根據(jù)齒輪系傳動(dòng)原理有：</p><p><b>　　(3)</b></p><p><b>　　由上式可得：</b></p><p>　　= (4)</p><p><b>　　直齒錐齒輪：</b></p>&

21、lt;p>　　圖7 直尺錐齒輪傳動(dòng)</p><p>　　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：</p><p>　　= (5)</p><p>　　=

22、 (6)</p><p>　　由凸輪8與直齒錐齒輪同軸傳動(dòng)有：</p><p>　　= (7)</p><p>　　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：</p&

23、gt;<p>　　同時(shí)，齒輪4與齒輪7是同軸傳動(dòng)，故</p><p><b>　　則</b></p><p>　　根據(jù)公式(4)可以得出：</p><p>　　因此由上兩式可以得出:</p><p>　　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)</p><p>&l

24、t;b>　　故我們得出:</b></p><p><b>　　,,</b></p><p>　　考慮到齒輪大小與傳動(dòng)的合理性，經(jīng)過比較設(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：</p><p><b>　　表1 皮帶輪參數(shù)</b></p><p><b>

25、　　表2 各齒輪參數(shù)</b></p><p>　　齒輪1，2的幾何尺寸計(jì)算</p><p>　　凸輪推桿滑塊與料槽、檢料裝置</p><p><b>　　凸輪推桿滑塊</b></p><p><b>　　圖8檢料裝置運(yùn)動(dòng)圖</b></p><p>　　如圖8所示

26、，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：</p><p>　　滑塊1

27、、2的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖9所示：</p><p>　　圖9 滑塊1運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖</p><p><b>　　滑塊2運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖</b></p><p>　　基圓半徑，角速度ω，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：</p><p><b>　　ω==</b></

28、p><p>　　設(shè)計(jì)該凸輪的基圓半徑與到：</p><p>　　則凸輪1和凸輪2進(jìn)程運(yùn)動(dòng)圖如圖10所示：</p><p>　　圖10 凸輪1進(jìn)程運(yùn)動(dòng)圖</p><p><b>　　凸輪2進(jìn)程運(yùn)動(dòng)圖</b></p><p>　　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。</p>

29、<p>　　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。</p><p>　　圖11 凸輪1廓線設(shè)計(jì)圖</p><p><b>　　凸輪2廓線設(shè)計(jì)圖</b></p><p>　　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

30、程的同時(shí)滑塊與桿一同下降，回到起點(diǎn)。</p><p>　?。?）檢料裝置與收集箱</p><p><b>　　圖12 檢料裝置圖</b></p><p>　　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)過料道

31、尺寸檢測(cè)，設(shè)計(jì)軌道與水平夾角為：</p><p><b>　　=30°</b></p><p>　　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： </p><p>　　表3 檢料裝置料道尺寸</p><p>　　設(shè)置滑塊軌道有關(guān)尺寸為：</p><p>　　3.2 進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：<

32、/p><p><b>　　(1)進(jìn)料機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　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。</p><p><b>　　圖13 進(jìn)料裝置</b></p><p>　　圖14 進(jìn)料裝置送料凸輪</p&g

33、t;<p><b>　　（2)料槽裝置</b></p><p>　　圖15 料槽裝置簡圖</p><p>　　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(dòng)性下降。所以，30

34、°＜＜45°。</p><p>　　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；但也不宜過大，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。</p><p>　　考慮到待測(cè)球在漏口堵塞情況，設(shè)置了如圖16的振蕩器裝置</p><p><b>　　圖16 振蕩器簡圖</b><

35、;/p><p>　　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。</p><p>　?。?）進(jìn)料推桿滑塊與檢料推桿滑塊的協(xié)調(diào)</p><p>　　為了能夠保證進(jìn)料

36、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，如下示意圖所示：</p><p>　　圖17 進(jìn)料推桿滑塊與檢料推桿滑塊協(xié)調(diào)進(jìn)程示意圖</p><p>　　如圖中所示意，進(jìn)程與進(jìn)程要求相等，即：</p><p>　　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

37、夠按照預(yù)想的路程進(jìn)行檢料。</p><p>　　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。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>　　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)過程中我們學(xué)到了不少東西，得到了很好的

38、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)以致用，并且提高了我們對(duì)CAD畫圖，Word文檔排版編輯的能力以及諸多方面的能力，這次設(shè)計(jì)是個(gè)綜合性設(shè)計(jì)。在這次課程設(shè)計(jì)的過程中，我們真正體會(huì)到了設(shè)計(jì)工作的嚴(yán)謹(jǐn)性和自己很多方面知識(shí)的不足。在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我們受益匪淺。