機械原理課程設計----健身球自動檢驗分類機

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　第1章 設計任務1</p><p><b>　　1.1設計題目1</b></p><p><b>　　1.2設計要求1</b></p><p>　　第2章 機械運動方案的設計及分析決策2</p>

2、<p>　　2.1方案設計及分析2</p><p><b>　　2.2工作原理3</b></p><p><b>　　2.3工作流程4</b></p><p>　　第3章 機構尺度綜合5</p><p>　　3.1機構尺寸設計5</p><p>　　3

3、.2進料機構設計11</p><p><b>　　設計小結14</b></p><p><b>　　參考書目15</b></p><p><b>　　第1章 設計任務</b></p><p><b>　　1.1 設計題目</b></p>

4、<p>　　1）設計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（包括進料、送料、檢測、接料）自動完成。</p><p>　?。?）健身球直徑范圍為φ40~46mm，要求分類機將健身球按直徑的大小分為三類。</p><p>　?。?）直徑范圍在φ40~42mm的為第一類，直徑范圍在φ42~44mm的為第二類，直徑范圍在φ

5、44~46mm的為第三類。</p><p>　?。?）使用壽命10年，每年300工作日，每日工作16個小時；</p><p>　?。?）在滿足行程的條件下，要求推送機的效率高（推程最大壓力角小于35度），結構緊湊，震動噪音小。</p><p>　　電動機轉速720，生產率10(個/)。</p><p><b>　　1.2 設計要求&

6、lt;/b></p><p>　　(1)健身球檢驗分類機一般至少包括凸輪機構、齒輪機構在內的兩種機構。</p><p>　　(2)設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。</p><p>　　(3)繪制健身球檢驗分類機的機構運動方案簡圖。</p><p>　　(4)繪制凸輪機構設計圖（包括位移曲線、凸輪輪廓線和從動件的初始位置）。</p&

7、gt;<p>　　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曲率半徑，確定</p><p><b>　　凸輪廓線。</b></p><p>　　(5)設計計算其中一對齒輪機構。</p><p>　　(6)編寫設計計算說明書。</p><p>　　第2章 機械運動方案的設計與分析決策</p&g

8、t;<p><b>　　2.1方案設計</b></p><p><b>　　方案一:</b></p><p>　　我們認為此檢驗分類機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注意到避免健身球損壞。我們提出了如下圖的裝置運動。</p><p>&

9、lt;b>　　圖1運動簡圖</b></p><p>　　經分析，認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 運動簡圖 </b></p><p>　　經分析，認為此方案接料

10、裝置過于繁瑣，故放棄此方案，尋找結構簡單的檢料裝置。</p><p><b>　　方案三</b></p><p><b>　　圖3 運動簡圖</b></p><p>　　該方案的正好彌補了方案一、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料道1的口緣處，向下運動時對球進行檢測分類。</p><

11、;p><b>　　工作原理</b></p><p>　　健身球檢驗分類機工作原理：</p><p><b>　　圖4 運動方案簡圖</b></p><p>　　1,2,3,4—直齒輪 5，6—錐齒輪 7，8—凸輪 9—彈簧 10—振蕩器</p><p>　　11—料槽 1

12、2，13—帶輪 14，15—推桿</p><p><b>　　1 、優(yōu)點：</b></p><p>　　(1)設計結構簡單，能耗低；</p><p>　　(2)設計制造簡單；</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

13、工作，傳動平穩(wěn)，能緩沖吸震，噪聲小。</p><p><b>　　2 、缺點：</b></p><p>　　(1)由于機械機構簡單，故精確度不高；</p><p>　　(2)振蕩器的時候加劇了健身球之間的相互碰撞，同時使機械運轉的噪音加大；</p><p><b>　　3 、改進</b></p

14、><p>　　(1)可通過精確的調整振蕩器的頻率，從而減小噪音； (2)使用摩擦系數較小的導軌，提高選擇精度。</p><p>　　2.2工作流程 </p><p>　　第3章 機構尺度綜合</p><p><b>　　3.1機構尺寸設計</b></p><p&g

15、t;<b>　　電動機：</b></p><p>　　健身球檢驗分類機原動件采用轉速為的交流電動機。</p><p><b>　　減速器：</b></p><p><b>　　圖5 減速機構</b></p><p>　　此分類機采用如圖所示的減速器，由傳送帶和齒輪系構成的減速

16、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。</p><p>　?。?.1）皮帶傳送：</p><p><b>　　圖6皮帶加速機構</b></p><p>　　如圖所示為皮帶減速機構，帶輪1連接原動件轉速為的交流電動機，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，根據皮帶傳動原理有：<

17、;/p><p>　　= (1)</p><p>　　皮帶1與皮帶2的轉速與半徑成反比：</p><p>　　= (2)</p><p><b>　　齒輪系傳動：</b></p><p>　　如圖5所

18、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，根據齒輪系傳動原理有：</p><p><b>　　(3)</b></p><p><b>　　由上式可得：</b></p><p>　　= (4)<

19、/p><p><b>　　直齒錐齒輪：</b></p><p>　　圖7 直尺錐齒輪傳動</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，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），根據齒輪傳動原理有：</p><p>　　=

20、 (5)</p><p>　　= (6)</p><p>　　由凸輪8與直齒錐齒輪同軸傳動有：</p><p>　　= (7)</p><p>　　根據提供的原動件轉速為的交流電動機與課程設計要求，在的前提下，設計機器的

21、生產率為10個/min,設計的凸輪滑塊結構實現凸輪轉動一圈完成一個健身球的檢測，可以得到凸輪8的轉速為：</p><p>　　同時，齒輪4與齒輪7是同軸傳動，故</p><p><b>　　則</b></p><p>　　根據公式(4)可以得出：</p><p>　　因此由上兩式可以得出:</p><

22、p>　　根據1比72的比例關系，我們選取適當的皮帶輪半徑和齒輪齒數</p><p><b>　　故我們得出:</b></p><p><b>　　,,</b></p><p>　　考慮到齒輪大小與傳動的合理性，經過比較設計皮帶傳動結構與齒輪系傳動結構的相應參數如表1、表2：</p><p>&

23、lt;b>　　表1 皮帶輪參數</b></p><p><b>　　表2 各齒輪參數</b></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檢料裝置運動圖</b><

24、/p><p>　　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構。凸輪尺寸的設計基于該機構從動件的運動規(guī)律，由于凸輪7與凸輪8的轉速相同，設計滑塊2將待測球推入檢測裝置的同時，滑塊1在的高度接入待測球進入相應尺寸料道，建立滑塊1與滑塊2的同步運動機制，根據檢料裝置的尺寸設計（見表3），可建立滑塊1與滑塊2的運動規(guī)律圖：</p><p>　　滑塊1、2的運動規(guī)律如圖

25、9所示：</p><p>　　圖9 推桿運動規(guī)律圖</p><p>　　基圓半徑，角速度ω，從動件的運動規(guī)律如圖11，設計該凸輪輪廓曲線。由齒輪4與凸輪7同軸傳動有：</p><p><b>　　ω==</b></p><p>　　設計該凸輪的基圓半徑與到：</p><p>　　則凸輪進程運動圖如

26、圖10所示：</p><p>　　圖10 凸輪進程運動圖</p><p>　　按對心平板直動從動件盤形凸輪作出廓線—理論廓線。</p><p>　　圖11 凸輪廓線設計圖</p><p>　　凸輪7與桿1、滑塊1構成凸輪滑塊傳動機構，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，設計滑塊1為金屬滑塊，在重力的作用下，保證凸輪回程的同

27、時滑塊與桿一同下降，回到起點。</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置，小球先檢測，接著檢測中球，大球最后檢測，料道尺寸設計稍大于，為了使球能夠快速穩(wěn)定地經過料道尺寸檢

28、測，設計軌道與水平夾角為：</p><p><b>　　=30°</b></p><p>　　根據課題設計要求可設置相應尺寸大小如表4： </p><p>　　表3 檢料裝置料道尺寸</p><p>　　設置滑塊軌道有關尺寸為：</p><p>　　3.2 進料機構設計：</p&

29、gt;<p><b>　　(1)進料機構</b></p><p>　　為使送料機構能夠順利而方便的送料，進料口每次只能下一個原料球，并且在進料機構外壁加裝了振蕩裝置，使小球能順利落下。</p><p><b>　　圖13 進料裝置</b></p><p>　　圖14 進料裝置送料凸輪</p>

30、<p><b>　?。?)料槽裝置</b></p><p>　　圖15 料槽裝置簡圖</p><p>　　如圖15所示為料槽結構，其中槽體的高度可根據待測球數量適度調整。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

31、76;＜＜45°。</p><p>　　對于導管直徑，為了保證良好的流動性應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，造成導管的堵塞。</p><p>　　考慮到待測球在漏口堵塞情況，設置了如圖16的振蕩器裝置</p><p><b>　　圖16 振蕩器簡圖</b></p

32、><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。本振蕩器使用電動機2來帶動偏心輪1轉動，由于偏心輪質心偏離轉動中心，因此產生振動的效果。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，很大程度的減小了健身球被卡住的幾率。</p><p>　?。?）進料推桿滑塊與檢料推桿滑塊的協(xié)調</p><p>　　為了能夠保證進料機構在

33、將健身球送出的同時，檢料正好接住健身球，我們就將進料推桿滑塊與檢料推桿滑塊的進程協(xié)調統(tǒng)一起來，如下示意圖所示：</p><p>　　圖17 進料推桿滑塊與檢料推桿滑塊協(xié)調進程示意圖</p><p>　　如圖中所示意，進程與進程要求相等，即：</p><p>　　另外，在滑塊2的前端，我們認為可以留有在范圍內的距離差距，因為考慮到健身球的形狀以及其重力作用，其能夠按照

34、預想的路程進行檢料。</p><p>　　為了避免因運動而逐漸產生更大的誤差，我們預先設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。</p><p><b>　　設計小結</b></p><p>　　機械原理課程設計馬上就要結束了，雖然只有兩個星期的時間，但是在這次課程設計過程中我們學到了不少東西，得到了很好的鍛煉。

35、它不僅使我們平時所學的一些理論知識運用到了實際，培養(yǎng)了我們運用所學的基本理論和方法去發(fā)現、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械機構的認識，學會了利用程序分析設計各類凸輪機構，真正做到了學以致用，并且提高了我們對CAD畫圖，Word文檔排版編輯的能力以及諸多方面的能力，這次設計是個綜合性設計。在這次課程設計的過程中，我們真正體會到了設計工作的嚴謹性和自己很多方面知識的不足。剛開始，我們根本無從下手，好在有老師的耐心

36、講解和指導，我們才結合自己平時的理論基礎，一步一步地完成了這次課程設計。同時，這次設計更好地鍛煉了我們在處理問題時的團隊協(xié)調合作能力，培養(yǎng)了我們的團隊精神，對具體任務的分工協(xié)作精神?？傊?，在這次課程設計過程中，我們受益匪淺。我們相信通過越來越多的實踐體驗，我們一定能更好地掌握機械專業(yè)各方面的知識。</p><p><b>　　參考書目</b></p><p>　　[1

37、]孫桓，陳作模，葛文杰編著，《機械原理》，北京高等教育出版社，2006.5。</p><p>　　[2]牛鳴岐，王保民，王振甫編著，《機械原理課程設計手冊》，重慶大學出版社，2001.11。</p><p>　　[3] 王三民主編．機械原理與設計課程設計．北京：機械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[4] 鄒慧君主編．機械原理課程設計手冊．北京：高等教育出版

38、社，1998</p><p>　　[5] 陸鳳儀主編．機械原理課程設計．北京：機械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　[6] 孟彩芳編著．機械原理電算分析與設計．天津：天津大學出版社，2000</p><p>　　[7] 汪凱，涂國芳編．機械原理計算機輔助設計．廣州：華南理工大學出版社，1989</p><p>　　[8] 王知行，李瑰

39、賢編著．機械原理電算程序設計．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1992</p><p>　　[9] 鄭建榮編著．ＡＤＡＭＳ－虛擬樣機技術入門與提高．北京：機械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[10]孫桓,陳作模，機械原理，7版. 北京：高等教育出版社，2006.</p><p>　　[11]穆塔里夫 ，機械原理課程設計指導書.新疆大學.</p>