機械原理課程設計----健身球檢驗分類機

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　前言……………………………………………………………………3</p><p>　　第一章、設計題目與要求…………………………………………… 4</p><p>　　第二章、機構方案設計簡圖…………………………………………5第三章、原動機的選擇………………………………………………5

2、第四章、傳動比的分配………………………………………………7第五章、傳動機構的選擇與比較……………………8</p><p>　　第六章、執(zhí)行機構的選擇與比較……………………10</p><p>　　6.1 進料機構 …………………………………………………106.2 檢驗機構 …………………………………………………13</p><p>　　第七章、機械系統(tǒng)運動方

3、案的擬定與比較………………………… 16</p><p>　　第八章、機械系統(tǒng)運動循環(huán)圖………………………17</p><p>　　第九章、凸輪運動分析與設計……………………18</p><p>　　結束語 …………………………………………………………………20</p><p><b>　　附錄： </b></p&

4、gt;<p><b>　　前言</b></p><p>　　【摘要】 隨著科學技術、工業(yè)生產水平的不斷發(fā)展和人們生活條件的不斷改善，消費者的價值觀念變化很快，市場需求才出現(xiàn)多樣化的特征，機械產品的種類日益增多，例如，各種金屬切削機床、儀器儀表、重型機械、輕工機械、紡織機械、石油化工機械、交通運輸機械、海洋作業(yè)機械、鋼鐵成套設備、辦公設備、家用電器以及兒童玩具等等。同時，這些機械

5、產品的壽命周期也相應縮短。企業(yè)為了贏得市場，必須不斷開發(fā)符合市場需求的產品。新產品的設計與制造，其中設計是產品開發(fā)的第一步，是決定產品的性能、質量、水平、市場競爭力和經濟效益的最主要因素。機械產品的設計是對產品的功能、工作原理、系統(tǒng)運動方案、機構的運動與動力設計、機構的結構尺寸、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進行構思、分析和計算，并將其轉化為具體的描述以作為制造的工作過程。 當今世界，科學技術突飛猛進，知

6、識經濟已見端倪，綜合國力的競爭日趨激烈。國力的競爭，歸根結底是科技與人才的競爭。而機械原理課程設計是機械原理課程的一個重要實踐性教學環(huán)節(jié)，同時，又是機械類專業(yè)人才培養(yǎng)計劃中一個相對獨立的設計實踐，在培養(yǎng)學生的機械綜合設計能力及創(chuàng)新意識與能力</p><p>　　本次設計的是健身球分類機系統(tǒng)設計，以小見大，設計并不是門簡單的課程，它需要同學們理性的思維和豐富的空間想象能力。</p><p>

7、<b>　　設計要求</b></p><p>　　1. 設計健身球自動檢驗分類機，將不同直徑的健身球（石料）按直徑分類。檢測后送入各自制定的位置，整個工作過程（包括進料、送料、檢測、接料）自動完成。健身球直徑范圍φ40‐46mm，要求分類機將健身球按直徑大小分為三類</p><p>　?。?）Φ40 mm≤第一類≤φ42 mm（2） Φ42 mm <第二類≤φ

8、44 mm（3） Φ44 mm <第三類≤φ46 mm</p><p><b>　　2．設計任務</b></p><p>　　(1)健身球檢驗分類機構一般至少包括凸輪機構、</p><p>　　齒輪機構在內的三種機構</p><p>　　(2)設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。</p><p&g

9、t;　　(3)繪制健身球檢驗分類機構的運動方案簡圖和運動循環(huán)圖</p><p>　　(4)繪制凸輪機構設計圖（包括位移曲線、凸輪廓線和從動件的初始位置）。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，確定凸輪廓線。</p><p>　　(5)設計計算期中一對齒輪機構。</p><p><b>　　設計機構簡圖</b></p

10、><p>　　第三章 原動機的選擇</p><p><b>　　1. 原始數據</b></p><p>　　2. 原動機選擇主要參考條件：</p><p>　　（1）現(xiàn)場能源供應條件</p><p>　?。?）工作機載荷特性及工作制度</p><p>　　（3）工作機對啟動、平

11、穩(wěn)性、過載能力、調速</p><p>　　和控制能力等方面的要求。</p><p>　?。?）原動機是否工作可靠、操作與維修簡便，</p><p>　　是否需要防塵、防爆、防腐等</p><p>　　原動機的初始成本與運行維護費用</p><p>　　3. 原動機的性能比較。參考《機械原理課程設計指導書》表3.2<

12、;/p><p>　　健身球減員分類機屬于工業(yè)批量生產中的應用， 考慮實際場景，一般工廠用電220V以上，原動機易選用220v交流電動機，為減少噪音一般不用氣動機，從整個設計方案考慮，要達到高產率且減少減速過程機構，宜采用轉速較低的電動機。</p><p><b>　　原動機的選定 </b></p><p>　　綜上考慮，易采用在

13、220V交流電壓下工作電動機，轉速720r/min，預計生產率為20個/min。</p><p><b>　　傳動比的分配</b></p><p><b>　　確定總傳動比</b></p><p>　　原動機轉速 n原=720</p><p>　　凸輪轉速 nⅠ=20</p>

14、<p>　　工作軸轉速 nⅡ=5</p><p><b>　　所以總傳動比 </b></p><p>　　iⅠ= n原/ nⅠ=720/20=36</p><p>　　iⅡ= n原/ nⅡ=720/5=144</p><p><b>　　2．傳動比的分配</b></p&g

15、t;<p>　　將總傳動比i按各級傳動進行分配</p><p>　　i=i1i2i3…in </p><p>　　式中i1,i2,i3…in為各級傳動的傳動比。</p><p>　　傳動比分配的主要要求：</p><p>　　各級傳動比應在推薦范圍內選取（參見《機械原理課程設計指導書》附錄2）</p><

16、;p>　　使各級傳動的承載能力得到充分發(fā)揮，并使其結構尺寸協(xié)調勻稱</p><p>　　使各級傳動具有較小的外形尺寸，較小的重量和中心距</p><p>　　建議使用不可約分的傳動比，以避免某幾個齒輪的磨損過分集中，降低噪聲和震動</p><p>　　3．各級傳動比的分配表</p><p>　　傳動機構的選擇與比較</p>

17、<p>　　1. 傳動機構的選擇。</p><p>　　根據機械傳動過程中，傳動效率與傳遞能量的穩(wěn)定性與可靠性來合理選擇傳動機構</p><p>　　傳動機構按工作原理分類：有機械傳動、流體傳動和電力傳動三類。具體可參看《機械原理課程設計指導書》表3.3按工作原理的傳動分類及特點。</p><p>　　各種傳動機構的特點和特性參考《機械原理課程設計指導書

18、》附錄2</p><p>　　各種傳動機構傳動效率的比較參考《機械原理課程設計指導書》附錄3</p><p>　　設計方案中各級傳動的機構選擇</p><p><b>　　個別傳動機構的說明</b></p><p>　　為了實現(xiàn)較大的減速比，故在考慮時在3’，4機構處采用蝸輪蝸桿機構組合。而要使送料、接料和檢驗保持同步，

19、所以在檢料處采用槽輪機構，使得檢料時接料盤每轉1/4圈送進一個球。</p><p>　　執(zhí)行機構的選擇與比較</p><p><b>　　送料機構（簡圖）</b></p><p>　　送料要求:送球時要求一個一個地將球從料斗中送出檢驗。要達到生產率為20個/每分鐘，所以一分鐘內要從料斗里送出20個健身球到檢驗機構中。</p>&l

20、t;p>　　凸輪選擇：每分鐘要送出20個球，平均每3秒推出一個球，每個球的推出是間歇循環(huán)的，經過考慮，我們選用了凸輪機構與曲柄滑塊機構的組合來實現(xiàn)，通過凸輪的旋轉，推動推桿做周期性的往復運動，從而一起帶動送料滑塊每次來回送出一個球，每分鐘送出20個，達到預期生產率。</p><p>　　料斗的設計：料斗的設計要考慮落料是否順暢，由于健身球的材質是石料，所以我們設計的料斗采用了錐形漏斗形料斗。此料斗唯一會造成

21、的堵塞的現(xiàn)象是兩、三個球在同一平面內。如圖：</p><p>　　但由于石料球自身重力與機器的微小震動，加上出現(xiàn)這種絕對同平面的概率甚微，因此只要設計好料斗的斜度就不會產生堵塞狀況。料斗斜度的設計要根據球的直徑和重量來計算。計算如下：</p><p>　　f=uFN+Tcosθ</p><p>　　FN=mgcosθ+Tsinθ</p><p&g

22、t;<b>　　F=mgsinθ</b></p><p><b>　　F>f</b></p><p>　　mgsinθ>umgcosθ+uTsinθ+Tcosθ</p><p><b>　　T >mg</b></p><p>　　Sinθ>u(cosθ+

23、sinθ)+cosθ</p><p>　　即 (sinθ-cosθ)/(cosθ+sinθ)>u</p><p><b>　　θ>45°</b></p><p><b>　　其中 m為球的質量</b></p><p>　　u為石料與鐵的摩擦系數</p><p>　

24、　T是球與球之間的擠壓力</p><p>　　所以將料斗的斜度設計為 45度時即可保證球下落</p><p>　　堵塞的概率很小很小。當然不能保證100%的順暢</p><p>　　檢驗分類機構的設計。</p><p><b>　　檢驗原理</b></p><p>　　根據球的的不同直徑分為三類，

25、所以設置三個不同直徑的圓孔，分別為Φ42、Φ44、Φ46。用一個轉盤接料，并完成一個間歇運動，每個間歇運動進程為轉盤的1/4,在每一個間歇停頓時間內完成兩次檢測，當檢驗完成后不合適的則由下面的撐板轉動撐起球料再由接料轉盤轉動送到下一個檢驗口中檢測，機構原理圖見圖紙。</p><p><b>　　間歇機構的選擇</b></p><p>　　根據題目要求選擇三類球，每個球

26、只在三個孔中檢測后便可分類，每次檢驗時所作間歇運動行程角度為900，所以考慮采用槽輪機構（如圖）。而檢驗撐板的轉動為連續(xù)的，但要和槽輪轉動同周期，保證每轉動1/4圓周是同步的。因而帶動撐板的齒輪與帶動槽輪的齒輪同軸同轉速。</p><p>　　槽輪機構的設計參考《機械原理課程設計指導書》表4.4、4.5 。</p><p>　　由式（4-28）和圖4.9可求得中心距C，轉臂半徑r（即轉臂滾

27、子中心A到轉軸O1間的距離）和槽輪名義外圓半徑R之間的關系為</p><p><b>　?。?-28）</b></p><p>　　為防止高速運轉時的沖擊，常對槽輪的名義外圓半徑R給予修正，如圖4.9所示</p><p>　　RS=(R2+ρ2)1/2</p><p>　　式中：ρ—滾子半徑，一般取r/6。</p&

28、gt;<p>　　由圖4.9可知，槽輪的槽底半徑Rd<C-(r+ρ)。而在選取撥盤上鎖止弧半徑RH時，必須保證槽輪的外圓上有足夠的槽頂厚度h，一般取h為（0.6—0.8）ρ，但不得小于3mm。</p><p>　　RH可按槽輪的外圓半徑R選用，取RH=KHR,系數KH的選取可查表4.5。</p><p>　　表4.5系數KH的選取</p><p&g

29、t;<b>　　槽輪相關參數</b></p><p><b>　　槽輪槽數：4</b></p><p><b>　　轉臂滾子數j：1</b></p><p><b>　　特性系數k：1/3</b></p><p><b>　　運動系數i：1/4&

30、lt;/b></p><p>　　第七章 機械系統(tǒng)運動方案的擬定與比較</p><p><b>　　1.方案擬定</b></p><p>　　1）.不平行槽分類機構方案</p><p><b>　　2）板門機構方案</b></p><p>　　3）間歇轉盤機構方案<

31、;/p><p>　　2.方案的比較與選擇</p><p>　　方案（1）：由于每一個料球的尺寸差距小于2mm，可能由于球在滾動過程中的微小慣性沖擊而造成檢驗不準確</p><p>　　方案（2）：每個球的尺寸差距過小，上面中擋板的位移很小，很難控制小板順利打開，且該方案中同樣存在慣性沖擊。</p><p>　　方案（3）：該方案合理解決了球運動中

32、的慣性沖擊，并在檢驗時，每一個檢驗卡口處都進行兩次檢驗。整個過程保持定點定位同步進行</p><p>　　七．機械運動簡圖或進一步驗到的運動方案布置圖</p><p>　　第八章 機械系統(tǒng)運動循環(huán)圖</p><p>　　槽輪輪角 0° 90° 180° 270° 360°</p&g

33、t;<p>　　第九章 凸輪運動分析與設計</p><p><b>　?。?）推桿位移線圖</b></p><p>　　( 2 )　圖解法凸輪設計</p><p>　　《機械原理》教材92頁，根據工程實踐的經驗，推薦推程的許用壓力角為：移動推桿［α］＝３０°～３８°；當要求凸輪尺寸盡可能小時，可取［α］＝４５&

34、#176;．所以選定推桿壓力角［α］＝３０°．</p><p><b>　　r0</b></p><p><b>　　e=20mm</b></p><p><b>　　s=45sinδ</b></p><p><b>　　rr=10mm</b>&

35、lt;/p><p>　　( 2 ) 凸輪的繪制（由計算機AutoCAD完成）</p><p><b>　　結束語</b></p><p>　　經過一周的奮戰(zhàn)我的課程設計終于完成了。在沒有做課程設計以前覺得課程設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做課程設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。課程設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能

36、力的一種提高。通過這次課程設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次課程設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。 </p><p>　　這次課程設計我得到的題目是設計一個健身球檢驗分類機，由于理論知識的不足，再加上平時沒有什么設計經驗，一開始的時候有些手忙腳亂，不

37、知從何入手。在老師的諄諄教導，和同學們的熱情幫助下，使我找到了信心?，F(xiàn)在想想其實課程設計當中的每一天都是很累的，尤其是最后兩天，更是忙的不可開交。甚至有的同學選擇了一整天的學習畫圖找資料連飯都顧不得吃。其實正向老師說得一樣，設計所需要的東西都在書上了，當時自己老是想找到什么捷徑來完成這次任務。但是機械設計的課程設計沒有那么簡單，你想copy或者你想自己胡亂蒙兩個數據上去來騙騙老師都不行，因為你的每一個數據都要從機械設計書上或者機械設計手

38、冊上找到出處或有相關的計算過程。我因為這個就吃了不少的虧，比如在我設計健身球分類機裝配草圖時我沒有太注意相關尺寸，致使我設計的整體圖出現(xiàn)了較大的結構錯誤，間接導致了我以后的裝配圖的步履維艱。雖然種種困難我都已經克服，但是還是難免有些疏忽和遺漏的地方。完美總是可望而不可求的，不在同一個地方跌倒兩次才是最重要的。抱著這個心理我一步步走了過來，最終完成了我的任務?！　?lt;/p><p>　　在設計過程中培養(yǎng)了我的綜合運用

39、機械設計課程及其他課程理論知識和利用生產時間知識來解決實際問題的能力，真正做到了學以致用。在此期間我們同學之間互相幫助，共同面對機械設計課程設計當中遇到的困難，培養(yǎng)了我們的團隊精神。在這些過程當中我充分的認識到自己在知識理解和接受應用方面的不足，特別是自己的系統(tǒng)的自我學習能力的欠缺，將來要進一步加強，今后的學習還要更加的努力。本次課程設計不僅僅是對自己所學的知識的一次系統(tǒng)總結與應用，還是對自己能力的一次檢驗。在本次課程設計當中，天氣很熱

40、，許多同學都不顧這么熱的天認真設計，精神可嘉。在這次課程設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學，也非常感謝指導老師每天不辭辛勞給我們的指導。</p><p><b>　　【主要參考文獻】</b></p><p>　　《機械原理課程設計指導書》/裘建新主編/高等

41、教育出版社，2005.4</p><p>　　《機械原理》/劉會英，楊志強，張明勤/機械工業(yè)出版社，2007.5</p><p>　　《凸輪機構設計與應用創(chuàng)新》/石永剛，吳央芳/機械工業(yè)出版社，2007.8</p><p>　　《機械設計手冊》/《機械設計手冊》編員會/機械工業(yè)出版社，2007.3</p><p>　　《機械設計實用機構與裝置