械原理課程設計-健身球自動檢驗分類機設計.doc

1目錄緒論機械原理課程設計任務書.20.1設計題目及原始數據.30.2設計方案提示.30.3設計任務.3一、設計要求.41.1功能要求.41.2工作原理.41.3工藝流程圖.4二、機械系統(tǒng)的選擇及比較.52.1電動機的選擇及比較.52.2傳動機構的選擇及比較.62.3執(zhí)行機構的選擇及比較.7三、繪制機構系統(tǒng)運動轉換圖和形態(tài)學距陣.113.1功能轉換圖.113.2.形態(tài)學矩陣.12四、健身球檢驗分類工作原理及工藝動作流程圖.124.1健身球檢驗分類機工作流程.124.2機械系統(tǒng)運動方案簡圖.134.3健身球檢驗分類機的基本組成.13五、機器基本組成應用及尺寸設計.135.1電動機.135.2減速器.135.3傳動裝置.145.4凸輪推桿滑塊.175.5檢驗裝置與接料裝置.195.6進料機構設計.195.7各機構的運動循環(huán)圖.21六、偏置曲柄滑塊的運動分析.216.1構件的基本尺寸.216.2連桿機構的運動分析流程圖.226.3編寫程序.23七、方案分析與評價.277.1優(yōu)點.277.2缺點.277.3改進.27八、參考文獻.28九、總結.29附錄一.30附錄二.31附錄三.32附錄四.332機械原理課程設計任務書1.1設計題目及原始數據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。健身球直徑范圍為4046mm，要求分類機將健身球按直徑的大小分為三類：第一類：4042；第二類：4244；第三類：4446。其他技術要求見下表：健身球分類機設計數據表方案號電動機轉速（r/min）生產率（檢球速度）（個/min）B960101.2設計方案提示健身球自動檢驗分類機是創(chuàng)造性較強的一個題目，可以有多種運動方案實現。一般的思路在于：1.球的尺寸控制可以靠三個不同直徑的接料口實現。例如：第一個接料口直徑為42mm，中間接料口直徑為44mm，而第三個接料口直徑稍大于46mm。使直徑小于（等于）42mm的球直接落入第一個接料口，直徑大于42mm的球先卡在第一個接料口，然后由送料機構將其推出滾向中間接料口。以此類推。2.球的尺寸控制還可由凸輪機構實現。3.此外，需要設計送料機構、接料機構、間歇機構等?？捎汕瑝K機構、槽輪機構等實現。1.3設計任務1.健身球檢驗分類機一般至少包括凸輪機構，齒輪機構在內的三種機構；2.設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配，并在圖紙上畫出傳動系統(tǒng)圖；3.圖紙上畫出健身球檢驗分類機的機構運動方案簡圖和運動循環(huán)圖；4.圖紙上畫凸輪機構設計圖（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。盤狀凸輪用電算法設計，圓柱凸輪用圖解法設計；35.設計計算其中一對齒輪機構；6.編寫設計計算說明書；7.可進一步完成：凸輪的數控加工，健身球檢驗分類機的計算機演示驗證等。4一、設計要求1.1功能要求具體設計要求如下：健身球檢驗分類機能夠實現進球、送球、檢測球、接球的一體化功能。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。健身球直徑范圍為4046mm，要求分類機將健身球按直徑的大小分為三類。1.40mm第一類42mm2.42mm第二類44mm3.44mm第三類46mm1.2工作原理健身球檢驗分類機的工作原理是由進料機構、送料機構、檢驗機構、接料機構以及電動機組成。進料機構是持定量的健身球，以直線、間歇的運動過程進球；送料機構是在往復直線運動過程中，運用曲柄滑塊或者凸輪推桿是健身球能持續(xù)定量的進入工作臺相對應的小槽內，讓健身球每6秒鐘進入一個，使工作持續(xù)穩(wěn)定進行；檢驗機構是由上往下直徑分別為42mm、44mm、47mm小槽，根據小球能通過而大球不能通過的原理，健身球先通過直徑為40-42mm的第一個孔，如果不能滾入，則通過直徑為42-44mm的第二個孔和直徑為4446mm的第三個孔，依次類推，直至用檢驗機構來完成對所有球的檢驗和分離；接料機構是在運用接球通道將分類掉下來球通過滾槽進入指定的裝置，然后再用接球儀器將球接住。1.3工藝流程圖健身球檢驗分類機的工作系統(tǒng)進料機構送料機構接料機構檢驗機構持定量健身球，以直線、間歇的進球運用曲柄滑塊或者凸輪推桿是健身球能持續(xù)定量的進入工作臺相對應的小槽內，讓健身球每6秒鐘進入一個，使工作持續(xù)穩(wěn)定進行健身球間歇得掉下來，尺寸不同球將通過不同的小槽精確檢驗，直至完成檢驗運用接球通道將分類掉下來球通過滾槽進入指定的裝置5二、機械系統(tǒng)的選擇機械系統(tǒng)通常由一般由原動機、傳動裝置和工作機（有時又稱執(zhí)行機構）三部分組成如圖：圖211減速器2聯(lián)軸器3電動機2.1電動機的選擇2.1.1選擇電動機類型發(fā)動機是機器中運動和動力的來源，其種類很多，有電動機、汽油機、菜油機、液壓機、汽動馬達等。電動機結構簡單、工作可靠、控制方便、維護容易，一般機械上大多數是均采用電動機驅動。電動機已經是系列化了，通常由專門的工廠按標準系列成批或大量生產。機械設計中應根據工作的載荷、工作的要求、工作的環(huán)境、安裝的要求及尺寸、重量有無特殊限制等條件，從產品目錄中選擇電動機的類型和結構形式、容量和轉速，確定具體的型號。2.1.2選定電動機的容量電動機的容量選得合適與否，對電動機的工作和經濟性都有影響。當容量小于工作要求時，電動機不能保證工作裝置的正常的工作，或使用電動機因長期的過載而過早損壞；容量過大則電動機的價格高，能量不能充分利用，且常常不在滿載下運行，其效率和功率的因數都較低，造成浪費。電機的容量的主要由電動機的運行時的發(fā)熱情況決定，而發(fā)熱又與其工作情況決定。工作機所需工作功率wP，應由機器工作阻力和運動參數計算得來的，可按下式計算：KwTnPw95506其中：T工作機的阻力矩，mmN；n工作機的轉速，min/r；傳動裝置的總效率0組成傳動裝置的各部分運動副效率之積，即n3210其中：123分別為軸承、齒輪、斜齒輪的傳動效率。經過綜合考慮決定選用Y132M26型號電動機，它傳動平穩(wěn)，操作方便，效率高。2.2傳動機構的選擇及比較機械系統(tǒng)中的傳動機構是把原動機輸出的機械能傳遞給執(zhí)行機構并實現能量的分配、轉速的改變及運動形式的改變的中間裝置。傳動機構最常見的有齒輪傳動、帶傳動、蝸桿傳動等。他們的特點如表1特點壽命應用齒輪傳動承載能力和速度范圍大；傳動比恒定，采用衛(wèi)星傳動可獲得很大傳動比，外廓尺寸小，工作可靠，效率高。制造和安裝精度要求高，精度低時，運轉有噪音；無過載保護作用取決于齒輪材料的接觸和彎曲疲勞強度以及抗膠合與抗磨損能力金屬切削機床、汽車、起重運輸機械、冶金礦山機械以及儀器等蝸桿傳動結構緊湊，單級傳動能得到很大的傳動比；傳動平穩(wěn)，無噪音；可制成自鎖機構；傳動比大、滑動速度低時效率低；中、高速傳動需用昂貴的減磨材料；制造精度要求高，刀具費用貴。制造精確，潤滑良好，壽命較長；低速傳動，磨損顯著金屬切削機床（特別是分度機構）、起重機、冶金礦山機械、焊接轉胎等帶傳動軸間距范圍大，工作平穩(wěn)，噪音小，能緩和沖擊，吸收振動；摩擦型帶傳動有過載保護作用；結構簡單，成本低，安裝要求不高；外廓尺寸較大；摩擦型帶有滑動，不能用于分度鏈；由于帶的摩擦起電，不宜用于易燃易爆的地方；軸和軸承上的作用力很大，帶的壽命較短帶輪直徑大，帶的壽命長。普通V帶3500-5000h金屬切削機床、鍛壓機床、輸送機、通風機、農業(yè)機械和紡織機械鏈傳動軸間距范圍大；傳動比恒定；鏈條組成件間形成油膜能吸振，對惡劣環(huán)境有一定的適應能力，工作可靠；作用在軸上的荷載小；運轉的瞬時速度不均勻，高速時不如帶傳動平穩(wěn)；鏈條工作時，特別是因磨損產生伸長以后，容易引起共振，因而需增設張緊和減振裝置與制造質量有關5000-15000h農業(yè)機械、石油機械、礦山機械、運輸機械和起重機械等7當原動機驅動主動輪時，由于帶與帶輪間的摩擦（或嚙合），便拖動從動輪一起轉動，并傳遞一定動力。帶傳動具有結構簡單、傳動平穩(wěn)、選價低廉以及緩沖吸振等特點，在近代機械中被廣泛應用。圖-帶傳動圖-鏈傳動但是齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不宜用于傳動距離過大的場合。蝸桿傳動的傳動比大，承載能力較齒輪低，常布置在傳動系統(tǒng)的高速級，以獲得較小的結構尺寸；同時，摩擦力大，發(fā)熱大。同時蝸桿傳動在嚙合處有相對滑動。當滑動速度很大，工作條件不夠良好時，會產生較嚴重的摩擦與磨損，從而引起過分發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化，因而摩擦損失較大，效率低。根據以上的分析比較，考慮減小噪聲、振動等方面的要求的工作條件可以得到，在此采用帶傳動。2.3執(zhí)行機構的選擇及比較2.3.1送料機構方案一：凸輪機構方案一：所采用的進料機構如圖31所示。其主要有進料槽、凸輪機構組成。當小球不斷的從進料槽中進入時，運用凸輪機構，用滑塊間歇的讓球進入，以不至于無法控制球的進入，最終球順著右邊的壁做自由落體運動,落在指定位置。設計要求：凸輪頂端處應稍微有點凹朝,以免最下面的球在上面的球的壓力下直接沖出工作臺,造成球進入速度不受限制。81進料槽2凸輪機構圖3-1方案一運動簡圖方案二：偏置曲柄滑塊機構方案二：所采用的進料機構如圖32所示。功能和方案一一樣，只是送料機構改變，將凸輪換成偏置曲柄滑塊機構。設計要求：有急回特性，球的正下方有一個微小的凹槽，使球下落在槽內不會自行滑動，且滑塊將球推出后，滑塊的后半部分能夠堵住進料口，不會使球往下落。1進料槽2對心滑塊機構圖3-2方案二運動簡圖方案的選擇兩種方案都能很好的完成規(guī)定的運動，對于凸輪機構，它可以是推桿得到各9種預期的運動規(guī)律，而且相應快速，機構簡單緊湊，但是易磨損，制造較困難。對于連桿機構，它壓力較小，承載能力較大，潤