機(jī)械原理健身球設(shè)計課程設(shè)計

1、機(jī)械原理課程設(shè)計說明書設(shè)計題目 健身球檢驗(yàn)分類機(jī)機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)06級(3)班設(shè)計者 指導(dǎo)老師 2009年1月4日目 錄一、題目 2二、設(shè)計題目及任務(wù).22.1 設(shè)計題目.22.2 設(shè)計任務(wù).22.3 設(shè)計提示.2三、健身球檢驗(yàn)分類機(jī)方案設(shè)計.33.1方案設(shè)想.33.2健身球檢驗(yàn)分類機(jī)工作原理.43.2.1 運(yùn)動方案簡圖 .43.2.2健身球檢驗(yàn)分類機(jī)的基本組成 .53.2.3健身球檢驗(yàn)分類機(jī)工作流程 .53.3機(jī)器基本組成應(yīng)用與尺寸設(shè)計.53.3.1電動機(jī) .63.3.2減速器 .63.3.3凸輪滑塊與料槽、檢料裝置.93.3.4進(jìn)料推桿滑塊與檢料推桿滑塊的協(xié)調(diào).14四

2、、方案分析與評價.144.1優(yōu)點(diǎn).144.2缺點(diǎn).154.3改進(jìn).15五、參考文獻(xiàn).15六、健身球檢驗(yàn)分類機(jī)裝配簡圖.16一、題目：健身球檢驗(yàn)分類機(jī)二、設(shè)計題目及任務(wù)2.1設(shè)計題目設(shè)計健身球自動檢驗(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。健身球直徑范圍為，要求分類機(jī)將健身球按直徑大小分為三類。直徑范圍為的為第一類，直徑范圍在的為第二類，直徑范圍在的為第三類。技術(shù)要求見下表表1 技術(shù)要求參數(shù)方案號電動機(jī)轉(zhuǎn)速/生產(chǎn)率（檢球速度）/(個/)9720102.2設(shè)計任務(wù)(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)

3、構(gòu)在類的三種機(jī)構(gòu)。(2)設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。(3)繪制健身球檢驗(yàn)分類機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案簡圖和運(yùn)動循環(huán)圖。(4)繪制凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計圖（包括位移曲線、凸輪輪廓線和從動件的初始位置）。要求確定運(yùn)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。盤狀凸輪解析法設(shè)計，圓柱凸輪用圖解法設(shè)計。(5)設(shè)計計算其中一對齒輪機(jī)構(gòu)。(6)編寫設(shè)計計算說明書。(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 計算機(jī)演示驗(yàn)證等。2.3設(shè)計提示健身球檢測分類機(jī)是創(chuàng)造性較強(qiáng)的題目，可以有多種運(yùn)動方案實(shí)現(xiàn)。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(shí)現(xiàn)。例如：第一個接料口的

4、之間直徑為，中間接料口的直徑為，而第三個接料口的直徑稍大于。使直徑小于的球直接落入第一個接料口，直徑大于的球先卡在第一個接料口，然后由送料機(jī)構(gòu)將其推出滾向中間接料口，依此類推。(2)球的尺寸控制還可以用凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。(3)此外，需要設(shè)計送料機(jī)構(gòu)、接料機(jī)構(gòu)、間歇機(jī)構(gòu)等，可由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)。三、健身球檢驗(yàn)分類機(jī)方案設(shè)計3.1方案設(shè)想方案一 我們認(rèn)為此檢驗(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，同時我們還得考慮到健身球是石料所做，故我們在檢驗(yàn)分類的同時應(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。圖1 方案一運(yùn)動簡圖 經(jīng)分析，我們認(rèn)為此方案接料裝置的速度不易于控制，故

5、我們放棄此方案，尋找便于控制的檢料裝置，如方案二。方案二我們將檢料機(jī)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計成可變動的檢測機(jī)構(gòu)，初步設(shè)想裝置如下圖：圖2方案二運(yùn)動簡圖我們認(rèn)為該方案的正好彌補(bǔ)了方案一的不足，方便而簡單地對健身球進(jìn)行檢測，同時也能夠?qū)⑺土蠙C(jī)構(gòu)里的滑塊與檢測機(jī)構(gòu)里的滑塊統(tǒng)一起來運(yùn)動。在上滑塊將球抵出的同時下滑塊上邊緣也正好抵達(dá)料道1的口緣處，向下運(yùn)動時對球進(jìn)行檢測分類。3.2健身球檢驗(yàn)分類機(jī)工作原理3.2.1運(yùn)動方案簡圖圖3 健身球檢驗(yàn)分類機(jī)運(yùn)動方案簡圖1,2,3,4直齒輪 5，6錐齒輪 7，8凸輪 9彈簧 10振蕩器11料槽 12，13帶輪 14，15推桿3.2.2健身球檢驗(yàn)分類機(jī)的基本組成(詳見附圖

6、)(1)電動機(jī)(2)減速器(3)凸輪滑塊(4)料槽(5)振蕩器(6)檢料箱體(7)收集箱(8)皮帶輪(9)直齒錐3.2.3健身球檢驗(yàn)分類機(jī)工作流程將待測健身球放入料槽中通過導(dǎo)管將料槽中的小球在震蕩器的作用下引入帶凹槽的導(dǎo)軌中電機(jī)通過變速器帶動凸輪滑塊2推動健身球健身球在滑塊2推動的作用下由導(dǎo)軌進(jìn)入檢料裝置口健身球由滑塊1引入檢料裝置，并跟隨滑塊1緩慢向下移動，進(jìn)入各自的合適的軌道中 不同類型的健身球沿各自的軌道進(jìn)入不同的收集箱中 圖4 檢驗(yàn)分類機(jī)工作流程圖3.3機(jī)器基本組成應(yīng)用與尺寸設(shè)計3.3.1電動機(jī)本健身球檢驗(yàn)分類機(jī)原動件采用轉(zhuǎn)速為的交流電動機(jī)。3.3.2減速器圖5 減速裝置本分類裝置采用

7、圖5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(shí)現(xiàn)。(一)皮帶傳送：圖6 皮帶減速機(jī)構(gòu)如圖6所示為皮帶減速機(jī)構(gòu)，帶輪1連接原動件轉(zhuǎn)速為的交流電動機(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)皮帶傳動原理有：= (1)皮帶1與皮帶2的轉(zhuǎn)速與半徑成反比：= (2)(二)齒輪系傳動：如圖5所示，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(jù)齒輪系傳動原理有： (3)由上式可得：= (4)(三)直齒錐齒輪：圖7 錐齒輪嚙合簡圖如圖

8、7所示，直齒輪4與直齒錐齒輪5、凸輪7（見圖7）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（見附圖），根據(jù)齒輪傳動原理有：= (5)= (6)由凸輪8與直齒錐齒輪同軸傳動有：= (7)根據(jù)提供的原動件轉(zhuǎn)速為的交流電動機(jī)與課程設(shè)計要求，在的前提下，設(shè)計機(jī)器的生產(chǎn)率為10個/min,設(shè)計的凸輪滑塊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)凸輪轉(zhuǎn)動一圈完成一個健身球的檢測（3.3.3），可以得到凸輪8的轉(zhuǎn)速為：同時，齒輪4與齒輪7是同軸傳動，故則根據(jù)公式(4)可以得出：因此由上兩式可以得出: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)故我們得出:,考慮到齒輪大小與傳動的合理性，經(jīng)過比較設(shè)

9、計皮帶傳動結(jié)構(gòu)與齒輪系傳動結(jié)構(gòu)的相應(yīng)參數(shù)如表2、表3：表2 皮帶輪參數(shù)帶輪1帶輪2皮帶輪半徑（mm）100800表3 各齒輪參數(shù)模數(shù)(mm)壓力角()齒數(shù)(個)直徑(mm)分錐角()齒輪152020100/齒輪252060300/齒輪352020100/齒輪452060300/直齒錐5，65204020090一對齒輪與一對直齒錐齒輪嚙合如圖8所示： 圖8 直齒輪、錐齒輪嚙合簡圖3.3.3凸輪推桿滑塊與料槽、檢料裝置(一)凸輪推桿滑塊與檢料裝置、收集箱：(1)凸輪推桿滑塊圖9 檢料裝置運(yùn)動圖如圖9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(jī)構(gòu)。凸輪尺寸的設(shè)計基于該機(jī)構(gòu)從動

10、件的運(yùn)動規(guī)律，由于凸輪7與凸輪8的轉(zhuǎn)速相同，設(shè)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(jìn)入相應(yīng)尺寸料道，建立滑塊1與滑塊2的同步運(yùn)動機(jī)制，根據(jù)檢料裝置的尺寸設(shè)計（見表4），可建立滑塊1與滑塊2的運(yùn)動規(guī)律圖：滑塊1、2的運(yùn)動規(guī)律如圖10所示：圖10 從動件運(yùn)動規(guī)律圖基圓半徑，角速度，從動件的運(yùn)動規(guī)律如圖10，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。由齒輪4與凸輪7同軸傳動有：=設(shè)計該凸輪的基圓半徑與到： 則凸輪進(jìn)程運(yùn)動圖如圖11所示：圖11 凸輪進(jìn)程運(yùn)動圖按對心平板直動從動件盤形凸輪作出廓線理論廓線。圖12 圖輪廓線設(shè)計圖凸輪7與桿1、滑塊1構(gòu)成凸輪滑塊傳動機(jī)構(gòu)，在凸輪7的帶動下，滑塊1由于桿1

11、的約束做圖9所示的運(yùn)動，設(shè)計滑塊1為金屬滑塊，在重力的作用下，保證凸輪回程的同時滑塊與桿一同下降，回到起點(diǎn)。(2)檢料裝置與收集箱圖13 檢料裝置圖在檢料箱體中，滑塊1的軌道中設(shè)有待測球出口料道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，接著檢測中球，大球最后檢測，料道尺寸設(shè)計稍大于，為了使球能夠快速穩(wěn)定地經(jīng)過料道尺寸檢測，設(shè)計軌道與水平夾角為：=根據(jù)課題設(shè)計要求可設(shè)置相應(yīng)尺寸大小如表4：表4 檢料裝置料道尺寸料道1料道2料道3料道直徑（mm）424447設(shè)置滑塊軌道有關(guān)尺寸為： (二)進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)計：(1)凸輪推桿滑塊圖14 進(jìn)料機(jī)構(gòu)簡圖如圖14所示，凸輪8與直齒錐齒輪6同

12、軸傳動，凸輪8與凸輪7具有相同的轉(zhuǎn)速，由于設(shè)計滑塊1與滑塊2同步進(jìn)程機(jī)制，所以凸輪8與凸輪7尺寸相同，滑塊1與滑塊2的運(yùn)動規(guī)律也相同，運(yùn)動規(guī)律如圖10所示。所以 為了防止滑塊與料槽底部產(chǎn)生摩擦，設(shè)置其上平面與料槽底部的距離。凸輪8與滑塊2、桿2構(gòu)成凸輪滑塊機(jī)構(gòu)，由于滑塊水平滑動，設(shè)置如圖12所示的彈簧回程機(jī)制。在進(jìn)料機(jī)構(gòu)的表平面，為了防止健身球掉下時偏離送料路線，所以我們在平面表面設(shè)置了如下圖15的弧形凹槽，其半徑約為。同時，我們在平面以及滑塊1、2的表面鋪設(shè)一層表面具有一定光滑性的海棉，以防止健身球損壞。圖15 進(jìn)料機(jī)構(gòu)表面圖(2)料槽裝置圖16 料槽裝置簡圖如圖16所示為料槽結(jié)構(gòu)，其中槽體

13、的高度可根據(jù)待測球數(shù)量適度調(diào)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，。對于導(dǎo)管直徑，為了保證良好的流動性應(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?？紤]到待測球在漏口堵塞情況，設(shè)置了如圖17的振蕩器裝置：圖17 振蕩器簡圖為了防止料槽中，健身球堵塞，本裝置使用了如圖15所示的解卡振蕩器。本振蕩器使用電動機(jī)2來帶動偏心輪1轉(zhuǎn)動，由于偏心輪質(zhì)心偏離轉(zhuǎn)動中心，因此產(chǎn)生振動的效果。把解卡振

14、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(qiáng)，很大程度的減小了健身球被卡住的幾率。3.3.4進(jìn)料推桿滑塊與檢料推桿滑塊的協(xié)調(diào)為了能夠保證進(jìn)料機(jī)構(gòu)在將健身球送出的同時，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：圖18 進(jìn)料推桿滑塊與檢料推桿滑塊協(xié)調(diào)進(jìn)程示意圖如圖中所示意，進(jìn)程與進(jìn)程要求相等，即：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，其能夠按照預(yù)想的路程進(jìn)行檢料。 為了避免因運(yùn)動而逐漸產(chǎn)生更大的誤差，我們預(yù)先設(shè)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。四、健身球檢測分類機(jī)分析與評價4.1 優(yōu)點(diǎn)(1)設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，能耗低；(2)設(shè)計制造簡單；(3)使用解卡振蕩器，很大程度上減小健身球互卡的幾率；(4)傳送帶靠摩擦力工作，傳動平穩(wěn)，能緩沖吸震，噪聲小。4.2 缺點(diǎn)(1)由于機(jī)械機(jī)構(gòu)簡單，故精確度不高；(2)振蕩器的時候加劇了健身球之間的相互碰撞，同時使機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的噪音加大