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

1、目錄第 1章 設(shè)計(jì)任務(wù) .11.1設(shè)計(jì)題目 .11.2設(shè)計(jì)要求 .1第 2章 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)及分析決策.22.1方案設(shè)計(jì)及分析 .22.2工作原理 .32.3工作流程 .4第 3章 機(jī)構(gòu)尺度綜合 .53.1機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) .53.2進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .11設(shè)計(jì)小結(jié).14參考書(shū)目.15第1章設(shè)計(jì)任務(wù)1.1 設(shè)計(jì)題目1）設(shè)計(jì)健身球自動(dòng)檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)，將不同直徑尺寸的健身球（石料）按直徑分類(lèi)。檢測(cè)后送入各自指定位置， 整個(gè)工作過(guò)程（包括進(jìn)料、 送料、檢測(cè)、接料）自動(dòng)完成。（2）健身球直徑圍為 4046mm，要求分類(lèi)機(jī)將健身球按直徑的大小分為三類(lèi)。（3）直徑圍在 4042mm的為第一類(lèi)，直徑圍在 4244m

2、m的為第二類(lèi)，直徑圍在 44 46mm的為第三類(lèi)。（4）使用壽命 10 年，每年 300 工作日，每日工作16 個(gè)小時(shí)；（5）在滿(mǎn)足行程的條件下，要求推送機(jī)的效率高（推程最大壓力角小于 35 度），結(jié)構(gòu)緊湊，震動(dòng)噪音小。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 720 (r / min) ，生產(chǎn)率 10( 個(gè)/ min ) 。1.2 設(shè)計(jì)要求(1) 健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)一般至少包括凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)在的兩種機(jī)構(gòu)。(2) 設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。(3) 繪制健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖。(4) 繪制凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖（包括位移曲線(xiàn)、凸輪輪廓線(xiàn)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

3、率半徑，確定凸輪廓線(xiàn)。(5) 設(shè)計(jì)計(jì)算其中一對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)。(6) 編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。第 2 章 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與分析決策2.1 方案設(shè)計(jì)方案一 :我們認(rèn)為此檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)的主要用途就是將不同直徑大小的健身球分成三類(lèi)，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(lèi)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)。圖 1運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1、 2、 3檢驗(yàn)槽4軌跡凹槽方案 a所采用的健身球檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)如圖1所示。球?qū)⒙淙霗z驗(yàn)槽一上面,而分別是 3個(gè)直徑逐步增大的3個(gè)檢驗(yàn)槽 ,當(dāng)球在 1處無(wú)法進(jìn)入時(shí), 凸輪或曲柄機(jī)構(gòu)自動(dòng)會(huì)把球推到槽 2,無(wú)法進(jìn)入槽 2的球最終被推到槽 3.同時(shí)設(shè)計(jì)了軌跡凹槽 ,將更

4、有利與凸輪或曲柄機(jī)構(gòu)推球以及控制球的運(yùn)動(dòng)方向來(lái)進(jìn)入進(jìn)料槽設(shè)計(jì)要求：每個(gè)進(jìn)料槽口寬的大小不一樣，依次從小到大。每個(gè)槽口都將設(shè)計(jì)一個(gè)類(lèi)似倒體型的工作臺(tái)面 ,以使球更快的速度進(jìn)入槽 .方案二 :1凸輪2從動(dòng)輪圖 23、 4、 5檢驗(yàn)槽運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖6搖桿機(jī)構(gòu)7曲柄8進(jìn)球通道方案二所采用的健身球檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)如圖2 所示。它主要有凸輪、從動(dòng)輪、 檢驗(yàn)槽、搖桿機(jī)構(gòu)、曲柄機(jī)構(gòu)、進(jìn)球通道組成。當(dāng)小球從進(jìn)球通道進(jìn)入時(shí)，根據(jù)每個(gè)小球得直徑的不同，直徑最小的碰到擋板，直接進(jìn)入檢驗(yàn)槽3，直徑稍大的，進(jìn)不了槽3 就落下去了，碰到擋板就進(jìn)入槽4，直徑最大的只好再落下去，進(jìn)入槽5 中。設(shè)計(jì)要求： 每個(gè)進(jìn)料槽口寬的大小不一樣，依次從小

5、到大。擋板不管怎么運(yùn)動(dòng)，都要擋住落下來(lái)的健身球，使它們能間歇的進(jìn)入檢驗(yàn)槽。方案三圖 3 運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖該方案的正好彌補(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(lèi)。2.1工作原理健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)工作原理：圖 4 運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)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1 、優(yōu)點(diǎn)：(1) 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能耗低；(2) 設(shè)計(jì)制造簡(jiǎn)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(dòng)平穩(wěn)，能緩沖吸震，噪聲小。2 、缺點(diǎn)：(1) 由于機(jī)

6、械機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，故精確度不高；(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；3 、改進(jìn)(1) 可通過(guò)精確的調(diào)整振蕩器的頻率，從而減小噪音；(2) 使用摩擦系數(shù)較小的導(dǎo)軌，提高選擇精度。2.2 工作流程將待測(cè)健身球放入料槽中通過(guò)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(guò)變速器帶動(dòng)凸輪滑塊2 推動(dòng)健身球健身球在滑塊 2 推動(dòng)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(dòng)，進(jìn)入各自的合適的軌道中不同類(lèi)型的健身球沿各自的軌道進(jìn)入不同的收集箱中第 3 章 機(jī)構(gòu)尺度綜合3.1 機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)（ 1） 電動(dòng)機(jī)：健身球檢驗(yàn)分類(lèi)

7、機(jī)原動(dòng)件采用轉(zhuǎn)速為720r / min 的交流電動(dòng)機(jī)。（ 2） 減速器：圖 5減速機(jī)構(gòu)此分類(lèi)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(lái)實(shí)現(xiàn)。（2.1 ）皮帶傳送：圖 6 皮帶加速機(jī)構(gòu)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 n0 =720r / min 的交流電動(dòng)機(jī)，皮帶2 連接齒輪系中的齒輪1，皮帶 1 的半徑為 r1 ，皮帶 2的半徑為 r2 ，根據(jù)皮帶傳動(dòng)原理有：nr1 = n0(1)皮帶 1 與皮帶 2 的轉(zhuǎn)速與半徑成反比：nr1= r2(2)nr 2r1（2.2 ）齒輪系傳動(dòng)：如圖 5 所

8、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 與直齒錐同軸連接，根據(jù)齒輪系傳動(dòng)原理有：nz1nr 2nz2z1nz1z2nz3nz2(3)nz4z3nz3z4由上式可得：nz4= n0 r1z1 z3(4)r2 z2 z4（ 2.3 ） 直齒錐齒輪：654圖 7直尺錐齒輪傳動(dòng)如圖 7 所示，直齒輪 4 與直齒錐齒輪 5、凸輪 7（見(jiàn)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(jiàn)圖 4），根據(jù)齒輪傳動(dòng)原理有：nz5 = nz4(5)nz6 =

9、nz5(6)由凸輪 8 與直齒錐齒輪同軸傳動(dòng)有：n8 = nz6(7)根據(jù)提供的原動(dòng)件轉(zhuǎn)速為 n0720r / min 的交流電動(dòng)機(jī)與課程設(shè)計(jì)要求，在 n0 的前提下，設(shè)計(jì)機(jī)器的生產(chǎn)率為10 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：10 n8 n7 10r / minrad / s303同時(shí)，齒輪 4 與齒輪 7 是同軸傳動(dòng)，故nz4n7rad / s3則n0 720r / min72024rad / s30根據(jù)公式 (4) 可以得出：nz4r1z1z3 n024 r1z1z3 rad / sr2 z2 z4r2 z2 z4因此由上兩式可

10、以得出 :r1z1 z31r2 z2 z472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)r1z1z31111r2 z2 z483372故我們得出 :r28r1 , z23z1 , z43z3考慮到齒輪大小與傳動(dòng)的合理性， 經(jīng)過(guò)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：表 1皮帶輪參數(shù)帶輪 1帶輪 2皮帶輪半徑（ mm）100800表 2各齒輪參數(shù)模數(shù) （ mm）壓力角（°）齒數(shù)（個(gè)）直徑（ mm）分錐角（°）齒輪 152020100/齒輪 252060300/齒輪 352020100/齒輪 452060300/直齒輪 5,6520

11、4020090（ 3） 凸輪推桿滑塊與料槽、檢料裝置凸輪推桿滑塊圖 8 檢料裝置運(yùn)動(dòng)圖如圖 8 所示，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 h1 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， 根據(jù)檢料裝置的尺寸設(shè)計(jì)（見(jiàn)表3），可建立滑塊 1 與滑塊 2 的運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖：滑塊 1、2 的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖 9 所示：h/ mmh3h20t 1t 2t 3t 4t/s圖 9 推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖基圓半徑

12、r0 ，角速度，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(xiàn)。由齒輪 4 與凸輪 7 同軸傳動(dòng)有：= nz4 = rad / s303設(shè)計(jì)該凸輪的基圓半徑r0 與 t1 到 t 4 ：r0100mmt10.75st21.5st35.25 st 46s則凸輪進(jìn)程運(yùn)動(dòng)圖如圖10 所示：s/ mm45678s33s22104590315 360圖 10 凸輪進(jìn)程運(yùn)動(dòng)圖按對(duì)心平板直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪作出廓線(xiàn)理論廓線(xiàn)。12345678圖 11 凸輪廓線(xiàn)設(shè)計(jì)圖凸輪 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

13、作用下，保證凸輪回程的同時(shí)滑塊與桿一同下降，回到起點(diǎn)。（ 4）檢料裝置與收集箱圖 12 檢料裝置圖在檢料箱體中，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 46mm，為了使球能夠快速穩(wěn)定地經(jīng)過(guò)料道尺寸檢測(cè)，設(shè)計(jì)軌道與水平夾角為：=30°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：表 3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：h1 125mmh264.3mm h310mm h420mm3.2 進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：(1) 進(jìn)料機(jī)構(gòu)為

14、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。震蕩器圖 13進(jìn)料裝置圖 14進(jìn)料裝置 送料凸輪（2) 料槽裝置圖 15 料槽裝置簡(jiǎn)圖如圖 15 所示為料槽結(jié)構(gòu)，其中槽體的高度h 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(guò)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(guò)小，則球之間互相壓力增大，健身球流動(dòng)性下降。所以，30° 45°。對(duì)于導(dǎo)管直徑 d ，為了保證良好的流動(dòng)性 d 應(yīng)該大于最大球的直徑，并保證1 2mm的盈余空間；但也不宜過(guò)大，

15、過(guò)大尺寸的直徑d 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(cè)球在漏口堵塞情況，設(shè)置了如圖16 的振蕩器裝置圖 16 振蕩器簡(jiǎn)圖為了防止料槽中，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(lái)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。（ 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(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(lái)，如下示意圖所示：圖 17

16、 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 s1 與進(jìn)程 s2 要求相等，即：s1s2另外，在滑塊 2 的前端，我們認(rèn)為可以留有在 0 10mm 圍的距離差距，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(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。設(shè)計(jì)小結(jié)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(guò)程中我們學(xué)到了不少東西，得到了很好的鍛煉。 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

17、解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，而且，還使我們加深了對(duì)各類(lèi)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(lèi)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(huà)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(guò)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。剛開(kāi)始，我們根本無(wú)從下手， 好在有老師的耐心講解和指導(dǎo)，我們才結(jié)合自己平時(shí)的理論基礎(chǔ)， 一步一步地完成了這次課程設(shè)計(jì)。同時(shí)，這次設(shè)計(jì)更好地鍛煉了我們?cè)谔幚韱?wèn)題時(shí)的團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)合作能力，培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊(duì)精神，對(duì)具體任務(wù)的分工協(xié)作精神?？傊?，在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們受益匪淺。我們相信通過(guò)越來(lái)越多的實(shí)踐體驗(yàn)，我們一定能更好地掌握機(jī)械專(zhuān)業(yè)各方面的知識(shí)。參考書(shū)目1 桓，作模，文杰編著，機(jī)械原理，高等教育，2006.5。2 牛鳴岐，王保民，王振甫編著，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)，大學(xué)，2001.11。3 王三編機(jī)械原理與設(shè)