機械原理課程設計_健身球自動檢驗分類機講解

1、機械原理課程設計計算說明書設計題目：健身球檢驗分類機院系：工學院專業(yè)：機制班級：1301 班設計者：揭宗浩學號:20131168指導老師：林金龍日期：2015年6月16日目錄第1章設計任務 11.1設計題目 11.2設計任務 1第2章機械運動方案的設計及分析決策 22.1方案設計及分析 22.2工作原理 32.3工作流程 4第3章機構尺度綜合 53.1機構尺寸設計 53.2進料機構設計 11設計小結 14參考書目15第1章設計任務1.1設計題目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

2、徑范圍為 © 40© 46mm要求分類機將健身球按直徑的大小分為三類。1. © 40第一類W © 422. © 42第二類W © 443. © 44第三類W © 46其他技術要求見表1:表1健身球分類機設計數(shù)據(jù)方案號電動機轉速r/min生產(chǎn)率（檢球速度）個 /minA144020B96010C720151.2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(nèi)的三種機構。2. 設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。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

3、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。5. 設計計算其中一對齒輪機構。6. 編寫設計計算說明書。7. 學生可進一步完成：凸輪的數(shù)控加工，健身球檢驗分類機的計算機演示驗證等。 表2為設計任務分配表。表2學生編號123456789電動機轉速ABCABCABC生產(chǎn)率ABCBCACAB第2章機械運動方案的設計與分析決策2.1方案設計萬案一: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。

4、我們提出了如下圖的裝置運動。動簡圖經(jīng)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萬案一:圖2運動簡圖經(jīng)分析，認為此方案接料裝置過于繁瑣，故放棄此方案，尋找結構簡單的檢 料裝置 方案二圖3運動簡圖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。2.1工作原理健身球檢驗分類機工作原理:11祐46圖4運動方案簡圖1,2,3,4直齒輪5 ,6錐齒輪7 ,8凸輪9 彈簧10 震蕩器 11 料槽12 , 13帶輪14 , 15推桿1、優(yōu)點：(1) 設計結構簡單，能耗低；(2) 設計制造簡單；(

5、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。2、缺點：(1) 由于機械機構簡單，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，同時使機械運轉的噪音加 大;3、改進可通過精確的調(diào)整振蕩器的頻率，從而減小噪音；(2)使用摩擦系數(shù)較小的導軌，提高選擇精度。2.2工作流程將待測健身球放入料槽中通過導管將料槽中的小球在震蕩器的作用下引入帶凹槽的導軌中電機通過變速器帶動凸輪滑塊2推動健身球健身球在滑塊2推動的作用下由導軌進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，進入各自的合適的軌道中W同類型的健身

6、球沿各自的軌道進入不同白的收集箱中第3章機構尺度綜合3.1機構尺寸設計(1)電動機： 健身球檢驗分類機原動件采用轉速為1440r/min的電動機。(2)減速器：減速機構電動機TOT圖5減速機構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(xiàn)。(2.1 )皮帶傳送:如圖所示為皮帶減速機構，帶輪1連接原動件轉速為no =1440r/min的電動機，皮帶2連接齒輪系中的齒輪1,皮帶1的半徑為ri ,皮帶2的半徑為r2，根據(jù)皮帶傳動原理有:(1)nr1 = no皮帶1與皮帶2的轉速與半徑成反比:nr1 =2n2

7、A(2.2 )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：n z2 _ K山1Z2nz3 二 nz2n Z4 _ Z3nz3Z4由上式可得:n z4 =(2.3)直齒錐齒輪:56圖7直尺錐齒輪傳動如圖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(jù)齒輪傳動原理有:nz5 = nz4nz6 = nz5由凸輪8與直齒錐齒輪同軸傳動有:ns= nz6根據(jù)提供的原動件轉速為no =1440

8、r/min的電動機與課程設計要求，在no的前提下，設計機器的生產(chǎn)率為20個/min,設計的凸輪滑塊結構實現(xiàn)凸輪轉動圈完成一個健身球的檢測，可以得到凸輪 8的轉速為:20 n 2 nn8 = n7 二 20r / minrad /s303同時，齒輪4與齒輪7是同軸傳動，故nz4 二 n7 =®rad /s31440 nn0 =1440r/min48nad/s根據(jù)公式(4)可以得出:r1z1z3“ r1z1z3,nz4n° 二48 nad IsDZ2Z4DZ2Z4因此由上兩式可以得出：rg 1 r2z2z472根據(jù)1比72的比例關系，我們選取適當?shù)钠л啺霃胶妄X輪齒數(shù)咔厶1 1

9、 11= X X=QZ2Z48 3 3 72故我們得出：r2 二 81，Z2 3zi ,石二 3z3考慮到齒輪大小與傳動的合理性，經(jīng)過比較設計皮帶傳動結構與齒輪系傳動結構的相應參數(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（mrh100800表2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152020100I齒輪252060300I齒輪352020100I齒輪452060300I錐齒輪5,65204020090齒輪1, 2的幾何尺寸計算基本參數(shù)Z1=20 , Z2=60,m=5 , a=20°,名稱符號計算公式分度圓直徑dd仁

10、100 , d2=300齒頂咼ha5齒根高hf6.25齒頂咼直徑dada1=110, da2=310齒根咼直徑dfdf1=87.5, df2=287.5基圓半徑dbdb仁93.9, db2=281.7齒距P15.7齒厚s7.85中心距a200基圓齒距Pb1.25(3)凸輪推桿滑塊與料槽、檢料裝置凸輪推桿滑塊h47圖8檢料裝置運動圖如圖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hi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

11、機制，為了使符合尺 寸的球更好地進入料道2,滑塊1在料道2下端作短暫停歇。根據(jù)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:滑塊1、2的運動規(guī)律如圖9所示：圖9 滑塊1運動規(guī)律圖滑塊2運動規(guī)律圖基圓半徑ro，角速度3 ,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:rad / s.、=nz4 n=2n3303設計該凸輪的基圓半徑ro 與t1 到 t4:r0 = 100mm£ = 0.375st2 = 0.75s t3 = 1.125st4 = 1.5s t5 = 2.625st6 =3s則凸輪1和凸輪2進程運動圖如圖10所示:4 567

12、831211*S/ mm04590315 360凸輪2進程運動圖按對心平板直動從動件盤形凸輪作出廓線一理論廓線按對心平板直動從動件盤形凸輪作出廓線一理論廓線圖11 凸輪1廓線設計圖凸輪2廓線設計圖凸輪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, 保證凸輪回程的同時滑塊與桿一同下降，回到起點。(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46mm，為了使球

13、能夠快速穩(wěn)定地經(jīng)過料道尺寸檢測，設計 軌道與水平夾角為：a= 30°根據(jù)課題設計要求可設置相應尺寸大小如表 4:表3檢料裝置料道尺寸料道1料道2料道3料道直徑(mrj)424447設置滑塊軌道有關尺寸為:hi = 125mm h2 = 64.3mm h3 =10mm h4 = 20 mm3.2進料機構設計:(1)進料機構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。LJrn圖14進料裝置送料凸輪(2)料槽裝置如圖15所示為料槽結構，其中槽體的高度h可根據(jù)待測球數(shù)量適度調(diào)整。 其中槽壁的傾斜角度a對槽體和健身球的受

14、力情況有較大的影響。如果 a角度過 大，貝U健身球整體向下的壓力不足，影響了傳遞的連續(xù)性；如果a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°V aV45°。對于導管直徑d，為了保證良好的流動性d應該大于最大球的直徑，并保證 1 2mm的盈余空間；但也不宜過大，過大尺寸的直徑 d容易造成球體之間的相 互摩擦力增加，造成導管的堵塞?？紤]到待測球在漏口堵塞情況，設置了如圖16的振蕩器裝置圖16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 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(zhì)心偏離轉動中心，因此產(chǎn) 生振動的效果。把振蕩

15、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。（4）進料推桿滑塊與檢料推桿滑塊的協(xié)調(diào)為了能夠保證進料機構在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(diào)統(tǒng)一起來，如下示意圖所示：圖17進料推桿滑塊與檢料推桿滑塊協(xié)調(diào)進程示意圖如圖中所示意，進程Si與進程S2要求相等，即:S1 = S2另外，在滑塊2的前端，我們認為可以留有在010mm范圍內(nèi)的距離差距，因 為考慮到健身球的形狀以及其重力作用，其能夠按照預想的路程進行檢料。為了避免因運動而逐漸產(chǎn)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。設計小結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。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(xiàn)、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