健身球分類檢測機(jī)(共22頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上學(xué)號成績課程設(shè)計(jì)說明書系 別 機(jī)械與汽車工程系專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化課程名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)（二）課程設(shè)計(jì)學(xué) 號 姓 名 柯海東指導(dǎo)教師 付建華題目名稱 健身球分類檢測機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)間 2014年9-12月2014 年 12 月 12日專心-專注-專業(yè)目 錄一、 設(shè)計(jì)要求1.1功能要求具體設(shè)計(jì)要求如下：健身球檢驗(yàn)分類機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)球、送球、檢測球、接球的一體化功能。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。健身球直徑范圍為4046mm，要求分類機(jī)將健身球按直徑的大小分為三類。 1. 40 mm第一類42 mm 2. 42 mm <第二類44 mm

2、 3. 44 mm <第三類46 mm1.2工作原理健身球檢驗(yàn)分類機(jī)的工作原理是由進(jìn)料機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)、接料機(jī)構(gòu)以及電動機(jī)組成。進(jìn)料機(jī)構(gòu)是持定量的健身球，以直線、間歇的運(yùn)動過程進(jìn)球；送料機(jī)構(gòu)是在往復(fù)直線運(yùn)動過程中，運(yùn)用曲柄滑塊或者凸輪推桿是健身球能持續(xù)定量的進(jìn)入工作臺相對應(yīng)的小槽內(nèi)，讓健身球每6秒鐘進(jìn)入一個(gè)，使工作持續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行；檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)是由上往下直徑分別為47mm、44mm、42mm小槽，根據(jù)小球能通過而大球不能通過的原理，健身球先通過直徑為44-46mm的第一個(gè)孔，如果不能滾入，則通過直徑為42-44mm的第二個(gè)孔和直徑為4042mm的第三個(gè)孔，依次類推，直至用檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)來完成對

3、所有球的檢驗(yàn)和分離；接料機(jī)構(gòu)是在運(yùn)用接球通道將分類掉下來球通過滾槽進(jìn)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(yàn)分類機(jī)的工作系統(tǒng)進(jìn)料機(jī)構(gòu)持定量健身球，以直線、間歇的進(jìn)球運(yùn)用曲柄滑塊使健身球能持續(xù)定量的進(jìn)入工作臺相對應(yīng)的小槽內(nèi)，讓健身球每3秒鐘進(jìn)入一個(gè)，使工作持續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行接料機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)健身球間歇得掉下來，尺寸不同球?qū)⑼ㄟ^不同的小槽精確檢驗(yàn)，直至完成檢驗(yàn)送料機(jī)構(gòu)運(yùn)用接球通道將分類掉下來球通過滾槽進(jìn)入指定的裝置二、機(jī)械系統(tǒng)的選擇 機(jī)械系統(tǒng)通常由一般由原動機(jī)、傳動裝置和工作機(jī)（有時(shí)又稱執(zhí)行機(jī)構(gòu)）三部分組成如圖： 圖211減速器 2聯(lián)軸器 3電動機(jī) 2.1電動機(jī)的選擇2.1.1

4、選擇電動機(jī)類型發(fā)動機(jī)是機(jī)器中運(yùn)動和動力的來源，其種類很多，有電動機(jī)、汽油機(jī)、菜油機(jī)、液壓機(jī)、汽動馬達(dá)等。電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、控制方便、維護(hù)容易，一般機(jī)械上大多數(shù)是均采用電動機(jī)驅(qū)動。電動機(jī)已經(jīng)是系列化了，通常由專門的工廠按標(biāo)準(zhǔn)系列成批或大量生產(chǎn)。機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)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(chǎn)品目錄中選擇電動機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式、容量和轉(zhuǎn)速，確定具體的型號。 2.2傳動機(jī)構(gòu)的選擇及比較 機(jī)械系統(tǒng)中的傳動機(jī)構(gòu)是把原動機(jī)輸出的機(jī)械能傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)能量的分配、轉(zhuǎn)速的改變及運(yùn)動形式的改變的中間裝置。傳動機(jī)構(gòu)最常見的有齒輪傳動、帶傳動、蝸桿傳動等

5、。他們的特點(diǎn)如表1特點(diǎn)壽命應(yīng)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(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)有噪音；無過載保護(hù)作用取決于齒輪材料的接觸和彎曲疲勞強(qiáng)度以及抗膠合與抗磨損能力金屬切削機(jī)床、汽車、起重運(yùn)輸機(jī)械、冶金礦山機(jī)械以及儀器等蝸桿傳動結(jié)構(gòu)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(jī)構(gòu)；傳動比大、滑動速度低時(shí)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(fèi)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(jī)床（特別是分度機(jī)構(gòu)）、起重機(jī)、冶金礦山機(jī)械、焊接轉(zhuǎn)胎等帶傳動軸間距范圍

6、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(hù)作用；結(jié)構(gòu)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(jī)床、鍛壓機(jī)床、輸送機(jī)、通風(fēng)機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械和紡織機(jī)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(yīng)能力，工作可靠；作用在軸上的荷載??；運(yùn)轉(zhuǎn)的瞬時(shí)速度不均勻，高速時(shí)不如帶傳動平穩(wěn)；鏈條工作時(shí)，特別是因磨損產(chǎn)生伸長以后，容易引起共振，因而需增設(shè)張緊和減振裝置與制造質(zhì)量有關(guān)5000

7、-15000h農(nóng)業(yè)機(jī)械、石油機(jī)械、礦山機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械和起重機(jī)械等 當(dāng)原動機(jī)驅(qū)動主動輪時(shí)，由于帶與帶輪間的摩擦（或嚙合），便拖動從動輪一起轉(zhuǎn)動，并傳遞一定動力。帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、選價(jià)低廉以及緩沖吸振等特點(diǎn)，在近代機(jī)械中被廣泛應(yīng)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(jià)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(jié)構(gòu)尺寸；同時(shí)，摩擦力大，發(fā)熱大。同時(shí)蝸桿傳動在嚙合處有相對滑動。當(dāng)滑動速度很大，工作條件不夠良好時(shí)，會產(chǎn)生較嚴(yán)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

8、率低。 根據(jù)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(jī)構(gòu)的選擇及比較2.3.1送料機(jī)構(gòu) 方案一：凸輪機(jī)構(gòu)所采用的進(jìn)料機(jī)構(gòu)如圖31所示。其主要有進(jìn)料槽、凸輪機(jī)構(gòu)組成。當(dāng)小球不斷的從進(jìn)料槽中進(jìn)入時(shí)，運(yùn)用凸輪機(jī)構(gòu)，用滑塊間歇的讓球進(jìn)入，以不至于無法控制球的進(jìn)入，最終球順著右邊的壁做自由落體運(yùn)動,落在指定位置。特點(diǎn)：1）、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、工作可靠且易于設(shè)計(jì)；2）、多用性、靈活性。使從動件精確地實(shí)現(xiàn)各種預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律，易于實(shí)現(xiàn)多個(gè)運(yùn)動的相互協(xié)調(diào)配合。3）、響應(yīng)比較快速，易于實(shí)現(xiàn)送料機(jī)構(gòu)的間歇。凸輪運(yùn)動帶動滑塊運(yùn)動，在遠(yuǎn)休和近休位置時(shí)，滑塊相對靜止，實(shí)現(xiàn)

9、整個(gè)運(yùn)動的間歇，以便于能夠控制健身球的檢驗(yàn)。設(shè)計(jì)缺點(diǎn)：凸輪頂端處應(yīng)稍微有點(diǎn)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(jìn)入速度不受限制。1進(jìn)料槽 2凸輪機(jī)構(gòu) 圖3-1 方案一運(yùn)動簡圖 方案二：偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)所采用的進(jìn)料機(jī)構(gòu)如圖32所示。功能和方案一一樣，只是送料機(jī)構(gòu)改變，將凸輪換成偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：有急回特性，球的正下方有一個(gè)微小的凹槽，使球下落在槽內(nèi)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(jìn)料口，不會使球往下落。特點(diǎn)：機(jī)構(gòu)比較簡單，比較容易設(shè)計(jì)制造。并且其具有急回特性，主要用于實(shí)現(xiàn)各種沖壓加工工藝。還具有力的放大作用（工作載荷大于傳動系統(tǒng)輸入的作用力

10、）。1進(jìn)料槽 2對心滑塊機(jī)構(gòu)圖3-2方案二運(yùn)動簡圖綜上考慮，在設(shè)計(jì)健身球檢驗(yàn)裝置的同時(shí)，我們還需要進(jìn)行20個(gè)/min效率和整個(gè)裝置的自然銜接的實(shí)現(xiàn)。因而，檢料機(jī)構(gòu)需要較強(qiáng)的靈活性和很好的間歇循環(huán)。同時(shí)，還需要進(jìn)行送料機(jī)構(gòu)和檢料機(jī)構(gòu)的銜接。所以，我們選擇了方案三作為檢料和接料機(jī)構(gòu)。三、繪制機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動轉(zhuǎn)換功能圖和形態(tài)學(xué)矩陣3.1功能轉(zhuǎn)換圖 根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動形式，繪制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動轉(zhuǎn)換功能圖如圖3-7所示圖3-7 功能轉(zhuǎn)換圖3.2形態(tài)學(xué)矩陣圖根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動轉(zhuǎn)換功能圖可構(gòu)成形態(tài)學(xué)矩陣，由下表所示的形態(tài)學(xué)矩陣可求出檢驗(yàn)分類機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)動方案數(shù)為： N = 3×3×3×3&

11、#215;3= 243可由給定的條件，各機(jī)構(gòu)的相容性，各機(jī)構(gòu)的空間布置，類似產(chǎn)品的借鑒和設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)等，從中選出若干個(gè)較為實(shí)際可行的方案，然后從選出的若干個(gè)方案中用評價(jià)方法選出最優(yōu)方案。四、健身球檢驗(yàn)分類機(jī)工作原理及工藝動作流程圖將待測健身球放入料槽中 4.1健身球檢驗(yàn)分類機(jī)工作流程通過導(dǎo)管將料槽中的小球引入帶凹槽的導(dǎo)軌中電機(jī)通過變速器帶動滑塊1推動健身球健身球在滑塊1推動的作用下由導(dǎo)軌進(jìn)入檢料裝置口健身球由滑塊2引入檢料裝置，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4-1 檢驗(yàn)分類機(jī)工作流程圖 4.2機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案簡圖（大圖見附錄四） 圖42健身球檢驗(yàn)分類機(jī)

12、運(yùn)動方案簡圖五、機(jī)器基本組成應(yīng)用與尺寸設(shè)計(jì) 5.1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)。 5.2減速器圖5-1 減速裝置本分類裝置采用圖5-1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)。5.3傳動裝置皮帶傳送 圖5-2皮帶減速機(jī)構(gòu)如圖5-2所示為皮帶減速機(jī)構(gòu)，根據(jù)傳動比的需要，本機(jī)構(gòu)采用平帶傳動，夠使機(jī)械的效率保持在在0.98-0.98之間，且壽命比V帶長。其基本原理是帶輪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3，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

13、與皮帶2的轉(zhuǎn)速與半徑成反比：= (2) 齒輪系傳動：如圖5-3所示，帶輪2與齒輪3同軸傳動，齒輪3與齒輪4嚙合傳動，齒輪4與齒輪5同軸傳動，齒輪5與齒輪6嚙合傳動，齒輪6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) 直齒錐齒輪：圖5-4 錐齒輪嚙合簡圖如圖5-4所示，直齒輪6與直齒錐齒輪8、凸輪7（見圖3-9）同軸傳動，直齒錐齒輪8與直齒錐齒輪9垂直嚙合，直齒錐齒輪10與凸輪11同軸連接（見附圖），根據(jù)齒輪傳動原理有：= (5)= (6) = （7）由凸輪7與直齒錐齒輪同軸傳動有：= (8)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(jì)要求，在的前提下，設(shè)計(jì)機(jī)器的生產(chǎn)

14、率為20個(gè)/min,設(shè)計(jì)的凸輪滑塊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)凸輪轉(zhuǎn)動一圈完成一個(gè)健身球的檢測（3.3.3），可以得到凸輪7的轉(zhuǎn)速為：同時(shí)，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96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)計(jì)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皮帶輪直徑（mm）100200表3 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32202040/齒輪4220160320/齒輪52202040/齒輪622012

15、0240/直齒錐8,9,10,112208016090一對齒輪與一對直齒錐齒輪嚙合如圖5-5所示： 圖5-5直齒輪、錐齒輪嚙合簡圖 圖5-6 檢料裝置運(yùn)動圖 表4 檢料裝置料道尺寸料道1料道2料道3料道直徑（mm）474442 5.5檢驗(yàn)裝置與接料裝置圖5-11 檢料裝置圖在檢料箱體中，滑塊2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)槌叽鐝拇蟮叫⊥略O(shè)置，大球先檢測，料道尺寸設(shè)計(jì)稍大于，取47mm接著檢測中球，小球最后檢測，為了使球能夠快速穩(wěn)定地經(jīng)過料道尺寸檢測，設(shè)計(jì)軌道與水平夾角為：= 5.6進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.6.1偏置曲柄滑塊圖5-12 進(jìn)料機(jī)構(gòu)簡圖如圖5-12所示，曲柄與直

16、齒錐齒輪11同軸傳動，直齒11與凸輪7具有相同的轉(zhuǎn)速。A到C的垂直距離為150mm，滑塊的行程為C1C2=240mm，A點(diǎn)鉸鏈固定后，AC1=188mm,AC2=384,根據(jù)公式得 AB=(AC2-AC1)/2=97.86mm BC=(AC2+AC1)/2=286.2mm行程速比系數(shù)為K=1.4，根據(jù)公式得 極位夾角為=180度x（K-1）/(K+1)=30度。5.6.2料槽裝置 圖5-13 料槽裝置簡圖如圖513所示為料槽結(jié)構(gòu)，其中槽體的高度可根據(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

17、過小，則球之間互相壓力增大，健身球流動性下降。所以，。六、偏置曲柄滑塊的運(yùn)動分析 6.1 構(gòu)件的基本尺寸圖6-1圖6-2建立如圖所示的坐標(biāo)系，將圖6-1的四桿機(jī)構(gòu)分解為原動件和一個(gè)二級桿組（RRP），如圖6-2所示。已知L1=0.09786m,L2=0.2862m,曲柄的轉(zhuǎn)向如圖所示，=1.r/s。 6.2連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析流程圖開始輸入已知數(shù)據(jù)j1=0°j1=j1+Dj調(diào)用單桿運(yùn)動分析子程序,計(jì)算B點(diǎn)的位置、速度、加速度調(diào)用RRP桿組運(yùn)動分析子程序,計(jì)算E點(diǎn)的位置、速度、加速度及桿4的角速度、角加速度否j1³360°?是七、 方案分析與評價(jià) 7.1 優(yōu)點(diǎn)(1)設(shè)

18、計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，能耗低；(2)設(shè)計(jì)制造簡單；(3)減小了健身球之間的相互碰撞；(4)傳送帶靠摩擦力工作，傳動平穩(wěn)，能緩沖吸震，噪聲小。 7.2 缺點(diǎn)(1)由于機(jī)械機(jī)構(gòu)簡單，故精確度不高；(2)不適合用于高速分類。 （3）進(jìn)料裝置上可能產(chǎn)生互卡。 7.3改進(jìn)(1)可使用振蕩器，減小進(jìn)料裝置的互卡，但要通過精確的調(diào)整解卡振蕩器的頻率，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。八、總結(jié)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)就快結(jié)束了，雖然只有在課后才抽出時(shí)間來，但是在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我們學(xué)到了不少知識，得到了很好的鍛煉和實(shí)踐。它不僅使我們平時(shí)所學(xué)的一些理論知識運(yùn)用到了實(shí)際中，更好的培養(yǎng)了我們運(yùn)用所學(xué)的基本理論和方法去發(fā)現(xiàn)、分析和解決工程實(shí)際問題的能力，而且，還使我們加深了對各類機(jī)械機(jī)構(gòu)的認(rèn)識和了解，學(xué)會了利用程序分析設(shè)計(jì)各類凸輪機(jī)構(gòu)，用UG軟件對機(jī)構(gòu)桿件進(jìn)行建模，并且通過各種計(jì)算，Word文檔編輯的能力以及其他方面的能力。另外，通過多次在軟件上畫圖建模及仿真，讓我對UG的使用越來越順手，很大程度上提高了我的設(shè)計(jì)效率。這次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的設(shè)計(jì)，在這次課程設(shè)計(jì)的過程中，我們深