機械原理課程設(shè)計-健身球自動檢驗分類機

《機械原理》課程設(shè)計計算說明書設(shè)計題目：健身球檢驗分類機院系:工學(xué)院專業(yè)：機制班級：1301班設(shè)計者：揭宗浩學(xué)號：20131168指導(dǎo)老師：林金龍日期：2015年6月16日目錄第1章設(shè)計任務(wù) 1TOC\o"1-2"\h\z1.1設(shè)計題目 11.2設(shè)計任務(wù) 1第2章機械運動方案的設(shè)計及分析決策 22.1方案設(shè)計及分析 22.2工作原理 32.3工作流程 4第3章機構(gòu)尺度綜合53.1機構(gòu)尺寸設(shè)計 53.2進料機構(gòu)設(shè)計 11設(shè)計小結(jié) 14參考書目 15第1章設(shè)計任務(wù)1.1設(shè)計題目設(shè)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ф40～ф46mm，要求分類機將健身球按直徑的大小分為三類。1.ф40≤第一類≤ф422.ф42<第二類≤ф443.ф44<第三類≤ф46其他技術(shù)要求見表1：表1健身球分類機設(shè)計數(shù)據(jù)方案號電動機轉(zhuǎn)速r/min生產(chǎn)率〔檢球速度〕個/minA144020B96010C720151.2設(shè)計任務(wù)1.健身球檢驗分類機一般至少包括凸輪機構(gòu)，齒輪機構(gòu)在內(nèi)的三種機構(gòu)。2.設(shè)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(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。4.圖紙上畫凸輪機構(gòu)設(shè)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(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構(gòu)。6.編寫設(shè)計計算說明書。7.學(xué)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(shè)計任務(wù)分配表。表2學(xué)生編號123456789電動機轉(zhuǎn)速ABCABCABC生產(chǎn)率ABCBCACAB第2章機械運動方案的設(shè)計與分析決策2.1方案設(shè)計方案一: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(yīng)注意到防止健身球損壞。我們提出了如下列圖的裝置運動。圖1運動簡圖經(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。方案二: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(jié)構(gòu)簡單的檢料裝置。方案三圖3運動簡圖該方案的正好彌補了方案一、二的缺乏，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。工作原理健身球檢驗分類機工作原理：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(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。2、缺點：(1)由于機械機構(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，同時使機械運轉(zhuǎn)的噪音加大；3、改良(1)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(dǎo)軌，提高選擇精度。2.2工作流程不同類型的健身球沿各自的軌道進入不同的收集箱中不同類型的健身球沿各自的軌道進入不同的收集箱中將待測健身球放入料槽中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)軌中電機通過變速器帶動凸輪滑塊2推動健身球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推動的作用下健身球在滑塊2推動的作用下由導(dǎo)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，進入各自的適宜的軌道中健身球由滑塊1引入檢料裝置，并跟隨滑塊1緩慢向下移動，進入各自的適宜的軌道中不同類型的健身球沿各自的軌道進入不同的收集箱中不同類型的健身球沿各自的軌道進入不同的收集箱中第3章機構(gòu)尺度綜合3.1機構(gòu)尺寸設(shè)計電動機：健身球檢驗分類機原動件采用轉(zhuǎn)速為的電動機。減速器：圖5減速機構(gòu)此分類機采用如下圖的減速器，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，固采用輪系來實現(xiàn)?！?.1〕皮帶傳送：圖6皮帶加速機構(gòu)如下圖為皮帶減速機構(gòu)，帶輪1連接原動件轉(zhuǎn)速為的電動機，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)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)直齒錐齒輪：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：=(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)速為的電動機與課程設(shè)計要求，在的前提下，設(shè)計機器的生產(chǎn)率為20個/min,設(shè)計的凸輪滑塊結(jié)構(gòu)實現(xiàn)凸輪轉(zhuǎn)動一圈完成一個健身球的檢測，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，故那么根據(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)過比擬設(shè)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〕直徑〔mm〕分錐角〔°〕齒輪152020100/齒輪252060300/齒輪352020100/齒輪452060300/錐齒輪5,65204020090齒輪1，2的幾何尺寸計算根本參數(shù)Z1=20，Z2=60,m=5，a=20°，名稱符號計算公式分度圓直徑dd1=100，d2=300齒頂高ha5齒根高hf6.25齒頂高直徑dada1=110，da2=310齒根高直徑dfdf1=87.5，df2=287.5基圓半徑dbdb1=93.9，db2=281.7齒距p15.7齒厚s7.85中心距a200基圓齒距pb1.25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(gòu)。凸輪尺寸的設(shè)計基于該機構(gòu)從動件的運動規(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入相應(yīng)尺寸料道，建立滑塊1與滑塊2的同步運動機制，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(shè)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，角速度ω，從動件的運動規(guī)律如圖11，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。由齒輪4與凸輪7同軸傳動有：ω==設(shè)計該凸輪的基圓半徑與到：那么凸輪1和凸輪2進程運動圖如圖10所示：圖10凸輪1進程運動圖凸輪2進程運動圖按對心平板直動從動件盤形凸輪作出廓線—理論廓線。按對心平板直動從動件盤形凸輪作出廓線—理論廓線。圖11凸輪1廓線設(shè)計圖凸輪2廓線設(shè)計圖凸輪7與桿1、滑塊1構(gòu)成凸輪滑塊傳動機構(gòu)，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(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?！?〕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(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：=30°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：3.2進料機構(gòu)設(shè)計：(1)進料機構(gòu)為使送料機構(gòu)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(gòu)外壁加裝了振蕩裝置，使小球能順利落下。圖13進料裝置圖14進料裝置送料凸輪〔2)料槽裝置圖15料槽裝置簡圖如圖15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，那么健身球整體向下的壓力缺乏，影響了傳遞的連續(xù)性；如果角度過小，那么球之間互相壓力增大，健身球流動性下降。所以，30°＜＜45°。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(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。把振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，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(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，進程與進程要求相等，即：另外，在滑塊2的前端，我們認為可以留有在范圍內(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(yù)想的路程進行檢料。為了防止因運動而逐漸產(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。設(shè)計小結(jié)機械原理課程設(shè)計馬上就要結(jié)束了，雖然只有兩個星期的時間，但是在這次課程設(shè)計過程中我們學(xué)到了不少東西，得到了很好的鍛煉。它不僅使我們平時所學(xué)的一些理論知識運用到了實際，培養(yǎng)了我們運用所學(xué)的根本理論和方法去發(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