機(jī)械原理健身球設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　說(shuō)明書(shū)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目 健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)</p><p><b>　　機(jī)電工程學(xué)院</b></p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)</p><p

2、><b>　　06級(jí)(3)班</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)者 </b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師 </b></p><p><b>　　2009年1月4日</b></p><p><b>　　目 錄</b&

3、gt;</p><p>　　一、題目………………………………………………………………… 2</p><p>　　二、設(shè)計(jì)題目及任務(wù)…………………………………………………….2</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)題目…………………………………………………………………….2</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)…………………………………………………

4、………………….2</p><p>　　2.3 設(shè)計(jì)提示.…………………...……………………………………….………2</p><p>　　三、健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)方案設(shè)計(jì).…………...…………………………...……3</p><p>　　3.1方案設(shè)想……………………………………………………………………..3</p><p>　　3.2健身球

5、檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)工作原理...……...……………………...……………….4</p><p>　　3.2.1 運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖 …………...…………………………...………………4</p><p>　　3.2.2健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)的基本組成 ……………...………………………5</p><p>　　3.2.3健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)工作流程 ……………...…………………………5&

6、lt;/p><p>　　3.3機(jī)器基本組成應(yīng)用與尺寸設(shè)計(jì)…………………...………………………...5</p><p>　　3.3.1電動(dòng)機(jī) ……………...…………………………...…………………….6</p><p>　　3.3.2減速器 ……………...…………………………...…………………….6</p><p>　　3.3.3凸輪滑塊與

7、料槽、檢料裝置………………...…………………………9</p><p>　　3.3.4進(jìn)料推桿滑塊與檢料推桿滑塊的協(xié)調(diào)……………….……….…….14</p><p>　　四、方案分析與評(píng)價(jià)……………………………………...…………………….14</p><p>　　4.1優(yōu)點(diǎn)…………………...…………………………...………………………..14</p>

8、;<p>　　4.2缺點(diǎn)…………………...…………………………...………………………..15</p><p>　　4.3改進(jìn)…………………...…………………………...………………………..15</p><p>　　五、參考文獻(xiàn)…………………...…………………………...……………………15</p><p>　　六、健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)裝配簡(jiǎn)圖……

9、……..…...…………………………...16</p><p>　　一、題目：健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)題目及任務(wù)</b></p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　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

10、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。</p><p>　　健身球直徑范圍為，要求分類(lèi)機(jī)將健身球按直徑大小分為三類(lèi)。</p><p>　　直徑范圍為的為第一類(lèi)，直徑范圍在的為第二類(lèi)，直徑范圍在的為第三類(lèi)。</p><p><b>　　技術(shù)要求見(jiàn)下表</b></p><p><b>

11、　　表1 技術(shù)要求參數(shù)</b></p><p><b>　　2.2設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　(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)在類(lèi)的三種機(jī)構(gòu)。</p><p>　　(2)設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。</p><p>　　(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)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖

12、。</p><p>　　(4)繪制凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖（包括位移曲線、凸輪輪廓線和從動(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率半徑，確定凸輪廓線。盤(pán)狀凸輪解析法設(shè)計(jì)，圓柱凸輪用圖解法設(shè)計(jì)。</p><p>　　(5)設(shè)計(jì)計(jì)算其中一對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)。</p><p>　　(6)編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。</p><p>　　(7)

13、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(lèi)機(jī)的 計(jì)算機(jī)演示驗(yàn)證等。</p><p><b>　　2.3設(shè)計(jì)提示</b></p><p>　　健身球檢測(cè)分類(lèi)機(jī)是創(chuàng)造性較強(qiáng)的題目，可以有多種運(yùn)動(dòng)方案實(shí)現(xiàn)。一般的思路在于：</p><p>　　(1)球的尺寸控制可以靠三個(gè)不同直徑的接料口實(shí)現(xiàn)。例如：第一個(gè)接料口的之間直徑為，中間接料口的直徑為，

14、而第三個(gè)接料口的直徑稍大于。使直徑小于的球直接落入第一個(gè)接料口，直徑大于的球先卡在第一個(gè)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(lèi)推。</p><p>　　(2)球的尺寸控制還可以用凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　(3)此外，需要設(shè)計(jì)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)。</p><p>　　三、健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)方案設(shè)計(jì)&l

15、t;/p><p><b>　　3.1方案設(shè)想</b></p><p><b>　　方案一</b></p><p>　　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)。</p><p

16、>　　圖1 方案一運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖</p><p>　　經(jīng)分析，我們認(rèn)為此方案接料裝置的速度不易于控制，故我們放棄此方案，尋找便于控制的檢料裝置，如方案二。</p><p><b>　　方案二</b></p><p>　　我們將檢料機(jī)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)成可變動(dòng)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，初步設(shè)想裝置如下圖：</p><p><b&g

17、t;　　圖2方案二運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖</b></p><p>　　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(jiǎn)單地對(duì)健身球進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)也能夠?qū)⑺土蠙C(jī)構(gòu)里的滑塊與檢測(cè)機(jī)構(gòu)里的滑塊統(tǒng)一起來(lái)運(yùn)動(dòng)。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)。</p><p>　　3.2健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)工作原理</p><p>　　3.2.

18、1運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖</p><p>　　圖3 健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖</p><p>　　1,2,3,4—直齒輪 5，6—錐齒輪 7，8—凸輪 9—彈簧 10—振蕩器</p><p>　　11—料槽 12，13—帶輪 14，15—推桿</p><p>　　3.2.2健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)的基本組成(詳見(jiàn)附圖)</

19、p><p><b>　　(1)電動(dòng)機(jī)</b></p><p><b>　　(2)減速器</b></p><p><b>　　(3)凸輪滑塊</b></p><p><b>　　(4)料槽</b></p><p><b>　　(

20、5)振蕩器</b></p><p><b>　　(6)檢料箱體</b></p><p><b>　　(7)收集箱</b></p><p><b>　　(8)皮帶輪</b></p><p><b>　　(9)直齒錐</b></p>

21、<p>　　3.2.3健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)工作流程</p><p>　　圖4 檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)工作流程圖</p><p>　　3.3機(jī)器基本組成應(yīng)用與尺寸設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.3.1電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　本健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)原動(dòng)件采用轉(zhuǎn)速為的交流電動(dòng)機(jī)。</p><p>

22、;<b>　　3.3.2減速器</b></p><p><b>　　圖5 減速裝置</b></p><p>　　本分類(lèi)裝置采用圖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(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)。</p><p><b>　　(一)皮帶傳送：</b&g

23、t;</p><p><b>　　圖6 皮帶減速機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　如圖6所示為皮帶減速機(jī)構(gòu)，帶輪1連接原動(dòng)件轉(zhuǎn)速為的交流電動(dòng)機(jī)，皮帶2連接齒輪系中的齒輪1，皮帶1的半徑為，皮帶2的半徑為，根據(jù)皮帶傳動(dòng)原理有：</p><p>　　= (1)</p><p&g

24、t;　　皮帶1與皮帶2的轉(zhuǎn)速與半徑成反比：</p><p>　　= (2)</p><p><b>　　(二)齒輪系傳動(dòng)：</b></p><p>　　如圖5所示，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

25、傳動(dòng)原理有：</p><p><b>　　(3)</b></p><p><b>　　由上式可得：</b></p><p>　　= (4)</p><p><b>　　(三)直齒錐齒輪：</b></p><p>

26、;　　圖7 錐齒輪嚙合簡(jiǎn)圖</p><p>　　如圖7所示，直齒輪4與直齒錐齒輪5、凸輪7（見(jiàn)圖7）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)附圖），根據(jù)齒輪傳動(dòng)原理有：</p><p>　　= (5)</p><p>　　=

27、(6)</p><p>　　由凸輪8與直齒錐齒輪同軸傳動(dòng)有：</p><p>　　= (7)</p><p>　　根據(jù)提供的原動(dòng)件轉(zhuǎn)速為的交流電動(dòng)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)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)（3.3.3），可以得到凸輪8的轉(zhuǎn)速為：</p

28、><p>　　同時(shí)，齒輪4與齒輪7是同軸傳動(dòng)，故</p><p><b>　　則</b></p><p>　　根據(jù)公式(4)可以得出：</p><p>　　因此由上兩式可以得出:</p><p>　　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)</p><p>&

29、lt;b>　　故我們得出:</b></p><p><b>　　,,</b></p><p>　　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2、表3：</p><p><b>　　表2 皮帶輪參數(shù)</b></p><p><b>

30、;　　表3 各齒輪參數(shù)</b></p><p>　　一對(duì)齒輪與一對(duì)直齒錐齒輪嚙合如圖8所示：</p><p>　　圖8 直齒輪、錐齒輪嚙合簡(jiǎn)圖</p><p>　　3.3.3凸輪推桿滑塊與料槽、檢料裝置</p><p>　　(一)凸輪推桿滑塊與檢料裝置、收集箱：</p><p><b>　　(1

31、)凸輪推桿滑塊</b></p><p>　　圖9 檢料裝置運(yùn)動(dòng)圖</p><p>　　如圖9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4

32、），可建立滑塊1與滑塊2的運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖：</p><p>　　滑塊1、2的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖10所示：</p><p>　　圖10 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖</p><p>　　基圓半徑，角速度ω，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖10，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。由齒輪4與凸輪7同軸傳動(dòng)有：</p><p><b>　　ω==</b></p>

33、<p>　　設(shè)計(jì)該凸輪的基圓半徑與到：</p><p>　　則凸輪進(jìn)程運(yùn)動(dòng)圖如圖11所示：</p><p>　　圖11 凸輪進(jìn)程運(yùn)動(dòng)圖</p><p>　　按對(duì)心平板直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪作出廓線—理論廓線。</p><p>　　圖12 圖輪廓線設(shè)計(jì)圖</p><p>　　凸輪7與桿1、滑塊1構(gòu)成凸輪滑塊傳動(dòng)機(jī)

34、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)。</p><p>　　(2)檢料裝置與收集箱</p><p><b>　　圖13 檢料裝置圖</b></p><p>　　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?/p>

35、從小到大往下設(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，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：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　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：</p><p>　　表4 檢料裝置料道尺寸</p><p>　　設(shè)置滑塊軌

36、道有關(guān)尺寸為：</p><p>　　(二)進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：</p><p><b>　　(1)凸輪推桿滑塊</b></p><p>　　圖14 進(jìn)料機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p><p>　　如圖14所示，凸輪8與直齒錐齒輪6同軸傳動(dòng)，凸輪8與凸輪7具有相同的轉(zhuǎn)速，由于設(shè)計(jì)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

37、滑塊2的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也相同，運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖10所示。</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　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。</p><p>　　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(dòng)，設(shè)置如圖12所示的彈簧回程機(jī)制。</p><p>　　在進(jìn)料機(jī)構(gòu)的表平面

38、，為了防止健身球掉下時(shí)偏離送料路線，所以我們?cè)谄矫姹砻嬖O(shè)置了如下圖15的弧形凹槽，其半徑約為。同時(shí)，我們?cè)谄矫嬉约盎瑝K1、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。</p><p>　　圖15 進(jìn)料機(jī)構(gòu)表面圖</p><p><b>　　(2)料槽裝置</b></p><p>　　圖16 料槽裝置簡(jiǎn)圖</p>&

39、lt;p>　　如圖16所示為料槽結(jié)構(gòu)，其中槽體的高度可根據(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，。</p><p>　　對(duì)于導(dǎo)管直徑，為了保證良好的流動(dòng)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(guò)大，過(guò)大尺寸的直徑容易造成球體之間的相互摩擦力

40、增加，造成導(dǎo)管的堵塞。</p><p>　　考慮到待測(cè)球在漏口堵塞情況，設(shè)置了如圖17的振蕩器裝置：</p><p><b>　　圖17 振蕩器簡(jiǎn)圖</b></p><p>　　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(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。把解卡振蕩器安

41、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。</p><p>　　3.3.4進(jìn)料推桿滑塊與檢料推桿滑塊的協(xié)調(diào)</p><p>　　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：</p><p>　　圖18 進(jìn)料推桿滑塊與檢料推桿滑塊

42、協(xié)調(diào)進(jìn)程示意圖</p><p>　　如圖中所示意，進(jìn)程與進(jìn)程要求相等，即：</p><p>　　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。</p><p>　　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。<

43、;/p><p>　　四、健身球檢測(cè)分類(lèi)機(jī)分析與評(píng)價(jià)</p><p><b>　　4.1 優(yōu)點(diǎn)</b></p><p>　　(1)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能耗低；</p><p>　　(2)設(shè)計(jì)制造簡(jiǎn)單；</p><p>　　(3)使用解卡振蕩器，很大程度上減小健身球互卡的幾率；</p><p

44、>　　(4)傳送帶靠摩擦力工作，傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖吸震，噪聲小。</p><p><b>　　4.2 缺點(diǎn)</b></p><p>　　(1)由于機(jī)械機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，故精確度不高；</p><p>　　(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；</p><p>　　(3)不適合用于高速分類(lèi)。&

45、lt;/p><p><b>　　4.3改進(jìn)</b></p><p>　　(1)可通過(guò)精確的調(diào)整解卡振蕩器的頻率，從而減小噪音；</p><p>　　(2)使用摩擦系數(shù)較小的導(dǎo)軌，提高選擇精度。</p><p><b>　　五、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】孫桓，陳作

46、模，葛文杰.機(jī)械原理[M].7版.北京：高等教育出版社，2008.</p><p>　　【2】吳建蓉.工程力學(xué)與機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京：電子工業(yè)出版社，2007.</p><p>　　【3】裘建新.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū). 5版.北京：高等教育出版社，2008.</p><p>　　【4】陸鳳儀. 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.</p&g