健身球檢驗(yàn)分類機(jī)課程設(shè)計(jì).doc
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《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 健身球檢驗(yàn)分類機(jī) 院 部: 機(jī)電工程學(xué)院 班 級(jí): 12機(jī)械卓越班 姓 名: 王晨一 學(xué) 號(hào): 21206072541 指導(dǎo)教師: 錢外聲 目錄 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書3 1.1設(shè)計(jì)題目及數(shù)據(jù) 1.2設(shè)計(jì)方案 1.3設(shè)計(jì)任務(wù) 1.4工作原理以及工藝動(dòng)作流程圖(a)與功能邏輯圖(b) 二、執(zhí)行構(gòu)件及其運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)5 2.1進(jìn)料與送料機(jī)構(gòu) 2.2檢驗(yàn)分類與按類存放機(jī)構(gòu) 2.3執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖(運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性)設(shè)計(jì) 2.4機(jī)構(gòu)選型及組合 2.4.1根據(jù)工藝過(guò)程確定執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式 2.4.2根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式選擇機(jī)構(gòu) 2.5方案評(píng)價(jià)及優(yōu)選 2.6方案結(jié)果分析 2.7減速裝置的尺寸設(shè)計(jì) 2.7.1齒輪系傳動(dòng) 2.7.2皮帶傳送 2.7.3直齒錐齒輪 三、機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及相關(guān)性能分析和方案評(píng)價(jià)16 3.1運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖 3.2健身球分類機(jī)優(yōu)、缺點(diǎn) 3.3健身球分類機(jī)的改進(jìn) 3.4方案整體評(píng)價(jià) 四、參考文獻(xiàn)18 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 1.1設(shè)計(jì)題目及數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)健身球自動(dòng)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。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。 健身球直徑范圍為ф40~ф46mm,要求分類機(jī)將健身球按直徑的大小分為三類:第一類: 40≤ф≤42 ; 第二類:42<ф≤44;第三類:44<ф≤46。 其他技術(shù)要求見(jiàn)下表: 健身球分類機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表 方案號(hào) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min) 生產(chǎn)率(檢球速度)(個(gè)/min) A 1440 20 1.2設(shè)計(jì)方案 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)接料口直徑為42mm,中間接料口直徑為44mm,而第三個(gè)接料口直徑稍大于46mm。使直徑小于(等于)42mm的球直接落入第一個(gè)接料口,直徑大于42mm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。以此類推。 2.球的尺寸控制還可由凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。 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??捎汕瑝K機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)。 1.3設(shè)計(jì)任務(wù) 1.健身球檢驗(yàn)分類機(jī)一般至少包括凸輪機(jī)構(gòu),齒輪機(jī)構(gòu)在內(nèi)的三種機(jī)構(gòu); 2.設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配,并在圖紙上畫出傳動(dòng)系統(tǒng)圖; 3.圖紙上畫出健身球檢驗(yàn)分類機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖; 4.圖紙上畫凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖(包括位移曲線、凸輪廓線和從動(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。 5.設(shè)計(jì)計(jì)算其中一對(duì)齒輪機(jī)構(gòu); 6.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書; 1.4工作原理以及工藝動(dòng)作流程圖(a)與功能邏輯圖(b) 持定量健身球,以直線、間歇的進(jìn)球。 定量進(jìn)球 直線往復(fù)的運(yùn)動(dòng)。運(yùn)用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)使健身球能持續(xù)的進(jìn)入工作臺(tái)相對(duì)應(yīng)的小槽內(nèi),使工作能持續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行。 定量送球 健身球檢驗(yàn)分類機(jī)的工作系統(tǒng) 健身球間歇得掉下來(lái),尺寸最的直接掉進(jìn)第一個(gè)孔,稍大得都卡在那里。 精確檢驗(yàn)健身球 運(yùn)用滑塊或偏心輪,把健身球推到第2個(gè)孔,然后再把最大的推到最大的孔。 運(yùn)用接球通道將分類掉下來(lái)球通過(guò),然后再用接球儀器講球接住。 接球裝置 (a) 健身球自動(dòng)檢驗(yàn)分類 1.進(jìn)料功能 2.送料功能 3.自動(dòng)分類功能 4.按類存放功能 (b) 二、執(zhí)行構(gòu)件及其運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 2.1進(jìn)料與送料機(jī)構(gòu) (1)進(jìn)料機(jī)構(gòu) 如上圖所示為漏斗形狀的進(jìn)料機(jī)構(gòu),槽體上安裝有一個(gè)振蕩器,槽體高度h,可根據(jù)待測(cè)球數(shù)量適度調(diào)整。槽壁的傾斜角度為α,其對(duì)槽體和健身球的受力情況有較大的影響。如果α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α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,。我們?nèi)?α=35 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,并保證的盈余空間;但也不宜過(guò)大,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。 考慮到待測(cè)球在漏口堵塞情況,設(shè)置了如下圖所示的振蕩器裝置: 為了防止料槽中,健身球堵塞,本裝置使用了如上圖所示的解卡振蕩器。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。 (2)送料機(jī)構(gòu) 方案一、四連桿機(jī)構(gòu) 方案二、對(duì)心凸輪滑塊機(jī)構(gòu) 以上兩種方案都同樣能完成工作任務(wù),但前者有急回特性,有沖擊,而后者若采用擺線或五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律,則可避免沖擊,并且結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單,便于設(shè)計(jì),桿件少,功能損失更少。所以我們選用后者,即對(duì)心凸輪滑塊機(jī)構(gòu)。 2.2檢驗(yàn)分類與按類存放機(jī)構(gòu) (1)檢驗(yàn)分類機(jī)構(gòu) 方案一: 方案二: 理論上,兩種方案都可以實(shí)現(xiàn)健身球自動(dòng)檢驗(yàn)分類的功能,但實(shí)際上方案一在料道1處,直徑在φ42及以上的健身球會(huì)卡住,而無(wú)法實(shí)現(xiàn)分類,故選方案二。 在方案二的檢料箱體中,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〉酱笠来卧O(shè)置,小球先檢測(cè),接著檢測(cè)中球,大球直接滾出,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:β=10 料道相應(yīng)尺寸大小如下表: 料道1 料道2 料道3 料道直徑(mm) 42 44 46 設(shè)置滑塊軌道有關(guān)尺寸為: 其中,是滑塊1的行程, mm mm 另外,在滑塊2的前端,留有在的距離,考慮到健身球的形狀以及其重力作用的因素,其能夠按照預(yù)想的路程進(jìn)行檢料。 (2)按類存放裝置 如下圖所示: 2.3執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖(運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性)設(shè)計(jì) 電機(jī) 減速1 減速2 減速3 運(yùn)動(dòng)分支 分類滑塊3的間隙往復(fù)運(yùn)動(dòng) 分類滑塊2的間隙往復(fù)運(yùn)動(dòng) 送料滑塊1的間隙往復(fù)運(yùn)動(dòng) 2.4機(jī)構(gòu)選型及組合 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min) 生產(chǎn)率(檢球速度)(個(gè)/min) 1440 20 2.4.1根據(jù)工藝過(guò)程確定執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式 送料功能的執(zhí)行構(gòu)件是滑塊1,它作間歇往復(fù)直線運(yùn)動(dòng); 檢驗(yàn)分類功能的執(zhí)行構(gòu)件是滑塊2和滑塊3,它們都作間歇往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。 2.4.2根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式選擇機(jī)構(gòu) (1)送料滑塊1的間歇往復(fù)移動(dòng),可選凸輪機(jī)構(gòu),連桿機(jī)構(gòu),凸輪+連桿機(jī)構(gòu)等。 (2)分類滑塊2的間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng),可選凸輪機(jī)構(gòu),連桿機(jī)構(gòu),凸輪+連桿機(jī)構(gòu)等。 (3)分類滑塊3的間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng),可選凸輪機(jī)構(gòu),連桿機(jī)構(gòu),凸輪+連桿機(jī)構(gòu)等。 2.5方案評(píng)價(jià)及優(yōu)選 功能元 功能分解(匹配的機(jī)構(gòu)) 1 2 3 減速1 帶傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng) 減速2 帶傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng) 減速3 帶傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng) 送料滑塊1的間隙往復(fù)運(yùn)動(dòng) 凸輪機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu) 凸輪+連桿機(jī)構(gòu) 分類滑塊2的間隙往復(fù)運(yùn)動(dòng) 凸輪機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu) 凸輪+連桿機(jī)構(gòu) 分類滑塊2的間隙往復(fù)運(yùn)動(dòng) 凸輪機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu) 凸輪+連桿機(jī)構(gòu) 如上表格所示的粗黑體的功能綜合,即為設(shè)計(jì)的最佳方案。 2.6方案結(jié)果分析 根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),在推程時(shí),許用壓力角的值對(duì)于移動(dòng)從動(dòng)件,=30~38。在回程時(shí),對(duì)于力封閉的凸輪,這時(shí)使從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的是封閉力,不存在自鎖的問(wèn)題,故可采用較大的壓力角,通常取=70~80。并 且,最大壓力角,因此,我們可以取=30,'=70。 從上面的調(diào)試結(jié)果可知,升程<=30,回程最大壓力角=70,且沒(méi)有運(yùn)動(dòng)失真的現(xiàn)象,故滿足設(shè)計(jì)的要求。 2.7減速裝置的尺寸設(shè)計(jì) 本分類裝置采用上圖所示的減速器,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)。 2.7.1齒輪系傳動(dòng) 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: (3) 由上式可得: (4) 2.7.2皮帶傳送 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=1440r/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,皮帶2的半徑為,根據(jù)皮帶傳動(dòng)原理有: = (1) 皮帶1與皮帶2的轉(zhuǎn)速與半徑成反比: = (2) 2.7.3直齒錐齒輪 直齒輪4與直齒錐齒輪5、凸輪7、凸輪8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9同軸連接,根據(jù)齒輪傳動(dòng)原理有: = (5) = (6) 由凸輪9與直齒錐齒輪同軸傳動(dòng)有: (7) 根據(jù)提供的原動(dòng)件轉(zhuǎn)速為=1440r/min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(dòng)一圈完成一個(gè)健身球的檢測(cè),可以得到凸輪9的轉(zhuǎn)速為: 同時(shí),齒輪4與凸輪7和凸輪8是同軸傳動(dòng),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(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)如下: 表:皮帶輪參數(shù) 帶輪1 帶輪2 皮帶輪半徑(mm) 30 240 表: 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1 3 20 20 60 / 齒輪2 3 20 60 180 / 齒輪3 3 20 20 60 / 齒輪4 3 20 60 180 / 直齒錐5,6 3 20 40 120 90 三、機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及相關(guān)性能分析和方案評(píng)價(jià) 3.1運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖 注:1,2,3,4—直齒輪 5,6—錐齒輪7,8,9—凸輪 10—彈簧 11—推桿 12—振蕩器 13—進(jìn)料槽 14—料槽15,16—推桿 17,18,19—收集箱 3.2健身球分類機(jī)優(yōu)、缺點(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相卡住的機(jī)率; (4)傳送帶靠摩擦力工作,傳動(dòng)平穩(wěn),噪聲小。 (1)由于機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單,故精確度不高; (2)振蕩器的使用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)不適用于高速分類。 3.3健身球分類機(jī)的改進(jìn) (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; (2)使用摩擦系數(shù)較小的導(dǎo)軌,提高選擇精度。 3.4方案整體評(píng)價(jià) 運(yùn)動(dòng)精確性:由于齒輪設(shè)計(jì)和凸輪設(shè)計(jì)都是按照檢球速度20個(gè)/分來(lái)設(shè)計(jì),因此凸輪和錐齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度都是20轉(zhuǎn)/分。 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性:由于從電機(jī)到減速器采用帶傳動(dòng),齒輪的尺寸適中且工作速度適中,因此傳動(dòng)比較平穩(wěn)。 結(jié)構(gòu)緊湊性:通過(guò)一個(gè)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)送料機(jī)構(gòu)、變速機(jī)構(gòu)、分料機(jī)構(gòu)的工藝動(dòng)作,且外形尺寸比較合理,結(jié)構(gòu)較緊湊。但健身球也可能發(fā)生被卡而不能滾下斜坡。 四、參考文獻(xiàn) 1.《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》 主編:牛鳴岐 王保民 王振甫 重慶大學(xué)出版社 2001 2.《機(jī)械原理》 主編:王知行 劉延榮 高等教育出版社2000 3.《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 主編:陳秀寧 浙江大學(xué)出版社 1995 4.《機(jī)械原理》 第七版 主編:孫恒 陳作模 高等教育出版社 2006 5.《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 主編:裘建新 高等教育出版社 2005 6.《機(jī)械設(shè)計(jì)》 主編:徐錦康 機(jī)械工業(yè)出版社 7.《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 主編:王三民 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 8.《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》 主編:鄒慧君 高等教育出版社 1998- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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