機(jī)械原理健身球設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

機(jī)械原理健身球設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì),機(jī)械,原理,健身,設(shè)計(jì),課程設(shè)計(jì) 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目 健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī) 目 錄 一、題目………………………………………………………………… 2 二、設(shè)計(jì)題目及任務(wù)…………………………………………………….2 2.1 設(shè)計(jì)題目…………………………………………………………………….2 2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)…………………………………………………………………….2 2.3 設(shè)計(jì)提示.…………………...……………………………………….………2 三、健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)方案設(shè)計(jì).…………...…………………………...……3 3.1方案設(shè)想……………………………………………………………………..3 3.2健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)工作原理...……...……………………...……………….4 3.2.1 運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖 …………...…………………………...………………4 3.2.2健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)的基本組成 ……………...………………………5 3.2.3健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)工作流程 ……………...…………………………5 3.3機(jī)器基本組成應(yīng)用與尺寸設(shè)計(jì)…………………...………………………...5 3.3.1電動(dòng)機(jī) ……………...…………………………...…………………….6 3.3.2減速器 ……………...…………………………...…………………….6 3.3.3凸輪滑塊與料槽、檢料裝置………………...…………………………9 3.3.4進(jìn)料推桿滑塊與檢料推桿滑塊的協(xié)調(diào)……………….……….…….14 四、方案分析與評(píng)價(jià)……………………………………...…………………….14 4.1優(yōu)點(diǎn)…………………...…………………………...………………………..14 4.2缺點(diǎn)…………………...…………………………...………………………..15 4.3改進(jìn)…………………...…………………………...………………………..15 五、參考文獻(xiàn)…………………...…………………………...……………………15 六、健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)裝配簡(jiǎn)圖…………..…...…………………………...16 一、題目：健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī) 二、設(shè)計(jì)題目及任務(wù) 2.1設(shè)計(jì)題目 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，要求分類(lèi)機(jī)將健身球按直徑大小分為三類(lèi)。 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)。 技術(shù)要求見(jiàn)下表 表1 技術(shù)要求參數(shù) 方案號(hào) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/ 生產(chǎn)率（檢球速度）/(個(gè)/) 9 720 10 2.2設(shè)計(jì)任務(wù) (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)。 (2)設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。 (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。 (4)繪制凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖（包括位移曲線(xiàn)、凸輪輪廓線(xiàn)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(xiàn)。盤(pán)狀凸輪解析法設(shè)計(jì)，圓柱凸輪用圖解法設(shè)計(jì)。 (5)設(shè)計(jì)計(jì)算其中一對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)。 (6)編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。 (7)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。 2.3設(shè)計(jì)提示 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： (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，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。 (2)球的尺寸控制還可以用凸輪機(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，可由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)。 三、健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)方案設(shè)計(jì) 3.1方案設(shè)想 方案一 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)。 圖1 方案一運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 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。 方案二 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： 圖2方案二運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 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)。 3.2健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)工作原理 3.2.1運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖 圖3 健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖 1,2,3,4—直齒輪 5，6—錐齒輪 7，8—凸輪 9—彈簧 10—振蕩器 11—料槽 12，13—帶輪 14，15—推桿 3.2.2健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)的基本組成(詳見(jiàn)附圖) (1)電動(dòng)機(jī) (2)減速器 (3)凸輪滑塊 (4)料槽 (5)振蕩器 (6)檢料箱體 (7)收集箱 (8)皮帶輪 (9)直齒錐 3.2.3健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)工作流程 將待測(cè)健身球放入料槽中 通過(guò)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(jī)通過(guò)變速器帶動(dòng)凸輪滑塊2推動(dòng)健身球 健身球在滑塊2推動(dòng)的作用下 由導(dǎo)軌進(jìn)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(dòng)，進(jìn)入各自的合適的軌道中 不同類(lèi)型的健身球沿各自的軌道進(jìn)入不同的收集箱中 圖4 檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)工作流程圖 3.3機(jī)器基本組成應(yīng)用與尺寸設(shè)計(jì) 3.3.1電動(dòng)機(jī) 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)。 3.3.2減速器 圖5 減速裝置 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)。 (一)皮帶傳送： 圖6 皮帶減速機(jī)構(gòu) 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： = (1) 皮帶1與皮帶2的轉(zhuǎn)速與半徑成反比： = (2) (二)齒輪系傳動(dòng)： 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)齒輪系傳動(dòng)原理有： (3) 由上式可得： = (4) (三)直齒錐齒輪： 圖7 錐齒輪嚙合簡(jiǎn)圖 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： = (5) = (6) 由凸輪8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： 同時(shí)，齒輪4與齒輪7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)如表2、表3： 表2 皮帶輪參數(shù) 帶輪1 帶輪2 皮帶輪半徑（mm） 100 800 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1 5 20 20 100 / 齒輪2 5 20 60 300 / 齒輪3 5 20 20 100 / 齒輪4 5 20 60 300 / 直齒錐5，6 5 20 40 200 90 一對(duì)齒輪與一對(duì)直齒錐齒輪嚙合如圖8所示： 圖8 直齒輪、錐齒輪嚙合簡(jiǎn)圖 3.3.3凸輪推桿滑塊與料槽、檢料裝置 (一)凸輪推桿滑塊與檢料裝置、收集箱： (1)凸輪推桿滑塊 圖9 檢料裝置運(yùn)動(dòng)圖 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），可建立滑塊1與滑塊2的運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖： 滑塊1、2的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖10所示： 圖10 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖 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(xiàn)。由齒輪4與凸輪7同軸傳動(dòng)有： ω== 設(shè)計(jì)該凸輪的基圓半徑與到： 則凸輪進(jìn)程運(yùn)動(dòng)圖如圖11所示： 圖11 凸輪進(jìn)程運(yùn)動(dòng)圖 按對(duì)心平板直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪作出廓線(xiàn)—理論廓線(xiàn)。 圖12 圖輪廓線(xiàn)設(shè)計(jì)圖 凸輪7與桿1、滑塊1構(gòu)成凸輪滑塊傳動(dòng)機(jī)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)。 (2)檢料裝置與收集箱 圖13 檢料裝置圖 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)槌叽鐝男〉酱笸略O(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： = 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： 表4 檢料裝置料道尺寸 料道1 料道2 料道3 料道直徑（mm） 42 44 47 設(shè)置滑塊軌道有關(guān)尺寸為： (二)進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)： (1)凸輪推桿滑塊 圖14 進(jìn)料機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 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。 所以 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。 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。 在進(jìn)料機(jī)構(gòu)的表平面，為了防止健身球掉下時(shí)偏離送料路線(xiàn)，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。 圖15 進(jìn)料機(jī)構(gòu)表面圖 (2)料槽裝置 圖16 料槽裝置簡(jiǎn)圖 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，。 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)置了如圖17的振蕩器裝置： 圖17 振蕩器簡(jiǎn)圖 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。 3.3.4進(jìn)料推桿滑塊與檢料推桿滑塊的協(xié)調(diào) 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： 圖18 進(jìn)料推桿滑塊與檢料推桿滑塊協(xié)調(diào)進(jìn)程示意圖 如圖中所示意，進(jìn)程與進(jìn)程要求相等，即： 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。 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。 四、健身球檢測(cè)分類(lèi)機(jī)分析與評(píng)價(jià) 4.1 優(yōu)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卡的幾率； (4)傳送帶靠摩擦力工作，傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖吸震，噪聲小。 4.2 缺點(diǎn) (1)由于機(jī)械機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，故精確度不高； (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； (3)不適合用于高速分類(lèi)。 4.3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。 五、參考文獻(xiàn) 【1】孫桓，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理[M].7版.北京：高等教育出版社，2008. 【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. 【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. 【4】陸鳳儀. 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