機(jī)械原理課程設(shè)計----健身球檢驗分類機(jī)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　前言……………………………………………………………………3</p><p>　　第一章、設(shè)計題目與要求…………………………………………… 4</p><p>　　第二章、機(jī)構(gòu)方案設(shè)計簡圖…………………………………………5第三章、原動機(jī)的選擇………………………………………………5

2、第四章、傳動比的分配………………………………………………7第五章、傳動機(jī)構(gòu)的選擇與比較……………………8</p><p>　　第六章、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較……………………10</p><p>　　6.1 進(jìn)料機(jī)構(gòu) …………………………………………………106.2 檢驗機(jī)構(gòu) …………………………………………………13</p><p>　　第七章、機(jī)械系統(tǒng)運動方

3、案的擬定與比較………………………… 16</p><p>　　第八章、機(jī)械系統(tǒng)運動循環(huán)圖………………………17</p><p>　　第九章、凸輪運動分析與設(shè)計……………………18</p><p>　　結(jié)束語 …………………………………………………………………20</p><p><b>　　附錄： </b></p&

4、gt;<p><b>　　前言</b></p><p>　　【摘要】 隨著科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)水平的不斷發(fā)展和人們生活條件的不斷改善，消費者的價值觀念變化很快，市場需求才出現(xiàn)多樣化的特征，機(jī)械產(chǎn)品的種類日益增多，例如，各種金屬切削機(jī)床、儀器儀表、重型機(jī)械、輕工機(jī)械、紡織機(jī)械、石油化工機(jī)械、交通運輸機(jī)械、海洋作業(yè)機(jī)械、鋼鐵成套設(shè)備、辦公設(shè)備、家用電器以及兒童玩具等等。同時，這些機(jī)械

5、產(chǎn)品的壽命周期也相應(yīng)縮短。企業(yè)為了贏得市場，必須不斷開發(fā)符合市場需求的產(chǎn)品。新產(chǎn)品的設(shè)計與制造，其中設(shè)計是產(chǎn)品開發(fā)的第一步，是決定產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、水平、市場競爭力和經(jīng)濟(jì)效益的最主要因素。機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計是對產(chǎn)品的功能、工作原理、系統(tǒng)運動方案、機(jī)構(gòu)的運動與動力設(shè)計、機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計算，并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造的工作過程。 當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，知

6、識經(jīng)濟(jì)已見端倪，綜合國力的競爭日趨激烈。國力的競爭，歸根結(jié)底是科技與人才的競爭。而機(jī)械原理課程設(shè)計是機(jī)械原理課程的一個重要實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，同時，又是機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)計劃中一個相對獨立的設(shè)計實踐，在培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械綜合設(shè)計能力及創(chuàng)新意識與能力</p><p>　　本次設(shè)計的是健身球分類機(jī)系統(tǒng)設(shè)計，以小見大，設(shè)計并不是門簡單的課程，它需要同學(xué)們理性的思維和豐富的空間想象能力。</p><p>

7、<b>　　設(shè)計要求</b></p><p>　　1. 設(shè)計健身球自動檢驗分類機(jī)，將不同直徑的健身球（石料）按直徑分類。檢測后送入各自制定的位置，整個工作過程（包括進(jìn)料、送料、檢測、接料）自動完成。健身球直徑范圍φ40‐46mm，要求分類機(jī)將健身球按直徑大小分為三類</p><p>　?。?）Φ40 mm≤第一類≤φ42 mm（2） Φ42 mm <第二類≤φ

8、44 mm（3） Φ44 mm <第三類≤φ46 mm</p><p><b>　　2．設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　(1)健身球檢驗分類機(jī)構(gòu)一般至少包括凸輪機(jī)構(gòu)、</p><p>　　齒輪機(jī)構(gòu)在內(nèi)的三種機(jī)構(gòu)</p><p>　　(2)設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。</p><p&g

9、t;　　(3)繪制健身球檢驗分類機(jī)構(gòu)的運動方案簡圖和運動循環(huán)圖</p><p>　　(4)繪制凸輪機(jī)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。</p><p>　　(5)設(shè)計計算期中一對齒輪機(jī)構(gòu)。</p><p><b>　　設(shè)計機(jī)構(gòu)簡圖</b></p

10、><p>　　第三章 原動機(jī)的選擇</p><p><b>　　1. 原始數(shù)據(jù)</b></p><p>　　2. 原動機(jī)選擇主要參考條件：</p><p>　?。?）現(xiàn)場能源供應(yīng)條件</p><p>　?。?）工作機(jī)載荷特性及工作制度</p><p>　?。?）工作機(jī)對啟動、平

11、穩(wěn)性、過載能力、調(diào)速</p><p>　　和控制能力等方面的要求。</p><p>　?。?）原動機(jī)是否工作可靠、操作與維修簡便，</p><p>　　是否需要防塵、防爆、防腐等</p><p>　　原動機(jī)的初始成本與運行維護(hù)費用</p><p>　　3. 原動機(jī)的性能比較。參考《機(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書》表3.2<

12、;/p><p>　　健身球減員分類機(jī)屬于工業(yè)批量生產(chǎn)中的應(yīng)用， 考慮實際場景，一般工廠用電220V以上，原動機(jī)易選用220v交流電動機(jī)，為減少噪音一般不用氣動機(jī)，從整個設(shè)計方案考慮，要達(dá)到高產(chǎn)率且減少減速過程機(jī)構(gòu)，宜采用轉(zhuǎn)速較低的電動機(jī)。</p><p><b>　　原動機(jī)的選定 </b></p><p>　　綜上考慮，易采用在

13、220V交流電壓下工作電動機(jī)，轉(zhuǎn)速720r/min，預(yù)計生產(chǎn)率為20個/min。</p><p><b>　　傳動比的分配</b></p><p><b>　　確定總傳動比</b></p><p>　　原動機(jī)轉(zhuǎn)速 n原=720</p><p>　　凸輪轉(zhuǎn)速 nⅠ=20</p>

14、<p>　　工作軸轉(zhuǎn)速 nⅡ=5</p><p><b>　　所以總傳動比 </b></p><p>　　iⅠ= n原/ nⅠ=720/20=36</p><p>　　iⅡ= n原/ nⅡ=720/5=144</p><p><b>　　2．傳動比的分配</b></p&g

15、t;<p>　　將總傳動比i按各級傳動進(jìn)行分配</p><p>　　i=i1i2i3…in </p><p>　　式中i1,i2,i3…in為各級傳動的傳動比。</p><p>　　傳動比分配的主要要求：</p><p>　　各級傳動比應(yīng)在推薦范圍內(nèi)選?。▍⒁姟稒C(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書》附錄2）</p><

16、;p>　　使各級傳動的承載能力得到充分發(fā)揮，并使其結(jié)構(gòu)尺寸協(xié)調(diào)勻稱</p><p>　　使各級傳動具有較小的外形尺寸，較小的重量和中心距</p><p>　　建議使用不可約分的傳動比，以避免某幾個齒輪的磨損過分集中，降低噪聲和震動</p><p>　　3．各級傳動比的分配表</p><p>　　傳動機(jī)構(gòu)的選擇與比較</p>

17、<p>　　1. 傳動機(jī)構(gòu)的選擇。</p><p>　　根據(jù)機(jī)械傳動過程中，傳動效率與傳遞能量的穩(wěn)定性與可靠性來合理選擇傳動機(jī)構(gòu)</p><p>　　傳動機(jī)構(gòu)按工作原理分類：有機(jī)械傳動、流體傳動和電力傳動三類。具體可參看《機(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書》表3.3按工作原理的傳動分類及特點。</p><p>　　各種傳動機(jī)構(gòu)的特點和特性參考《機(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書

18、》附錄2</p><p>　　各種傳動機(jī)構(gòu)傳動效率的比較參考《機(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書》附錄3</p><p>　　設(shè)計方案中各級傳動的機(jī)構(gòu)選擇</p><p><b>　　個別傳動機(jī)構(gòu)的說明</b></p><p>　　為了實現(xiàn)較大的減速比，故在考慮時在3’，4機(jī)構(gòu)處采用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)組合。而要使送料、接料和檢驗保持同步，

19、所以在檢料處采用槽輪機(jī)構(gòu)，使得檢料時接料盤每轉(zhuǎn)1/4圈送進(jìn)一個球。</p><p>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較</p><p><b>　　送料機(jī)構(gòu)（簡圖）</b></p><p>　　送料要求:送球時要求一個一個地將球從料斗中送出檢驗。要達(dá)到生產(chǎn)率為20個/每分鐘，所以一分鐘內(nèi)要從料斗里送出20個健身球到檢驗機(jī)構(gòu)中。</p>&l

20、t;p>　　凸輪選擇：每分鐘要送出20個球，平均每3秒推出一個球，每個球的推出是間歇循環(huán)的，經(jīng)過考慮，我們選用了凸輪機(jī)構(gòu)與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的組合來實現(xiàn)，通過凸輪的旋轉(zhuǎn)，推動推桿做周期性的往復(fù)運動，從而一起帶動送料滑塊每次來回送出一個球，每分鐘送出20個，達(dá)到預(yù)期生產(chǎn)率。</p><p>　　料斗的設(shè)計：料斗的設(shè)計要考慮落料是否順暢，由于健身球的材質(zhì)是石料，所以我們設(shè)計的料斗采用了錐形漏斗形料斗。此料斗唯一會造成

21、的堵塞的現(xiàn)象是兩、三個球在同一平面內(nèi)。如圖：</p><p>　　但由于石料球自身重力與機(jī)器的微小震動，加上出現(xiàn)這種絕對同平面的概率甚微，因此只要設(shè)計好料斗的斜度就不會產(chǎn)生堵塞狀況。料斗斜度的設(shè)計要根據(jù)球的直徑和重量來計算。計算如下：</p><p>　　f=uFN+Tcosθ</p><p>　　FN=mgcosθ+Tsinθ</p><p&g

22、t;<b>　　F=mgsinθ</b></p><p><b>　　F>f</b></p><p>　　mgsinθ>umgcosθ+uTsinθ+Tcosθ</p><p><b>　　T >mg</b></p><p>　　Sinθ>u(cosθ+

23、sinθ)+cosθ</p><p>　　即 (sinθ-cosθ)/(cosθ+sinθ)>u</p><p><b>　　θ>45°</b></p><p><b>　　其中 m為球的質(zhì)量</b></p><p>　　u為石料與鐵的摩擦系數(shù)</p><p>　

24、　T是球與球之間的擠壓力</p><p>　　所以將料斗的斜度設(shè)計為 45度時即可保證球下落</p><p>　　堵塞的概率很小很小。當(dāng)然不能保證100%的順暢</p><p>　　檢驗分類機(jī)構(gòu)的設(shè)計。</p><p><b>　　檢驗原理</b></p><p>　　根據(jù)球的的不同直徑分為三類，

25、所以設(shè)置三個不同直徑的圓孔，分別為Φ42、Φ44、Φ46。用一個轉(zhuǎn)盤接料，并完成一個間歇運動，每個間歇運動進(jìn)程為轉(zhuǎn)盤的1/4,在每一個間歇停頓時間內(nèi)完成兩次檢測，當(dāng)檢驗完成后不合適的則由下面的撐板轉(zhuǎn)動撐起球料再由接料轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動送到下一個檢驗口中檢測，機(jī)構(gòu)原理圖見圖紙。</p><p><b>　　間歇機(jī)構(gòu)的選擇</b></p><p>　　根據(jù)題目要求選擇三類球，每個球

26、只在三個孔中檢測后便可分類，每次檢驗時所作間歇運動行程角度為900，所以考慮采用槽輪機(jī)構(gòu)（如圖）。而檢驗撐板的轉(zhuǎn)動為連續(xù)的，但要和槽輪轉(zhuǎn)動同周期，保證每轉(zhuǎn)動1/4圓周是同步的。因而帶動撐板的齒輪與帶動槽輪的齒輪同軸同轉(zhuǎn)速。</p><p>　　槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計參考《機(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書》表4.4、4.5 。</p><p>　　由式（4-28）和圖4.9可求得中心距C，轉(zhuǎn)臂半徑r（即轉(zhuǎn)臂滾

27、子中心A到轉(zhuǎn)軸O1間的距離）和槽輪名義外圓半徑R之間的關(guān)系為</p><p><b>　?。?-28）</b></p><p>　　為防止高速運轉(zhuǎn)時的沖擊，常對槽輪的名義外圓半徑R給予修正，如圖4.9所示</p><p>　　RS=(R2+ρ2)1/2</p><p>　　式中：ρ—滾子半徑，一般取r/6。</p&

28、gt;<p>　　由圖4.9可知，槽輪的槽底半徑Rd<C-(r+ρ)。而在選取撥盤上鎖止弧半徑RH時，必須保證槽輪的外圓上有足夠的槽頂厚度h，一般取h為（0.6—0.8）ρ，但不得小于3mm。</p><p>　　RH可按槽輪的外圓半徑R選用，取RH=KHR,系數(shù)KH的選取可查表4.5。</p><p>　　表4.5系數(shù)KH的選取</p><p&g

29、t;<b>　　槽輪相關(guān)參數(shù)</b></p><p><b>　　槽輪槽數(shù)：4</b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)臂滾子數(shù)j：1</b></p><p><b>　　特性系數(shù)k：1/3</b></p><p><b>　　運動系數(shù)i：1/4&

30、lt;/b></p><p>　　第七章 機(jī)械系統(tǒng)運動方案的擬定與比較</p><p><b>　　1.方案擬定</b></p><p>　　1）.不平行槽分類機(jī)構(gòu)方案</p><p><b>　　2）板門機(jī)構(gòu)方案</b></p><p>　　3）間歇轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)方案<

31、;/p><p>　　2.方案的比較與選擇</p><p>　　方案（1）：由于每一個料球的尺寸差距小于2mm，可能由于球在滾動過程中的微小慣性沖擊而造成檢驗不準(zhǔn)確</p><p>　　方案（2）：每個球的尺寸差距過小，上面中擋板的位移很小，很難控制小板順利打開，且該方案中同樣存在慣性沖擊。</p><p>　　方案（3）：該方案合理解決了球運動中

32、的慣性沖擊，并在檢驗時，每一個檢驗卡口處都進(jìn)行兩次檢驗。整個過程保持定點定位同步進(jìn)行</p><p>　　七．機(jī)械運動簡圖或進(jìn)一步驗到的運動方案布置圖</p><p>　　第八章 機(jī)械系統(tǒng)運動循環(huán)圖</p><p>　　槽輪輪角 0° 90° 180° 270° 360°</p&g

33、t;<p>　　第九章 凸輪運動分析與設(shè)計</p><p><b>　?。?）推桿位移線圖</b></p><p>　　( 2 )　圖解法凸輪設(shè)計</p><p>　　《機(jī)械原理》教材92頁，根據(jù)工程實踐的經(jīng)驗，推薦推程的許用壓力角為：移動推桿［α］＝３０°～３８°；當(dāng)要求凸輪尺寸盡可能小時，可?。郐粒荩剑矗?

34、#176;．所以選定推桿壓力角［α］＝３０°．</p><p><b>　　r0</b></p><p><b>　　e=20mm</b></p><p><b>　　s=45sinδ</b></p><p><b>　　rr=10mm</b>&

35、lt;/p><p>　　( 2 ) 凸輪的繪制（由計算機(jī)AutoCAD完成）</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　經(jīng)過一周的奮戰(zhàn)我的課程設(shè)計終于完成了。在沒有做課程設(shè)計以前覺得課程設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。課程設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能

36、力的一種提高。通過這次課程設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次課程設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 </p><p>　　這次課程設(shè)計我得到的題目是設(shè)計一個健身球檢驗分類機(jī)，由于理論知識的不足，再加上平時沒有什么設(shè)計經(jīng)驗，一開始的時候有些手忙腳亂，不

37、知從何入手。在老師的諄諄教導(dǎo)，和同學(xué)們的熱情幫助下，使我找到了信心?，F(xiàn)在想想其實課程設(shè)計當(dāng)中的每一天都是很累的，尤其是最后兩天，更是忙的不可開交。甚至有的同學(xué)選擇了一整天的學(xué)習(xí)畫圖找資料連飯都顧不得吃。其實正向老師說得一樣，設(shè)計所需要的東西都在書上了，當(dāng)時自己老是想找到什么捷徑來完成這次任務(wù)。但是機(jī)械設(shè)計的課程設(shè)計沒有那么簡單，你想copy或者你想自己胡亂蒙兩個數(shù)據(jù)上去來騙騙老師都不行，因為你的每一個數(shù)據(jù)都要從機(jī)械設(shè)計書上或者機(jī)械設(shè)計手

38、冊上找到出處或有相關(guān)的計算過程。我因為這個就吃了不少的虧，比如在我設(shè)計健身球分類機(jī)裝配草圖時我沒有太注意相關(guān)尺寸，致使我設(shè)計的整體圖出現(xiàn)了較大的結(jié)構(gòu)錯誤，間接導(dǎo)致了我以后的裝配圖的步履維艱。雖然種種困難我都已經(jīng)克服，但是還是難免有些疏忽和遺漏的地方。完美總是可望而不可求的，不在同一個地方跌倒兩次才是最重要的。抱著這個心理我一步步走了過來，最終完成了我的任務(wù)?！　?lt;/p><p>　　在設(shè)計過程中培養(yǎng)了我的綜合運用

39、機(jī)械設(shè)計課程及其他課程理論知識和利用生產(chǎn)時間知識來解決實際問題的能力，真正做到了學(xué)以致用。在此期間我們同學(xué)之間互相幫助，共同面對機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計當(dāng)中遇到的困難，培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊精神。在這些過程當(dāng)中我充分的認(rèn)識到自己在知識理解和接受應(yīng)用方面的不足，特別是自己的系統(tǒng)的自我學(xué)習(xí)能力的欠缺，將來要進(jìn)一步加強(qiáng)，今后的學(xué)習(xí)還要更加的努力。本次課程設(shè)計不僅僅是對自己所學(xué)的知識的一次系統(tǒng)總結(jié)與應(yīng)用，還是對自己能力的一次檢驗。在本次課程設(shè)計當(dāng)中，天氣很熱

40、，許多同學(xué)都不顧這么熱的天認(rèn)真設(shè)計，精神可嘉。在這次課程設(shè)計中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)，也非常感謝指導(dǎo)老師每天不辭辛勞給我們的指導(dǎo)。</p><p><b>　　【主要參考文獻(xiàn)】</b></p><p>　　《機(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書》/裘建新主編/高等

41、教育出版社，2005.4</p><p>　　《機(jī)械原理》/劉會英，楊志強(qiáng)，張明勤/機(jī)械工業(yè)出版社，2007.5</p><p>　　《凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用創(chuàng)新》/石永剛，吳央芳/機(jī)械工業(yè)出版社，2007.8</p><p>　　《機(jī)械設(shè)計手冊》/《機(jī)械設(shè)計手冊》編員會/機(jī)械工業(yè)出版社，2007.3</p><p>　　《機(jī)械設(shè)計實用機(jī)構(gòu)與裝置