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).22.1 設(shè)計(jì)題目.22.2 設(shè)計(jì)任務(wù).22.3 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).33.1方案設(shè)想.33.2健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)工作原理.43.2.1 運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖 .43.2.2健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)的基本組成 .53.2.3健身球檢驗(yàn)分類(lèi)機(jī)工作流程 .53.3機(jī)器基本組成應(yīng)用與尺寸設(shè)計(jì).53.3.1電動(dòng)機(jī) .63.3.2減速器 .63.3.3凸輪滑塊與料槽、檢料裝置.93.3.4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).144.1優(yōu)點(diǎn).144.2缺點(diǎn).154.3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)/)9720102.2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、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)。(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）100800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152020100/齒輪252060300/齒輪352020100/齒輪452060300/直齒錐5，65204020090一對(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，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：=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)形凸輪作出廓線理論廓線。圖12 圖輪廓線設(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）424447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，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?？紤]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. 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.- 15 -