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1、. . . . . 机械原理课程设计说明书 健身球检验分类机 院 部: 机电工程学院 班 级: 12机械卓越班 姓 名: 王晨一 学 号: 21206072541 指导教师: 钱外声 . 专业.专注 . 目录 一、设计任务书31.1设计题目及数据1.2设计方案1.3设计任务1.4工作原理以及工艺动作流程图(a)与功能逻辑图(b) 二、执行构件及其运动设计5 2.1进料与送料机构 2.2检验分类与按类存放机构 2.3执行构件的运动循环图(运动协调性)设计 2.4机构选型及组合 2.4.1根据工艺过程确定执行构件的运动形式 2.4.2根据执行构件的运动形式选择机构 2.5方案评价及优选 2.6方案
2、结果分析 2.7减速装置的尺寸设计 2.7.1齿轮系传动 2.7.2皮带传送 2.7.3直齿锥齿轮三、机械系统的运动简图及相关性能分析和方案评价16 3.1运动方案简图 3.2健身球分类机优、缺点3.3健身球分类机的改进3.4方案整体评价四、参考文献18一、设计任务书1.1设计题目及数据设计健身球自动检验分类机,将不同直径尺寸的健身球(石料)按直径分类。检测后送入各自指定位置,整个工作过程(包括进料、送料、检测、接料)自动完成。健身球直径范围为4046mm,要求分类机将健身球按直径的大小分为三类:第一类: 4042 ; 第二类:4244;第三类:4446。其他技术要求见下表:健身球分类机设计数
3、据表方案号电动机转速(r/min)生产率(检球速度)(个/min)A1440201.2设计方案1.球的尺寸控制可以靠三个不同直径的接料口实现。例如:第一个接料口直径为42mm,中间接料口直径为44mm,而第三个接料口直径稍大于46mm。使直径小于(等于)42mm的球直接落入第一个接料口,直径大于42mm的球先卡在第一个接料口,然后由送料机构将其推出滚向中间接料口。以此类推。2.球的尺寸控制还可由凸轮机构实现。3.此外,需要设计送料机构、接料机构、间歇机构等。可由曲柄滑块机构、槽轮机构等实现。1.3设计任务1.健身球检验分类机一般至少包括凸轮机构,齿轮机构在内的三种机构;2.设计传动系统并确定其
4、传动比分配,并在图纸上画出传动系统图;3.图纸上画出健身球检验分类机的机构运动方案简图和运动循环图;4.图纸上画凸轮机构设计图(包括位移曲线、凸轮廓线和从动件的初始位置);要求确定运动规律,选择基圆半径,校核最大压力角与最小曲率半径,确定凸轮廓线。5.设计计算其中一对齿轮机构; 6.编写设计计算说明书; 1.4工作原理以及工艺动作流程图(a)与功能逻辑图(b) 持定量健身球,以直线、间歇的进球。定量进球直线往复的运动。运用曲柄滑块机构使健身球能持续的进入工作台相对应的小槽内,使工作能持续稳定进行。定量送球健身球检验分类机的工作系统健身球间歇得掉下来,尺寸最的直接掉进第一个孔,稍大得都卡在那里。
5、精确检验健身球运用滑块或偏心轮,把健身球推到第2个孔,然后再把最大的推到最大的孔。运用接球通道将分类掉下来球通过,然后再用接球仪器讲球接住。接球装置 (a)健身球自动检验分类1.进料功能2.送料功能3.自动分类功能4.按类存放功能 (b)二、执行构件及其运动设计 2.1进料与送料机构(1)进料机构 如上图所示为漏斗形状的进料机构,槽体上安装有一个振荡器,槽体高度h,可根据待测球数量适度调整。槽壁的倾斜角度为,其对槽体和健身球的受力情况有较大的影响。如果角度过大,则健身球整体向下的压力不足,影响了传递的连续性;如果角度过小,则球之间互相压力增大,健身球流动性下降。所以,。我们取 =35对于导管直
6、径d,为了保证良好的流动性d应该大于最大球的直径,并保证的盈余空间;但也不宜过大,过大尺寸的直径d容易造成球体之间的相互摩擦力增加,造成导管的堵塞。 考虑到待测球在漏口堵塞情况,设置了如下图所示的振荡器装置:为了防止料槽中,健身球堵塞,本装置使用了如上图所示的解卡振荡器。本振荡器使用电动机2来带动偏心轮1转动,由于偏心轮质心偏离转动中心,因此产生振动的效果。把解卡振荡器安装于料槽壁上带动料槽振动,使料槽中健身球的流动性得到加强,很大程度的减小了健身球被卡住的几率。(2)送料机构方案一、四连杆机构 方案二、对心凸轮滑块机构 以上两种方案都同样能完成工作任务,但前者有急回特性,有冲击,而后者若采用
7、摆线或五次多项式运动规律,则可避免冲击,并且结构更为简单,便于设计,杆件少,功能损失更少。所以我们选用后者,即对心凸轮滑块机构。 2.2检验分类与按类存放机构(1)检验分类机构 方案一: 方案二: 理论上,两种方案都可以实现健身球自动检验分类的功能,但实际上方案一在料道1处,直径在42及以上的健身球会卡住,而无法实现分类,故选方案二。在方案二的检料箱体中,设有待测球出口料道1、料道2、料道3,料道顺序为尺寸从小到大依次设置,小球先检测,接着检测中球,大球直接滚出,为了使球能够快速稳定地经过料道尺寸检测,设计轨道与水平夹角为:=10料道相应尺寸大小如下表:料道1料道2料道3料道直径(mm)424
8、446设置滑块轨道有关尺寸为:其中,是滑块的行程, mmmm另外,在滑块2的前端,留有在的距离,考虑到健身球的形状以及其重力作用的因素,其能够按照预想的路程进行检料。(2)按类存放装置 如下图所示: 2.3执行构件的运动循环图(运动协调性)设计电机减速1减速2减速3运动分支分类滑块3的间隙往复运动分类滑块2的间隙往复运动送料滑块1的间隙往复运动2.4机构选型及组合电动机转速(r/min)生产率(检球速度)(个/min)1440202.4.1根据工艺过程确定执行构件的运动形式送料功能的执行构件是滑块1,它作间歇往复直线运动;检验分类功能的执行构件是滑块2和滑块3,它们都作间歇往复直线运动。2.4
9、.2根据执行构件的运动形式选择机构(1)送料滑块1的间歇往复移动,可选凸轮机构,连杆机构,凸轮+连杆机构等。(2)分类滑块2的间歇往复运动,可选凸轮机构,连杆机构,凸轮+连杆机构等。(3)分类滑块3的间歇往复运动,可选凸轮机构,连杆机构,凸轮+连杆机构等。2.5方案评价及优选 功能元功能分解(匹配的机构)123减速1带传动齿轮传动蜗杆传动减速2带传动齿轮传动蜗杆传动减速3带传动齿轮传动蜗杆传动送料滑块1的间隙往复运动凸轮机构连杆机构凸轮+连杆机构分类滑块2的间隙往复运动凸轮机构连杆机构凸轮+连杆机构分类滑块2的间隙往复运动凸轮机构连杆机构凸轮+连杆机构如上表格所示的粗黑体的功能综合,即为设计的
10、最佳方案。 2.6方案结果分析根据实践经验,在推程时,许用压力角的值对于移动从动件,=3038。在回程时,对于力封闭的凸轮,这时使从动件运动的是封闭力,不存在自锁的问题,故可采用较大的压力角,通常取=7080。并且,最大压力角,因此,我们可以取=30,=70。从上面的调试结果可知,升程=30,回程最大压力角=70,且没有运动失真的现象,故满足设计的要求。2.7减速装置的尺寸设计 本分类装置采用上图所示的减速器,由传送带和齿轮系构成的减速装置。其中一对齿轮的传动比是有限的,由于本装置需要较大的传动比,固采用轮系来实现。 2.7.1齿轮系传动带轮2与齿轮1同轴传动,齿轮1与齿轮2啮合传动,齿轮2与
11、齿轮3同轴传动,齿轮3与齿轮4啮合传动,齿轮4与直齿锥同轴连接,根据齿轮系传动原理有: (3)由上式可得: (4) 2.7.2皮带传送如图所示为皮带减速机构,带轮1连接原动件转速为=1440r/min的交流电动机,皮带2连接齿轮系中的齿轮1,皮带1的半径为,皮带2的半径为,根据皮带传动原理有:= (1)皮带1与皮带2的转速与半径成反比:= (2) 2.7.3直齿锥齿轮直齿轮4与直齿锥齿轮5、凸轮7、凸轮8同轴传动,直齿锥齿轮5与直齿锥齿轮6垂直啮合,直齿锥齿轮6与凸轮9同轴连接,根据齿轮传动原理有:= (5)= (6)由凸轮9与直齿锥齿轮同轴传动有: (7)根据提供的原动件转速为=1440r/min的交流电动机与课程设计要求,在的前提下,设计机器的生产率为20个/min,设计的凸轮滑块结构实现凸轮转动一圈完成一个健身球的检测,可以得到凸轮9的转速为:同时,齿轮4与凸轮7和凸轮8是同轴传动,故 则