械原理课程设计-健身球自动检验分类机设计.doc

1目录绪论机械原理课程设计任务书.20.1设计题目及原始数据.30.2设计方案提示.30.3设计任务.3一、设计要求.41.1功能要求.41.2工作原理.41.3工艺流程图.4二、机械系统的选择及比较.52.1电动机的选择及比较.52.2传动机构的选择及比较.62.3执行机构的选择及比较.7三、绘制机构系统运动转换图和形态学距阵.113.1功能转换图.113.2.形态学矩阵.12四、健身球检验分类工作原理及工艺动作流程图.124.1健身球检验分类机工作流程.124.2机械系统运动方案简图.134.3健身球检验分类机的基本组成.13五、机器基本组成应用及尺寸设计.135.1电动机.135.2减速器.135.3传动装置.145.4凸轮推杆滑块.175.5检验装置与接料装置.195.6进料机构设计.195.7各机构的运动循环图.21六、偏置曲柄滑块的运动分析.216.1构件的基本尺寸.216.2连杆机构的运动分析流程图.226.3编写程序.23七、方案分析与评价.277.1优点.277.2缺点.277.3改进.27八、参考文献.28九、总结.29附录一.30附录二.31附录三.32附录四.332机械原理课程设计任务书1.1设计题目及原始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：42<44；第三类：44<46。其他技术要求见下表：健身球分类机设计数据表方案号电动机转速（r/min）生产率（检球速度）（个/min）B960101.2设计方案提示健身球自动检验分类机是创造性较强的一个题目，可以有多种运动方案实现。一般的思路在于：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。盘状凸轮用电算法设计，圆柱凸轮用图解法设计；35.设计计算其中一对齿轮机构；6.编写设计计算说明书；7.可进一步完成：凸轮的数控加工，健身球检验分类机的计算机演示验证等。4一、设计要求1.1功能要求具体设计要求如下：健身球检验分类机能够实现进球、送球、检测球、接球的一体化功能。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。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。1.40mm第一类42mm2.42mm<第二类44mm3.44mm<第三类46mm1.2工作原理健身球检验分类机的工作原理是由进料机构、送料机构、检验机构、接料机构以及电动机组成。进料机构是持定量的健身球，以直线、间歇的运动过程进球；送料机构是在往复直线运动过程中，运用曲柄滑块或者凸轮推杆是健身球能持续定量的进入工作台相对应的小槽内，让健身球每6秒钟进入一个，使工作持续稳定进行；检验机构是由上往下直径分别为42mm、44mm、47mm小槽，根据小球能通过而大球不能通过的原理，健身球先通过直径为40-42mm的第一个孔，如果不能滚入，则通过直径为42-44mm的第二个孔和直径为4446mm的第三个孔，依次类推，直至用检验机构来完成对所有球的检验和分离；接料机构是在运用接球通道将分类掉下来球通过滚槽进入指定的装置，然后再用接球仪器将球接住。1.3工艺流程图健身球检验分类机的工作系统进料机构送料机构接料机构检验机构持定量健身球，以直线、间歇的进球运用曲柄滑块或者凸轮推杆是健身球能持续定量的进入工作台相对应的小槽内，让健身球每6秒钟进入一个，使工作持续稳定进行健身球间歇得掉下来，尺寸不同球将通过不同的小槽精确检验，直至完成检验运用接球通道将分类掉下来球通过滚槽进入指定的装置5二、机械系统的选择机械系统通常由一般由原动机、传动装置和工作机（有时又称执行机构）三部分组成如图：图211减速器2联轴器3电动机2.1电动机的选择2.1.1选择电动机类型发动机是机器中运动和动力的来源，其种类很多，有电动机、汽油机、菜油机、液压机、汽动马达等。电动机结构简单、工作可靠、控制方便、维护容易，一般机械上大多数是均采用电动机驱动。电动机已经是系列化了，通常由专门的工厂按标准系列成批或大量生产。机械设计中应根据工作的载荷、工作的要求、工作的环境、安装的要求及尺寸、重量有无特殊限制等条件，从产品目录中选择电动机的类型和结构形式、容量和转速，确定具体的型号。2.1.2选定电动机的容量电动机的容量选得合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作装置的正常的工作，或使用电动机因长期的过载而过早损坏；容量过大则电动机的价格高，能量不能充分利用，且常常不在满载下运行，其效率和功率的因数都较低，造成浪费。电机的容量的主要由电动机的运行时的发热情况决定，而发热又与其工作情况决定。工作机所需工作功率wP，应由机器工作阻力和运动参数计算得来的，可按下式计算：KwTnPw95506其中：T工作机的阻力矩，mmN；n工作机的转速，min/r；传动装置的总效率0组成传动装置的各部分运动副效率之积，即n3210其中：123分别为轴承、齿轮、斜齿轮的传动效率。经过综合考虑决定选用Y132M26型号电动机，它传动平稳，操作方便，效率高。2.2传动机构的选择及比较机械系统中的传动机构是把原动机输出的机械能传递给执行机构并实现能量的分配、转速的改变及运动形式的改变的中间装置。传动机构最常见的有齿轮传动、带传动、蜗杆传动等。他们的特点如表1特点寿命应用齿轮传动承载能力和速度范围大；传动比恒定，采用卫星传动可获得很大传动比，外廓尺寸小，工作可靠，效率高。制造和安装精度要求高，精度低时，运转有噪音；无过载保护作用取决于齿轮材料的接触和弯曲疲劳强度以及抗胶合与抗磨损能力金属切削机床、汽车、起重运输机械、冶金矿山机械以及仪器等蜗杆传动结构紧凑，单级传动能得到很大的传动比；传动平稳，无噪音；可制成自锁机构；传动比大、滑动速度低时效率低；中、高速传动需用昂贵的减磨材料；制造精度要求高，刀具费用贵。制造精确，润滑良好，寿命较长；低速传动，磨损显著金属切削机床（特别是分度机构）、起重机、冶金矿山机械、焊接转胎等带传动轴间距范围大，工作平稳，噪音小，能缓和冲击，吸收振动；摩擦型带传动有过载保护作用；结构简单，成本低，安装要求不高；外廓尺寸较大；摩擦型带有滑动，不能用于分度链；由于带的摩擦起电，不宜用于易燃易爆的地方；轴和轴承上的作用力很大，带的寿命较短带轮直径大，带的寿命长。普通V带3500-5000h金属切削机床、锻压机床、输送机、通风机、农业机械和纺织机械链传动轴间距范围大；传动比恒定；链条组成件间形成油膜能吸振，对恶劣环境有一定的适应能力，工作可靠；作用在轴上的荷载小；运转的瞬时速度不均匀，高速时不如带传动平稳；链条工作时，特别是因磨损产生伸长以后，容易引起共振，因而需增设张紧和减振装置与制造质量有关5000-15000h农业机械、石油机械、矿山机械、运输机械和起重机械等7当原动机驱动主动轮时，由于带与带轮间的摩擦（或啮合），便拖动从动轮一起转动，并传递一定动力。带传动具有结构简单、传动平稳、选价低廉以及缓冲吸振等特点，在近代机械中被广泛应用。图-带传动图-链传动但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。蜗杆传动的传动比大，承载能力较齿轮低，常布置在传动系统的高速级，以获得较小的结构尺寸；同时，摩擦力大，发热大。同时蜗杆传动在啮合处有相对滑动。当滑动速度很大，工作条件不够良好时，会产生较严重的摩擦与磨损，从而引起过分发热，使润滑情况恶化，因而摩擦损失较大，效率低。根据以上的分析比较，考虑减小噪声、振动等方面的要求的工作条件可以得到，在此采用带传动。2.3执行机构的选择及比较2.3.1送料机构方案一：凸轮机构方案一：所采用的进料机构如图31所示。其主要有进料槽、凸轮机构组成。当小球不断的从进料槽中进入时，运用凸轮机构，用滑块间歇的让球进入，以不至于无法控制球的进入，最终球顺着右边的壁做自由落体运动,落在指定位置。设计要求：凸轮顶端处应稍微有点凹朝,以免最下面的球在上面的球的压力下直接冲出工作台,造成球进入速度不受限制。81进料槽2凸轮机构图3-1方案一运动简图方案二：偏置曲柄滑块机构方案二：所采用的进料机构如图32所示。功能和方案一一样，只是送料机构改变，将凸轮换成偏置曲柄滑块机构。设计要求：有急回特性，球的正下方有一个微小的凹槽，使球下落在槽内不会自行滑动，且滑块将球推出后，滑块的后半部分能够堵住进料口，不会使球往下落。1进料槽2对心滑块机构图3-2方案二运动简图方案的选择两种方案都能很好的完成规定的运动，对于凸轮机构，它可以是推杆得到各9种预期的运动规律，而且相应快速，机构简单紧凑，但是易磨损，制造较困难。对于连杆机构，它压力较小，承载能力较大，润滑好，磨损小，加工制造容易，对保证工作的可靠性有利。经综合考虑，我们选择了方案二作为送料机构。2.3.2检料和接料机构方案一我们认为此检验分类机的主要用途就是将不同直径大小的健身球分成三类，同时我们还得考虑到健身球是石料所做，故我们提出了如下的方案。图3-3方案一运动简图1检料机构2接料机构经分析，我们认为此方案接料机构的速度不易于控制，而且球从工作台掉下容易碰撞、损坏。故我们放弃此方案，寻找便于控制的检料机构。方案二