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廣西科技大學 機械原理課程設計說明書 設計題目 健身球檢驗分類機 學 院 汽車與交通學院 專 業(yè) 車輛工程 班 級 車輛 111 設 計 者 學 號 指導老師 2013 年 7 月 5 日 1 目錄 第一章 設計要求 1 1 設計題目 2 1 2 設計任務 2 1 3 設計提示 3 第二章 方案的選定 2 1 解題思路 3 2 2 不同方案的對比 3 第三章 傳動方案 3 1 傳動方案的擬定及電動的選擇 6 第四章 主要執(zhí)行結構方案設計 4 1 進料機構 12 4 2 測健身球直徑 13 4 3 送料機構 13 4 4 接料機構 13 4 5 工作原理以及工藝動作流程圖 14 課程設計的感受 14 參考文獻 15 2 第 1 章 設計要求 1 1 設計題目 1 設計健身球自動檢驗分類機 將不同直徑尺寸的健身球 石料 按直徑分類 檢測后送入各自指定位置 整個工作過程 包括進料 送料 檢測 接料 自動完成 2 健身球直徑范圍為 40 46mm 要求分類機將健身球按直 徑的大小分為三類 3 直徑范圍在 40 42mm 的為第一類 直徑范圍在 42 44mm 的為第二類 直徑范圍在 44 46mm 的為第三類 其他技術要求見表 1 表 1 健身球分類機設計數據 1 2 設計任務 1 健身球檢驗分類機一般至少包括凸輪機構 齒輪機構在內的 兩種機構 2 設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配 3 繪制健身球檢驗分類機的機構運動方案簡圖 4 繪制凸輪機構設計圖 包括位移曲線 凸輪輪廓線和從動件 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 5 設計計算其中一對齒輪機構 6 編寫設計計算說明書 7 學生可進一步完成 凸輪的數控加工 健身球檢驗分類機的 計算機演示驗證等 方案號 電動機轉速 r min 生產率 檢球速度 個 min A 1440 20 B 960 10 C 720 15 3 表 2 為設計任務分配表 表 2 設計任務分配表 學生編號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 電動機轉速 A B C A B C A B C 生產率 A B C B C A C A B 1 3 設計提示 健身球自動檢驗分類機是創(chuàng)造性較強的一個題目 可以有多種運 動方案實現(xiàn) 一般的思路在于 1 球的尺寸控制可以靠三個不同直徑的接料口實現(xiàn) 例如 第 一個接料口直徑為 42mm 中間接料口直徑為 44mm 而第三個接料口 直徑稍大于 46mm 使直徑小于 等于 42mm 的球直接落入第一個接 料口 直徑大于 42mm 的球先卡在第一個接料口 然后由送料機構將 其推出滾向中間接料口 以此類推 2 球的尺寸控制還可由凸輪機構實現(xiàn) 3 此外 需要設計送料機構 接料機構 間歇機構等 可由曲 柄滑塊機構 槽輪機構等實現(xiàn) 第二章 方案的選定 2 1 解題思路 1 進料是一個間歇往復運動過程 因此用凸輪機構 四桿機 構和圓柱凸輪機構可以設計出相應的進料機構 2 題目要求根據球的直徑不同分類 那就捉住直徑的不同設 計分類機構進行分類 3 根據測出的直徑 設計一個分離機構 從而進行分類 2 2 不同方案的對比 4 方案一 方案一 此方案是通過圓柱凸輪機構把健身球從進料口送入到檢驗 機構 當健身球直徑為小于 42mm 時 就掉入 1 號滑道 再由滑道送 入到接球裝置 當球直徑大于 42mm 時 凸輪帶動推桿將球向上頂 以免卡在槽口 然后再由旋轉葉片將球推到 2 號驗料槽口 當球符 合尺寸要求 42 44mm 時 將進入 2 號滑道送進接球裝置 當球直 徑大于 44mm 時 凸輪帶動推桿將球上頂 再通過旋轉葉片將球推到 3 號槽口 然后從 3 號滑道進入接球裝置 5 方案二 方案二 此方案是通過圓柱凸輪機構把健身球從進料口送入到檢驗 機構 當健身球被送入驗球口道后 凸輪推動微型開關與健身球相 接觸 通過測壓測量健身球直徑 然后感應器做出一些列分析 當 健身球的直徑符合第一類 小于 42mm 感應器控制 1 號滑道開關 1 號滑道倉門向上打開 健身球通過推桿向下傳送 使健身球通過 變道進入 1 號滑道 從 1 號滑道送入到接球裝置 當健身球的直徑 符合第二類 42 44mm 感應器控制 2 號滑道開關 2 號滑道倉門 向上打開 健身球通過推桿向下傳送 使健身球通過變道進入 2 號 滑道 從 2 號滑道送入到接球裝置 當健身球的直徑符合第三類 大于 44mm 健身球沿原軌道進入 3 號滑道 送入到接球裝置 6 對比結果 方案一是通過健身球的重力 在直徑與槽口直徑相同或 小于槽口時 可通過 雖然有推桿向上頂防止健身球卡在槽口葉片 無法推動小球 但是靠重力吃飯總有失效的時候 而且裝置構造復 雜 制造比較繁瑣 相對方案一而言 方案二采取了比較智能的方 法 是結構簡單化 通過電子檢測直徑進行智能分類 符合現(xiàn)在化 的要求 簡化了設備 從而制造容易 成本低 所以方案二比較可 行 比較有優(yōu)勢 第三章 傳動方案 3 1 傳動方案的擬定及電動的選擇 1 皮帶輪 如圖所示為皮帶減速機構 帶輪 1 連接原動機的轉速為 n0 720r min 的交流電電動機 皮帶輪 2 連接減速箱 皮帶輪 1 的 半徑為 R1 皮帶輪 2 的半徑為 R2 根據皮帶傳動原理有 n1 n0 皮帶 1 與皮帶 2 的轉速與半徑成反比 n1 n2 R2 R1 總圖中所示 皮 1 的傳動比為 N1 N2 3 所以 n2 240r min 皮 2 皮 3 的傳動比均為 1 2 減速箱 7 如上圖所示 帶輪 2 與齒輪 1 同軸傳動 齒輪 1 與齒輪 2 嚙合傳動 齒輪 2 與齒輪 3 同軸傳動 齒輪 3 與齒輪 4 嚙合傳動 根據齒輪系 傳動原理有 8 3 直齒錐齒輪 如圖所示 直齒輪 4 與皮 2 皮 3 凸輪 1 同軸傳動 直齒錐齒輪 5 與皮 3 同軸傳動 直齒錐 5 與直齒錐 6 嚙合傳動 根據齒輪系傳 動原理有 9 根據提供的原動件轉速為 n0 720r min 的交流電動機與課程設計要求 在 n0 的前提下 設計機器的生產率為 10 個 min 設計的凸輪滑塊結構實現(xiàn)凸輪 轉動一圈完成一個健身球的檢測 可以得到凸輪 2 的轉速為 同時 齒輪 4 與皮 3 是同軸傳動 故 變速箱根據 1 比 16 的比例關系 我們選取適當的皮帶輪半徑和齒輪齒數 故我們得出 如上圖 考慮到齒輪大小與傳動的合理性 經過比較設計皮帶傳動結構與齒輪系傳 動結構的相應參數如表 1 表 2 表 1 皮帶輪參數 帶輪 1 帶輪 2 帶輪 3 帶輪 帶輪 帶輪 6 10 4 5 帶輪 半徑 mm 100 300 200 200 200 200 表 2 各齒輪參數 模數 mm 壓力角 齒數 個 分度圓直徑 mm 分錐 角 齒輪 1 5 20 20 100 齒輪 2 5 20 80 400 齒輪 3 5 20 20 100 齒輪 4 5 20 80 400 直齒輪 5 6 5 20 40 200 90 4 凸輪設計 11 12 13 凸輪運動方式如下圖 14 15 第四章 主要執(zhí)行結構方案設計 4 1 進料機構 其主要有進料槽 凸輪機構組成 當健身球不斷的從進料槽中 進入時 運用凸輪機構 用滑塊間歇的讓球進入 以不至于無法控 制球的進入 最終球順著右邊的壁做自由落體運動 落在指定位置 16 4 2 測健身球直徑 當健身球進入預定檢測位置后 剛好凸輪將微動開關推向球 測出 球的直徑后通過感應器進行分析歸類 控制借料機構變道倉門的開 關 此微懂開關設有雙重彈簧 防止凸輪卡住不能運動造成機器的 損壞 17 4 3 送料機構 當微動開關檢測完健身球直徑后 凸輪控制推桿下降 使健身球下 降進入接料機構 18 4 4 接料機構 健身球進入接料軌道 在感應器控制下 按照開關開合進行變道進 入接收滑道 通過接收減速帶滑入包裝盒進行包裝 4 5 工作原理以及工藝動作流程圖 定量進球 持定量健身球 以直線 間歇的進球 19 課程設計的感受 經過了兩個星期的課程設計使我深刻地體會了首次設計的艱辛 課程設計始的第一天 我一點也不知道改干什么 對于自己所按排 到的課題一點思路也沒有 而且在設計過程中所遇到的一系列的問 題都要通過自己的積極思考和查找資料去解決 由于目前所學的知 識還十分的有限所以顯的特別的困難 有的時候其實自己已經作出 了錯誤的設計卻不知道 在老師指導下才能把錯誤改正過來 通過 本次機械原理課程設計 對機械剛剛有些概念的我來說是受益非淺 不僅運用了機械原理的一些基礎知識外 還加深了對專業(yè)知識的理 解和掌握 讓我真真體會到了說和動手做是存在很到的距離的 在以 后的工作中 要動手做才會有更大的收獲 在設計的過程中 由于 沒有學過畫圖軟件 使我更加難上加難 在設計的同時還要邊學畫 圖 所以花的時間就更多 而且有些圖不能準確的表示出來 這是 我此次設計中存在的最大問題 不過經過這些天的努力 工作算是 定量送球 直線往復的運動 運用圓柱凸輪機構使健身球能持續(xù)的進入工作臺相對應的小槽內 使工作能持續(xù)穩(wěn)定進行 精確檢驗健身球 健身球間歇得掉下來 凸輪推動微型開 關與球接觸進行測量 發(fā)出信號給控制 系統(tǒng) 控制系統(tǒng)進行分類 控制 1 2 號分球 倉門的開關 升降滑塊將球送入滑道 小球進入收貸滑道 接球裝置 運用接球通道將分類掉下來球通過 然后再用接球儀器講球接住 健身球檢驗分類機的工作系統(tǒng) 20 成功完成 機械原理作為機械類專業(yè)的最基本的基礎課程 是一門傳統(tǒng)的 基礎學科 內容豐富 涉及面廣 是一切機械制造的基礎 對于機 械類專業(yè)的我們必須學好這門課程才能在機械領域生存 參考文獻 1 裘建新主編的 機械原理課程設計 北京 高等教育出版社 2010 2 孫桓 陳作模 葛文杰 主編的 機械原理 北京 高等教育出版 社 2006