机械原理课程设计健身球自动检验分类机Word文档下载推荐.docx
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2.ф42<
第二类≤ф44
3.ф44<
第三类≤ф46
其他技术要求见表1:
表1健身球分类机设计数据
方案号
电动机转速
r/min
生产率(检球速度)
个/min
A
1440
20
B
960
10
C
720
15
1.2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。
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。
5.设计计算其中一对齿轮机构。
6.编写设计计算说明书。
7.学生可进一步完成:
凸轮的数控加工,健身球检验分类机的计算机演示验证等。
表2为设计任务分配表。
表2
学生编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
生产率
第2章机械运动方案的设计与分析决策
2.1方案设计
方案一:
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,故我们在检验分类的同时应注意到避免健身球损坏。
我们提出了如下图的装置运动。
图1运动简图
经分析,认为此方案接料装置的速度不易于控制,故放弃此方案,寻找便于控制的检料装置。
方案二:
图2运动简图
经分析,认为此方案接料装置过于繁琐,故放弃此方案,寻找结构简单的检料装置。
方案三
图3运动简图
该方案的正好弥补了方案一、二的不足,在上滑块将球抵出的同时下滑块上边缘也正好抵达料道1的口缘处,向下运动时对球进行检测分类。
2.1工作原理
健身球检验分类机工作原理:
图4运动方案简图
1,2,3,4—直齿轮5,6—锥齿轮7,8—凸轮9—弹簧10—震荡器11—料槽12,13—带轮14,15—推杆
1、优点:
(1)设计结构简单,能耗低;
(2)设计制造简单;
(3)使用解卡振荡器,很大程度上减小健身球互卡的几率;
(4)传送带靠摩擦力工作,传动平稳,能缓冲吸震,噪声小。
2、缺点:
(1)由于机械机构简单,故精确度不高;
(2)振荡器的时候加剧了健身球之间的相互碰撞,同时使机械运转的噪音加大;
3、改进
(1)可通过精确的调整振荡器的频率,从而减小噪音;
(2)使用摩擦系数较小的导轨,提高选择精度。
2.2工作流程
第3章机构尺度综合
3.1机构尺寸设计
(1)电动机:
健身球检验分类机原动件采用转速为
的电动机。
(2)减速器:
图5减速机构
此分类机采用如图所示的减速器,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。
(2.1)皮带传送:
图6皮带加速机构
如图所示为皮带减速机构,带轮1连接原动件转速为
的电动机,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)
(2.2)齿轮系传动:
如图5所示,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)
(2.3)直齿锥齿轮:
图7直尺锥齿轮传动
如图7所示,直齿轮4与直齿锥齿轮5、凸轮7(见图4)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8同轴连接(见图4),根据齿轮传动原理有:
(5)
(6)
由凸轮8与直齿锥齿轮同轴传动有:
(7)
根据提供的原动件转速为
的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8的转速为:
同时,齿轮4与齿轮7是同轴传动,故
则
根据公式(4)可以得出:
因此由上两式可以得出:
根据1比72的比例关系,我们选取适当的皮带轮半径和齿轮齿数
故我们得出:
考虑到齿轮大小与传动的合理性,经过比较设计皮带传动结构与齿轮系传动结构的相应参数如表1、表2:
表1皮带轮参数
带轮1
带轮2
皮带轮半径(mm)
100
800
表2各齿轮参数
——模数(mm)压力角(°
)齿数(个)直径(mm)分锥角(°
)
齿轮152020100/
齿轮252060300/
齿轮352020100/
齿轮452060300/
锥齿轮5,65204020090
齿轮1,2的几何尺寸计算
基本参数
Z1=20,Z2=60,m=5,a=20°
,
名称
符号
计算公式
分度圆直径
d
d1=100,d2=300
齿顶高
ha
齿根高
hf
6.25
齿顶高直径
da
da1=110,da2=310
齿根高直径
df
df1=87.5,df2=287.5
基圆半径
db
db1=93.9,db2=281.7
齿距
p
15.7
齿厚
s
7.85
中心距
a
200
基圆齿距
pb
1.25
(3)凸轮推杆滑块与料槽、检料装置
凸轮推杆滑块
图8检料装置运动图
如图8所示,齿轮4与凸轮7同轴传动,凸轮7与杆1、滑块1形成凸轮滑块传动机构。
凸轮尺寸的设计基于该机构从动件的运动规律,由于凸轮7与凸轮8的转速相同,设计滑块2将待测球推入检测装置的同时,滑块1在
的高度接入待测球进入相应尺寸料道,建立滑块1与滑块2的同步运动机制,为了使符合尺寸的球更好地进入料道2,滑块1在料道2下端作短暂停歇。
根据检料装置的尺寸设计(见表3),可建立滑块1与滑块2的运动规律图:
滑块1、2的运动规律如图9所示:
图9滑块1运动规律图
滑块2运动规律图
,角速度ω,从动件的运动规律如图11,设计该凸轮轮廓曲线。
由齿轮4与凸轮7同轴传动有:
ω=
设计该凸轮的基圆半径
与
到
:
则凸轮1和凸轮2进程运动图如图10所示:
图10凸轮1进程运动图
凸轮2进程运动图
按对心平板直动从动件盘形凸轮作出廓线—理论廓线。
图11凸轮1廓线设计图
凸轮2廓线设计图
凸轮7与杆1、滑块1构成凸轮滑块传动机构,在凸轮7的带动下,滑块1由于杆1的约束做图9所示的运动,设计滑块1为金属滑块,在重力的作用下,保证凸轮回程的同时滑块与杆一同下降,回到起点。
(4)检料装置与收集箱
图12检料装置图
在检料箱体中,滑块1的轨道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往下设置,小球先检测,接着检测中球,大球最后检测,料道尺寸设计稍大于
,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:
30°
根据课题设计要求可设置相应尺寸大小如表4:
表3检料装置料道尺寸
料道1
料道2
料道3
料道直径(mm)
42
44
47
设置滑块轨道有关尺寸为:
3.2进料机构设计:
(1)进料机构
为使送料机构能够顺利而方便的送料,进料口每次只能下一个原料球,并且在进料机构外壁加装了振荡装置,使小球能顺利落下。
图13进料装置
图14进料装置送料凸轮
(2)料槽装置
图15料槽装置简图
如图15所示为料槽结构,其中槽体的高度
可根据待测球数量适度调整。
其中槽壁的倾斜角度
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;
角度过小,则球之间互相压力增大,健身球流动性下降。
所以,30°
<
<45°
。
对于导管直径
,为了保证良好的流动性
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
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,设置了如图16的振荡器装置
图16振荡器简图
为了防止料槽中,健身球堵塞,本装置使用了如图16所示的振荡器。
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。
(4)进料推杆滑块与检料推杆滑块的协调
为了能够保证进料机构在将健身球送出的同时,检料正好接住健身球,我们就将进料推杆滑块与检料推杆滑块的进程协调统一起来,如下示意图所示:
图17进料推杆滑块与检料推杆滑块协调进程示意图
如图中所示意,进程
与进程
要求相等,即:
另外,在滑块2的前端,我们认为可以留有在
范围内的距离差距,因为考虑到健身球的形状以及其重力作用,其能够按照预想的路程进行检料。
为了避免因运动而逐渐产生更大的误差,我们预先设计两各凸轮滑块的初始位置分别在料道1下口缘和右平面最左端,即A、B两处。
设计小结
机械原理课程设计马上就要结束了,虽然只有两个星期的时间,但是在这次课程设计过程中我们学到了不少东西,得到了很好的锻炼。
它不仅使我们平时所学的一些理论知识运用到了实际,培养了我们运用所学的基本理论和方法去发现、分析和解决工程实际问题的能力,而且,还使我们加深了对各类机械机构的认识,学会了利用程序分析设计各类凸轮机构,真正做到了学以致用,并且提高了我们对CAD画图,Word文档排版编辑的能力以及诸多方面的能力,这次设计是个综合性设计。
在这次课程设计的过程中,我们真正体会到了设计工作的严谨性和自己很多方面知识的不足。
在这次课程设计过程中,我们受益匪浅。
我们相信通过越来越多的实践体验,我们一定能更好地掌握机械专业各方面的知识。
参考书目
[1]孙桓,陈作模,葛文杰编著,《机械原理》,北京高等教育出版社,2006.5。
[2]裘建新编著,《机械原理课程设计》,北京高等教育出版社,2010.7。
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- 机械 原理 课程设计 健身 自动 检验 分类机