机械原理课程设计修改.doc

机械原理课程设计
说明书

设计题目：健身球分类检验机

院校：江西农业大学工学院
专业：机械设计制造及其自动化
班级：2008级（2）班
设计者：
学号：
指导老师：林金龙
日期：2010年12月21日

目 录
一、摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3

二、健身球检验分类机方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
2. 1 方案设想．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4
2．2 健身球分类机工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
2. 2．1运动方案简图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
2. 2. 2健身球检验分类机的基本组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
2．2. 3健身球检验分类机的工作流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2. 3机器的基本组成与尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8
2. 3．1电动机．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
2. 3. 2减速器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
2．3. 3凸轮滑块与料槽、检料装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 11
2．3. 4进料推杆滑块与检料推杆滑块的协调．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

三、方案分析与评价．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17
3. 1 优点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17
3. 2缺点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17
3. 3改进．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

四、参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

摘要：随着科学技术、工业生产水平的不断发展和人们生活条件的不断改善，消费者的价值观也随之改变，市场需求出现多元化的特征，机械产品的种类日益增多，例如，各种金属切削机床、重型机械、石油化工机械、海洋作业机械、家用电器等等。同时这些机械产品的寿命周期也相应缩短。企业为了赢得市场，必须不断开发符合市场需求的产品。新产品的设计与制造，其中设计师产品开发的第一步，是决定产品的性能、质量、水平、市场竞争力和经济效益的最主要因素。机械产品是对产品的功能、工作原理、系统运动方案、机构的运动与动力设计、机构的结构尺寸、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算，并将其转化为具体的描述以作为制造的工作过程。

二、健身球检验分类机方案设计
2.1方案设想
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，同时还得考虑到健身球是石料所做，故在检验分类的同时应注意到避免健身球损坏，于是提出了如下图的装置运动设想。

将检料机构进行了改进，设计成可变动的检测机构，初步设想装置如下图：

图1方案运动简图
该方案的正好弥补了方案一的不足，方便而简单地对健身球进行检测，同时也能够将送料机构里的滑块与检测机构里的滑块统一起来运动。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。

2.2健身球检验分类机工作原理
2.2.1运动方案简图

图2健身球检验分类机运动方案简图
1,2,3,4—直齿轮 5，6—锥齿轮 7，8—凸轮 9—弹簧 10—振荡器
11—料槽 12，13—带轮 14，15—推杆
2.2.2健身球检验分类机的基本组成
(1)电动机
(2)减速器
(3)凸轮滑块
(4)料槽
(5)振荡器
(6)检料箱体
(7)收集箱
(8)皮带轮
(9)直齿锥
2.2.3健身球检验分类机工作流程

图3 检验分类机工作流程图

2.3机器基本组成应用与尺寸设计
2.3.1电动机
本健身球检验分类机原动件采用转速为的交流电动机。
2.3.2减速器

图5 减速装置
本分类装置采用图5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。
(一)皮带传送：

图6 皮带减速机构
如图6所示为皮带减速机构，带轮1连接原动件转速为的交流电动机，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)
(二)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)
(三)直齿锥齿轮：

图7 锥齿轮啮合简图
如图7所示，直齿轮4与直齿锥齿轮5、凸轮7（见图7）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（见附图），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10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（3.3.3），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
r1z1z3/r2z2z4=1/4*1/3*1/3=1/36
故我们得出:
r2=4r1,,
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2、表3：
表2 皮带轮参数

带轮1
带轮2
皮带轮半径（mm）
200
800
表3 各齿轮参数

模数(mm)
压力角(°)
齿数(个)
直径(mm)
齿轮1
10
20
20
100
齿轮2
10
20
60
300
齿轮3
10
20
20
100
齿轮4
10
20
60
300
直齿锥5，6
10
20
40
200

2.3.3凸轮推杆滑块与料槽、检料装置
(一)凸轮推杆滑块与检料装置、收集箱：
(1)凸轮推杆滑块

图8 检料装置运动图

健身球凸轮数据表
转角
60°
120°
180°
240°
300°
360°
位移s
6．9
18．00
20．00
10．00
0．00
10．00
速度v
0．4
0．25
0．00
0．55
0．00
0．55
加速度a
0．01
0．02
0．03
0．00
0．03
0．00

 运动协调表
凸轮轴
转角
10º
45º
75º
90º
150º
160º
180º
200～300º
300º
360º
送料
快进
休止
   快退     
   休止
分料
单向步进旋转

如图9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，根据检料装置的尺寸设计（见表4），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10所示：

图9 从动件运动规律图
基圆半径，角速度ω，从动件的运动规律如图10，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：

则凸轮进程运动图如图11所示：

图10 凸轮进程运动图
按对心平板直动从动件盘形凸轮作出廓线—理论廓线。

图11 图轮廓线设计图
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。

(2)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：
=
根据课题设计要求可设置相应尺寸大小如表4：
表4 检料装置料道尺寸

料道1
料道2
料道3
料道直径（mm）
42
44
46

设置滑块轨道有关尺寸为：
h2=64mm
(二)进料机构设计：
(1)凸轮推杆滑块

图13 进料机构简图
如图14所示，凸轮8与直齿锥齿轮6同轴传动，凸轮8与凸轮7具有相同的转速，由于设计滑块1与滑块2同步进程机制，所以凸轮8与凸轮7尺寸相同，滑块1与滑块2的运动规律也相同，运动规律如图10所示。
所以
l2=h2=64mm
为了防止滑块与料槽底部产生摩擦，设置其上平面与料槽底部的距离。
凸轮8与滑块2、杆2构成凸轮滑块机构，由于滑块水平滑动，设置如图12所示的弹簧回程机制。
(2)料槽装置

图14 料槽装置简图
如图16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；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，。
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。

三、方案分析与评价
3.1 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。
3.2 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)不适合用于高速分类。
3.3改进
(1)可通过精确的调整解卡振荡器的频率，从而减小噪音；
(2)使用摩擦系数较小的导轨，提高选择精度。
参考文献
【1】郑文玮 吴克坚.《机械原理》第七版 高等教育出版社， 2007
【2】孙桓，陈作模，葛文杰.《机械原理课程设计》第六版.北京：高等教育出版社，2008.
【3】吴建蓉.《工程力学与机械设计设计基础》.北京：电子工业出版社，2007.

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