南京农业大学健身球检验分类机.docx
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南京农业大学健身球检验分类机
南京农业大学工学院
机械原理课程设计说明书
课程名称:
健身球检验分类机
系:
机械系
专业:
机械设计制造及其自动化
姓名:
钱巍
学号:
33109429
年级:
机制94
任课老师:
冯祯民
2011年6月7日——6月17日
0.1设计题目及原始数据.......................................................................................1
0.2设计方案提示....................................................................................................10.3设计任务............................................................................................................1
3.1电动机............................................................................................................6
3.2减速机.............................................................................................................6
3.3凸轮推杆滑块................................................................................................10
3.4检料装置于接料装置...................................................................................13
3.5进料机构设计...............................................................................................13
4.2进料四杆机构与检料推杆机构.................................15
5.1优点16
5.2缺点16
5.3改进..................................................................................................................16
参考文献......................................................................................................................17
任务书
0.1、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ф40~ф46mm,要求分类机将健身球按直径的大小分为三类:
第一类:
40≤ф≤42;第二类:
42<ф≤44;第三类:
44<ф≤46。
其他技术要求见下表:
(本设计采用的是B方案)
表1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)
A
1440
20
B
960
10
C
720
15
0.2、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。
0.3、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;
3.绘制健身球检验分类机的机构运动方案简图和运动循环图;
4.绘制凸轮机构设计图(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,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5000字左右的设计计算说明书;
第一章设计要求
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ф40~ф46mm,要求分类机将健身球按直径的大小分为三类。
1.ф40mm≤第一类≤ф42mm
2.ф42mm<第二类≤ф44mm
3.ф44mm<第三类≤ф46mm
健身球检验分类机由进料机构、送料机构、检验机构、接球机构以及电动机组成。
送料机构在往复运动过程中,当送料机构在回行程中末端通过漏斗左边,漏斗中的球将落下一颗占据进料机构在漏斗下的位置,在去行程中机构将球推入检验斜槽中,检验斜槽由上往下直径分别为42mm、44mm、47mm,根据小球能通过而大球不能通过的原理,直径为42mm的将通过第一个孔,而直径为42-44mm的将停留在第一个孔处,通过第二个孔,直径为44—46mm的球停留在第二个孔,而通过第三个孔。
用检验机构来完成对所有球的检验和分离.
1.2工作原理以及工艺动作流程图
第二章主要执行结构方案设计
2.1方案的选择
方案一
在进行健身球的分类时,主要是通过不同的直径要求来约束小球的运动,首先我们想到了如下的方案
图2-1方案一
此方案中直径最小的球从第一个口中落下,大于此直径的会被推进入下一个轨道,以此类推,从而完成对小球的分类
但在对这一机构整体分析时,由于需要两个推杆和凸轮机构,对运动的协调和要求较高,并且检球的效率低,球容易卡在槽中,故最终舍弃此方案。
方案二
图2-2方案二
首先通过对下落槽的尺寸的控制,先将最大的球检出。
1号2号球落入槽中再通过2,3槽的不同尺寸检出。
在整个运动过程中要保证滑块1和推杆的同步,当滑块通过最右端是,推杆刚刚到达略低于顶部的,以防止3号球卡在洞口,并借助后面的球,使三号球进入接球槽,如图所示。
图2-3
2.2健身球检验分类机的工作原理
一、健身球检验分类机的基本组成
(1)电动机
(2)减速器(3)曲柄滑块
(4)料槽(5)检料箱体(6)收集箱
(7)皮带轮(8)直齿锥(9)凸轮
二、机械系统运动方案简图
1,2——皮带轮3,4,5,6——直齿轮7——凸轮8,9,10,11——锥齿轮
12——连杆13——推杆14——滑轮15——料槽
图2-4运动方案简图
三、健身球检验分类机工作流程
图2-5健身球检验分类机工作流程
第三章机器基本组成应用与尺寸设计
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。
3.2减速机
图3-1减速装置
本分类装置采用图3-1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。
1、皮带传送:
图3-2皮带减速机构
如图3-2所示为皮带减速机构,根据传动比的需要,本机构采用平带传动,够使机械的效率保持在在0.98--0.98之间,且寿命比V带长。
其基本原理是带轮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3,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2-3所示,带轮2与齿轮3同轴传动,齿轮3与齿轮4啮合传动,齿轮4与齿轮5同轴传动,齿轮5与齿轮6啮合传动,根据齿轮系传动原理有:
(3)
由上式可得:
=
(4)
三、直齿锥齿轮:
图3-3锥齿轮啮合简图
如图4-3所示,直齿轮6与直齿锥齿轮8、凸轮7(见图2-3)同轴传动,直齿锥齿轮8与直齿锥齿轮9垂直啮合,直齿锥齿轮10与11垂直啮合,根据齿轮传动原理有:
=
(5)
=
(6)
=
=
(7)
由凸轮7与直齿锥齿轮同轴传动有:
=
(8)
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,可以得到凸轮7的转速为:
同时,齿轮6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96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2、表3:
表1皮带轮参数
带轮1
带轮2
皮带轮直径(mm)
100
200
表2各齿轮参数
模数(mm)
压力角(°)
齿数(个)
直径(mm)
分锥角(°)
齿轮3
2
20
20
40
/
齿轮4
2
20
160
320
/
齿轮5
2
20
20
40
/
齿轮6
2
20
120
240
/
直齿锥8,9,10,11
2
20
80
160
90
一对齿轮与一对直齿锥齿轮啮合如图3-4所示:
图3-4直齿轮、锥齿轮啮合简图
3.3凸轮推杆滑块
一、凸轮推杆滑块
(一)凸轮推杆滑块
如图3-5所示,齿轮6与凸轮7同轴传动,凸轮7与杆13、滑块2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与锥齿轮11的转速相同,设计滑块1将待测球推入检测装置的同时,滑块2在低于最高点处接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,当滑块2位于最低点时,滑块1位于最左端。
检料装置的尺寸设计(见表4)。
图3-5检料装置运动图
表4检料装置料道尺寸
料道1
料道2
竖直槽宽
料道直径(mm)
42
44
44
设置滑块轨道有关尺寸为:
H1为46.7mm,H2为49.7mm,杆长为
(二)凸轮的设计
凸轮基圆半径
,偏心距e,角速度ω,设计该凸轮轮廓曲线。
由齿轮6与凸轮7同轴传动有:
ω=
设计该凸轮的基圆半径
,偏心距e:
e=30mm
凸轮的各参数如下:
r100mm0=t10.75s=t21.5s=t5.25s3=t46
凸轮的理论轮廓线设计如下:
凸轮的运动分段图如下:
3.4检料装置与接料装置
图3-8检料装置图
在检料箱体中,滑块2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,大球先检测,接着检测小球,中球最后检测,料道尺寸设计为44mm,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:
=
3.5进料机构设计:
1、偏置曲柄滑块
图3-9进料机构简图
如图3-9所示,曲柄与直齿锥齿轮11同一构件,直齿11与凸轮7具有相同的转速。
滑块的行程为240mm,偏距为150mm,行程速比系数为1.4,极位夹角为30度,料槽左端距料道右端为120mm,滑块长为125mm,以防滑块滑到右端时小球往下掉。
二、料槽装置
图3-10料槽装置简图
如图3-10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,
。
第四章偏置曲柄滑块的运动分析
4.1构件的基本尺寸
图4-1
图4-2
建立如图所示的坐标系,将图4-1的四杆机构分解为原动件和一个二级杆组,如图4-2所示。
已知L1=0.09786m,L2=0.2862m,曲柄的转向如图所示,
=1.046669r/s,
4.2进料四杆机构与检料推杆机构的协调
为了能保证进料机构再将健身球送入的同时,检料机构刚好到洞口接应小球,我们将推杆与滑块协调起来,如下示意图所示。
要保证进程s1与s2相等,另外在滑块的前端要多出1到2毫米,以避免小球卡在洞口。
第五章方案分析与评价
5.1优点
(1)设计结构简单,能耗低;
(2)设计制造简单;
(3)减小了健身球之间的相互碰撞;
(4)传送带靠摩擦力工作,传动平稳,能缓冲吸震,噪声小。
5.2缺点
(1)由于机械机构简单,故精确度不高;
(2)不适合用于高速分类,工作效率低。
(3)进料装置上可能产生互卡。
(4)44毫米的大球可能会卡在洞口,影响装置的整体运行。
5.3改进
(1)可使用振荡器,减小进料装置的互卡,但要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。
(3)尽量在44mm的槽口做一个圆弧,并借用滑块的推力。
第六章总结
经过十几天的时间,我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。
在这次实践的过程中学到了一些除技能以外的其他东西,领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质,更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制,团结合作的重要性,最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化.在社会这样一个大群体里面,沟通自然是为人处世的基本,如何协调彼此的关系值得我们去深思和体会. 在设计的过程中,虽然我们会产生不同的意见,发生一些争执,但我们不会因此而抱怨,而是把我们小组的意见综合分析,最后得出最好的方案。
这次设计,我们小组都很努力,每个人都尽到了自己的最大努力,不理解的地方就相互讨论,都不能理解的我们就向老师请教。
在这次设计中。
我们也要非常的感谢老师的帮助,虽然天气炎热,但还是还是坚持每天来给我们辅导,给我们讲解问你不理解的地方。
作为一名专业学生掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的,虽然本次课程设计没有要求用autoCAD制图,但我却在整个设计过程中都用到了它。
用CAD制图方便简洁,易修改,速度快,我们的设计,大部分尺寸都是在CAD上设计出来的。
总之,这次设计对我们来说是非常有意义的,对我们今后的学习也是有帮助的。
整个设计我们基本上还满意,由于水平有限,难免会有错误,还望老师批评指正。
参考文献
【1】孙恒,陈作模,葛文杰.机械原理【M】.7版,高等教育出版社,2009.
【2】牛呤岐,王保民,王振甫.机械原理课程设计手册,重庆大学出版社2006.
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