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机械原理课程设计-1-，课程设计课程名称：健身球检验分类机学院：机械工程学院专业：机制081姓名：高扬学号：080803110238年级：2008级任课教师：戴明2010年1月15日机械原理课程设计-2-前言随着科学技术、工业生产水平的不断发展和人们生活条件的不断改善，消费者的价值观念变化很快，市场需求出现多样化的特征，机械产品的种类日益增多例如，各种金属切屑机床、仪器仪表、重型机械、轻工机械、石油化工机械、交通运输机械、海洋作业机械、钢铁成套设备、办公设备、家用电器以及儿童玩具等等。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，必须不断开发合符市场需求的产品。新产品的开发包括产品的设计与制造，其中设计是产品开发的第一步，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。机械产品的设计是对产品的功能、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、润滑方式等进行构思、分析和计算，并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工程过程。其中机械产品的功能、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等设计内容是机械原理课程的教学内容。机械原理课程设计是机械原理课程的一个重要实践教学环节，同时，又是机械类专业人才培养计划中的一个相对独立的设计实践，在培养学生的机械综合设计能力（重点在机械系统运动方案设计）及创新意识与能力方面，起着十分重要的作用。对于机械原理课程设计有“按照一个简单机械系统的给定功能要求，综合运用所学知识，拟机械原理课程设计-3-定机械系统的运动方案并对其中的某些机构进行分析和设计。通过课程设计这一环节，使学生更好地掌握和加深理解本课程的基本理论和妇女广发，进一步提高学生查阅技术资料、绘制工程图和应用计算机的能力”的明确要求。机械原理课程设计-4-目录一、设计任务书…………………………………………………....…...…61.1功能要求及工艺动作分解提示…………………………………………..…..61.2设计方案提示………………………………………………………………..6二、健身球自动检验分类机方案设计…………...…………..………....…….72.1健身球检验分类机整体工作流程……………………………………………72.2功能分解………………………………………………………………............72.3功能逻辑图........................................................................................................82.4方案设想……………………………………………………………………....52.5原动机及传动机构的选择……………...………………………….................92.5.1原动机的选择……………...…………………………..............................92.5.2传动机构的选择……………...…………………………..........................92.6执行机构的选择与比较.................................................................................122.6.1进料与送料...............................................................................................122.6.2检验分类与按类存放...............................................................................12三、机械系统运动方案的拟定与比较…………………...…………..............143.1根据工艺过程确定执行构件的运动形式……………...………….............143.2绘制机械系统运动转换功能图……………...……………………….........143.3根据执行构件的运动形式选择机构………………...………………...........153.4用形态学矩阵法创建机械系统的运动方案…………….……….................15四、机械系统工作运动循环图……………………………...………...…........16五、机构的尺寸设计及运动分析…………………...………….....………….185.1凸轮机构的设计.............................................................................................18机械原理课程设计-5-5.2结果分析.........................................................................................................185.3曲柄摇杆设计.................................................................................................185.4减速装置的尺寸设计.....................................................................................29六、机构运动总体方案图…………..…...…………………………..................326.1运动方案简图.................................................................................................326.2健身球检验分类机工作原理.........................................................................326.3健身球检测分类机分析与评价………........................................................33七、总结...................................................................................................34附录一：机构运动简图.......................................................................................35附录二：凸轮设计分段图、轮廓图、设计结果图………...........................36附录三：程序运行结果及曲线图•………........................................................39八、主要参考资料...................................................................................40机械原理课程设计-6-一、设计任务书（1）功能要求及工艺动作分解提示1)总功能要求将不同直径的健身球按直径分类存放。2)工作原理及工艺动作分解提示健身球自动分类机的功能是将不同直径的健身球（石料）按直径分类，并送到各指定位置。整个工作过程（包括进料、送料、分类、按类存放）自动完成。（2）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：42ф≤44；第三类：44ф≤46。生产率（分类速度）20个/min。（3）运动方案构思提示健身球自动分类机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)送料机构、接料机构、间歇机构可由曲柄滑块机构、槽轮机构、凸轮机构等实现。（4）1)2)3)4)构思系统运动方案(至少二个以上)5)对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计。6)绘制系统机械运动方案简图。7)机械原理课程设计-7-二、健身球自动检验分类机方案设计2.1健身球检验分类机整体工作流程为了实现任务要求每分钟检验分类15个球，电动机转速720r/min，经过三级降速（皮带降速、齿轮减速、齿轮降速）使主轴达到15r/min，再通过曲柄摇杆与凸轮推杆分别实现送料与分类，并分别储存，最终达到健身球的检验分类目的2.2功能分解1.送料功能2.自动分类功能3.按类存放功能2.3功能逻辑图图2.12.4方案设想方案一自动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，我们提机械原理课程设计-8-出了如下图的运动装置:图2.2该方案将送料机构与检料机构中的滑块运动统一起来，在上滑块将球推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。但考虑到球在检料机构通道中向下运动至靠近料道时，有可能球会卡在料道口而不能进行正常分类。以及检料机构滑块间歇时间不易控制，所以我们放弃这一方案，选用改进的方案二。方案二运动方案图:机械原理课程设计-9-图2.3此方案解决了上述问题，料道一处滑块轨道直径为42.料道二处滑块轨道直径44，这样当中球或大球被推倒滑道一处口时不会下落卡在滑道口处，不会出现卡在料道口处，同理大球会卡在滑道二口处，随滑块上升，大球被推倒滑道三进行分类，这种方案不仅解决了以上的问题，而且还简化了分类步骤，所以选择此方案。2.5原动机及传动机构的选择2.5.1原动机的选择本健身球检验分类机原动件采用转速为720r/min的交流电动机2.5.2传动机构的选择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2：机械原理课程设计-10-表二：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，可获得较大传动比，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，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