1目錄緒論機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書.20.1設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù).30.2設(shè)計(jì)方案提示.30.3設(shè)計(jì)任務(wù).3一、設(shè)計(jì)要求.41.1功能要求.41.2工作原理.41.3工藝流程圖.4二、機(jī)械系統(tǒng)的選擇及比較.52.1電動(dòng)機(jī)的選擇及比較.52.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇及比較.62.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇及比較.7三、繪制機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換圖和形態(tài)學(xué)距陣.113.1功能轉(zhuǎn)換圖.113.2.形態(tài)學(xué)矩陣.12四、健身球檢驗(yàn)分類工作原理及工藝動(dòng)作流程圖.124.1健身球檢驗(yàn)分類機(jī)工作流程.124.2機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖.134.3健身球檢驗(yàn)分類機(jī)的基本組成.13五、機(jī)器基本組成應(yīng)用及尺寸設(shè)計(jì).135.1電動(dòng)機(jī).135.2減速器.135.3傳動(dòng)裝置.145.4凸輪推桿滑塊.175.5檢驗(yàn)裝置與接料裝置.195.6進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).195.7各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖.21六、偏置曲柄滑塊的運(yùn)動(dòng)分析.216.1構(gòu)件的基本尺寸.216.2連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析流程圖.226.3編寫程序.23七、方案分析與評(píng)價(jià).277.1優(yōu)點(diǎn).277.2缺點(diǎn).277.3改進(jìn).27八、參考文獻(xiàn).28九、總結(jié).29附錄一.30附錄二.31附錄三.32附錄四.332機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)健身球自動(dòng)檢驗(yàn)分類機(jī)，將不同直徑尺寸的健身球（石料）按直徑分類。檢測(cè)后送入各自指定位置，整個(gè)工作過(guò)程（包括進(jìn)料、送料、檢測(cè)、接料）自動(dòng)完成。健身球直徑范圍為4046mm，要求分類機(jī)將健身球按直徑的大小分為三類：第一類：4042；第二類：4244；第三類：4446。其他技術(shù)要求見(jiàn)下表：健身球分類機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表方案號(hào)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）生產(chǎn)率（檢球速度）（個(gè)/min）B960101.2設(shè)計(jì)方案提示健身球自動(dòng)檢驗(yàn)分類機(jī)是創(chuàng)造性較強(qiáng)的一個(gè)題目，可以有多種運(yùn)動(dòng)方案實(shí)現(xiàn)。一般的思路在于：1.球的尺寸控制可以靠三個(gè)不同直徑的接料口實(shí)現(xiàn)。例如：第一個(gè)接料口直徑為42mm，中間接料口直徑為44mm，而第三個(gè)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(gè)接料口，直徑大于42mm的球先卡在第一個(gè)接料口，然后由送料機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。3.此外，需要設(shè)計(jì)送料機(jī)構(gòu)、接料機(jī)構(gòu)、間歇機(jī)構(gòu)等?？捎汕瑝K機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)。1.3設(shè)計(jì)任務(wù)1.健身球檢驗(yàn)分類機(jī)一般至少包括凸輪機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)在內(nèi)的三種機(jī)構(gòu)；2.設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配，并在圖紙上畫出傳動(dòng)系統(tǒng)圖；3.圖紙上畫出健身球檢驗(yàn)分類機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；4.圖紙上畫凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖（包括位移曲線、凸輪廓線和從動(dòng)件的初始位置）；要求確定運(yùn)動(dòng)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。盤狀凸輪用電算法設(shè)計(jì)，圓柱凸輪用圖解法設(shè)計(jì)；35.設(shè)計(jì)計(jì)算其中一對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)；6.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書；7.可進(jìn)一步完成：凸輪的數(shù)控加工，健身球檢驗(yàn)分類機(jī)的計(jì)算機(jī)演示驗(yàn)證等。4一、設(shè)計(jì)要求1.1功能要求具體設(shè)計(jì)要求如下：健身球檢驗(yàn)分類機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)球、送球、檢測(cè)球、接球的一體化功能。健身球自動(dòng)檢驗(yàn)分類機(jī)，將不同直徑尺寸的健身球（石料）按直徑分類。健身球直徑范圍為4046mm，要求分類機(jī)將健身球按直徑的大小分為三類。1.40mm第一類42mm2.42mm第二類44mm3.44mm第三類46mm1.2工作原理健身球檢驗(yàn)分類機(jī)的工作原理是由進(jìn)料機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)、接料機(jī)構(gòu)以及電動(dòng)機(jī)組成。進(jìn)料機(jī)構(gòu)是持定量的健身球，以直線、間歇的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)球；送料機(jī)構(gòu)是在往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，運(yùn)用曲柄滑塊或者凸輪推桿是健身球能持續(xù)定量的進(jìn)入工作臺(tái)相對(duì)應(yīng)的小槽內(nèi)，讓健身球每6秒鐘進(jìn)入一個(gè)，使工作持續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行；檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)是由上往下直徑分別為42mm、44mm、47mm小槽，根據(jù)小球能通過(guò)而大球不能通過(guò)的原理，健身球先通過(guò)直徑為40-42mm的第一個(gè)孔，如果不能滾入，則通過(guò)直徑為42-44mm的第二個(gè)孔和直徑為4446mm的第三個(gè)孔，依次類推，直至用檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)來(lái)完成對(duì)所有球的檢驗(yàn)和分離；接料機(jī)構(gòu)是在運(yùn)用接球通道將分類掉下來(lái)球通過(guò)滾槽進(jìn)入指定的裝置，然后再用接球儀器將球接住。1.3工藝流程圖健身球檢驗(yàn)分類機(jī)的工作系統(tǒng)進(jìn)料機(jī)構(gòu)送料機(jī)構(gòu)接料機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)持定量健身球，以直線、間歇的進(jìn)球運(yùn)用曲柄滑塊或者凸輪推桿是健身球能持續(xù)定量的進(jìn)入工作臺(tái)相對(duì)應(yīng)的小槽內(nèi)，讓健身球每6秒鐘進(jìn)入一個(gè)，使工作持續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行健身球間歇得掉下來(lái)，尺寸不同球?qū)⑼ㄟ^(guò)不同的小槽精確檢驗(yàn)，直至完成檢驗(yàn)運(yùn)用接球通道將分類掉下來(lái)球通過(guò)滾槽進(jìn)入指定的裝置5二、機(jī)械系統(tǒng)的選擇機(jī)械系統(tǒng)通常由一般由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作機(jī)（有時(shí)又稱執(zhí)行機(jī)構(gòu)）三部分組成如圖：圖211減速器2聯(lián)軸器3電動(dòng)機(jī)2.1電動(dòng)機(jī)的選擇2.1.1選擇電動(dòng)機(jī)類型發(fā)動(dòng)機(jī)是機(jī)器中運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的來(lái)源，其種類很多，有電動(dòng)機(jī)、汽油機(jī)、菜油機(jī)、液壓機(jī)、汽動(dòng)馬達(dá)等。電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、控制方便、維護(hù)容易，一般機(jī)械上大多數(shù)是均采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)已經(jīng)是系列化了，通常由專門的工廠按標(biāo)準(zhǔn)系列成批或大量生產(chǎn)。機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)工作的載荷、工作的要求、工作的環(huán)境、安裝的要求及尺寸、重量有無(wú)特殊限制等條件，從產(chǎn)品目錄中選擇電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式、容量和轉(zhuǎn)速，確定具體的型號(hào)。2.1.2選定電動(dòng)機(jī)的容量電動(dòng)機(jī)的容量選得合適與否，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。當(dāng)容量小于工作要求時(shí)，電動(dòng)機(jī)不能保證工作裝置的正常的工作，或使用電動(dòng)機(jī)因長(zhǎng)期的過(guò)載而過(guò)早損壞；容量過(guò)大則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能量不能充分利用，且常常不在滿載下運(yùn)行，其效率和功率的因數(shù)都較低，造成浪費(fèi)。電機(jī)的容量的主要由電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱情況決定，而發(fā)熱又與其工作情況決定。工作機(jī)所需工作功率wP，應(yīng)由機(jī)器工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算得來(lái)的，可按下式計(jì)算：KwTnPw95506其中：T工作機(jī)的阻力矩，mmN；n工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，min/r；傳動(dòng)裝置的總效率0組成傳動(dòng)裝置的各部分運(yùn)動(dòng)副效率之積，即n3210其中：123分別為軸承、齒輪、斜齒輪的傳動(dòng)效率。經(jīng)過(guò)綜合考慮決定選用Y132M26型號(hào)電動(dòng)機(jī)，它傳動(dòng)平穩(wěn)，操作方便，效率高。2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇及比較機(jī)械系統(tǒng)中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是把原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)能量的分配、轉(zhuǎn)速的改變及運(yùn)動(dòng)形式的改變的中間裝置。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)最常見(jiàn)的有齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)等。他們的特點(diǎn)如表1特點(diǎn)壽命應(yīng)用齒輪傳動(dòng)承載能力和速度范圍大；傳動(dòng)比恒定，采用衛(wèi)星傳動(dòng)可獲得很大傳動(dòng)比，外廓尺寸小，工作可靠，效率高。制造和安裝精度要求高，精度低時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)有噪音；無(wú)過(guò)載保護(hù)作用取決于齒輪材料的接觸和彎曲疲勞強(qiáng)度以及抗膠合與抗磨損能力金屬切削機(jī)床、汽車、起重運(yùn)輸機(jī)械、冶金礦山機(jī)械以及儀器等蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，單級(jí)傳動(dòng)能得到很大的傳動(dòng)比；傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪音；可制成自鎖機(jī)構(gòu)；傳動(dòng)比大、滑動(dòng)速度低時(shí)效率低；中、高速傳動(dòng)需用昂貴的減磨材料；制造精度要求高，刀具費(fèi)用貴。制造精確，潤(rùn)滑良好，壽命較長(zhǎng)；低速傳動(dòng)，磨損顯著金屬切削機(jī)床（特別是分度機(jī)構(gòu)）、起重機(jī)、冶金礦山機(jī)械、焊接轉(zhuǎn)胎等帶傳動(dòng)軸間距范圍大，工作平穩(wěn)，噪音小，能緩和沖擊，吸收振動(dòng)；摩擦型帶傳動(dòng)有過(guò)載保護(hù)作用；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，安裝要求不高；外廓尺寸較大；摩擦型帶有滑動(dòng)，不能用于分度鏈；由于帶的摩擦起電，不宜用于易燃易爆的地方；軸和軸承上的作用力很大，帶的壽命較短帶輪直徑大，帶的壽命長(zhǎng)。普通V帶3500-5000h金屬切削機(jī)床、鍛壓機(jī)床、輸送機(jī)、通風(fēng)機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械和紡織機(jī)械鏈傳動(dòng)軸間距范圍大；傳動(dòng)比恒定；鏈條組成件間形成油膜能吸振，對(duì)惡劣環(huán)境有一定的適應(yīng)能力，工作可靠；作用在軸上的荷載??；運(yùn)轉(zhuǎn)的瞬時(shí)速度不均勻，高速時(shí)不如帶傳動(dòng)平穩(wěn)；鏈條工作時(shí)，特別是因磨損產(chǎn)生伸長(zhǎng)以后，容易引起共振，因而需增設(shè)張緊和減振裝置與制造質(zhì)量有關(guān)5000-15000h農(nóng)業(yè)機(jī)械、石油機(jī)械、礦山機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械和起重機(jī)械等7當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪時(shí)，由于帶與帶輪間的摩擦（或嚙合），便拖動(dòng)從動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳遞一定動(dòng)力。帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、選價(jià)低廉以及緩沖吸振等特點(diǎn)，在近代機(jī)械中被廣泛應(yīng)用。圖-帶傳動(dòng)圖-鏈傳動(dòng)但是齒輪傳動(dòng)的制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴，且不宜用于傳動(dòng)距離過(guò)大的場(chǎng)合。蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比大，承載能力較齒輪低，常布置在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)，以獲得較小的結(jié)構(gòu)尺寸；同時(shí)，摩擦力大，發(fā)熱大。同時(shí)蝸桿傳動(dòng)在嚙合處有相對(duì)滑動(dòng)。當(dāng)滑動(dòng)速度很大，工作條件不夠良好時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的摩擦與磨損，從而引起過(guò)分發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化，因而摩擦損失較大，效率低。根據(jù)以上的分析比較，考慮減小噪聲、振動(dòng)等方面的要求的工作條件可以得到，在此采用帶傳動(dòng)。2.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇及比較2.3.1送料機(jī)構(gòu)方案一：凸輪機(jī)構(gòu)方案一：所采用的進(jìn)料機(jī)構(gòu)如圖31所示。其主要有進(jìn)料槽、凸輪機(jī)構(gòu)組成。當(dāng)小球不斷的從進(jìn)料槽中進(jìn)入時(shí)，運(yùn)用凸輪機(jī)構(gòu)，用滑塊間歇的讓球進(jìn)入，以不至于無(wú)法控制球的進(jìn)入，最終球順著右邊的壁做自由落體運(yùn)動(dòng),落在指定位置。設(shè)計(jì)要求：凸輪頂端處應(yīng)稍微有點(diǎn)凹朝,以免最下面的球在上面的球的壓力下直接沖出工作臺(tái),造成球進(jìn)入速度不受限制。81進(jìn)料槽2凸輪機(jī)構(gòu)圖3-1方案一運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖方案二：偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)方案二：所采用的進(jìn)料機(jī)構(gòu)如圖32所示。功能和方案一一樣，只是送料機(jī)構(gòu)改變，將凸輪換成偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)要求：有急回特性，球的正下方有一個(gè)微小的凹槽，使球下落在槽內(nèi)不會(huì)自行滑動(dòng)，且滑塊將球推出后，滑塊的后半部分能夠堵住進(jìn)料口，不會(huì)使球往下落。1進(jìn)料槽2對(duì)心滑塊機(jī)構(gòu)圖3-2方案二運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖方案的選擇兩種方案都能很好的完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)，對(duì)于凸輪機(jī)構(gòu)，它可以是推桿得到各9種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且相應(yīng)快速，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，但是易磨損，制造較困難。對(duì)于連桿機(jī)構(gòu)，它壓力較小，承載能力較大，潤(rùn)