1、甌柑的自動分類機(jī)方案設(shè)計 目錄一、設(shè)計任務(wù)書3.3.3二、甌柑的自動分類方案設(shè)計4.4.4.5.6.1原動機(jī)的選擇.6.2傳動機(jī)構(gòu)的選擇.7.8.1進(jìn)料與送料.8.2檢驗(yàn)分類與按類存放.10三、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案的擬定和比較11 根據(jù)工藝過程確定執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動形式.11.12.12.12四、機(jī)械系統(tǒng)工作運(yùn)動循環(huán)圖13根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動循環(huán)圖.13五、機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計及運(yùn)動分析14.14.17.17六、機(jī)構(gòu)運(yùn)動總體方案圖20.21.21甌柑自動分類機(jī)工作流程.21.22七、總結(jié)23八、主要參考資料23設(shè)計任務(wù)書（1）功能要求及工藝動作分解提示 1）總功能要求：將不同直徑的甌柑按最大直徑

2、分類存放2）工藝原理及工藝動作分解提示甌柑自動分類機(jī)的功能是將不同直徑的甌柑按直徑分類，并送到各指定位置。整個工作過程包括進(jìn)料、送料、分類、按類存放的自動完成。 （2）原始數(shù)據(jù)和設(shè)計要求：要求分類機(jī)將甌柑按直徑的大小分為三類：第一類：甌柑直徑范圍為100mm。生產(chǎn)率（分類速度）18個/min （3）運(yùn)動方案構(gòu)思提示甌柑自動分類機(jī)可以有多種運(yùn)動方案，一般的思路：1）甌柑的尺寸控制可以靠三個不同直徑的接料口實(shí)現(xiàn)。如：第一個接料口直徑為70mm，中間接料口直徑為100mm，而第三個接料口直徑稍大于200mm。這樣，使直徑小于70mm的甌柑直接落入第一個接料口，直徑大于70mm的甌柑先卡在第一個接料口

3、，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）送料機(jī)構(gòu)、接料機(jī)構(gòu)、間歇機(jī)構(gòu)可由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)。 （4）建議完成的設(shè)計工作量1）本課題設(shè)計時間為兩周。2）根據(jù)功能要求，確定工作原理和繪制系統(tǒng)功能圖。3）按工藝動作過程擬定運(yùn)動循環(huán)圖。4）構(gòu)思系統(tǒng)運(yùn)動方案（至少兩個以上），進(jìn)行方案評價，選出較優(yōu)方案。5）對傳動機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動尺寸設(shè)計。6）繪制系統(tǒng)機(jī)械運(yùn)動方案簡圖。7）編寫設(shè)計說明書。二、甌柑的自動分類方案設(shè)計功能分解 3.自動分類功能功能邏輯圖進(jìn)料功能甌柑的自動分類送料功能自動分類功能按類存放動能方案的設(shè)想方案一 自動檢驗(yàn)分類機(jī)的主要用途就是將不同直

4、徑大小的甌柑分成三類，我們提出如下圖運(yùn)動裝置： 該方案將送料機(jī)構(gòu)與檢料機(jī)構(gòu)中的滑塊運(yùn)動統(tǒng)一起來，在滑塊將甌柑推出來的同時，豎直的滑塊下邊緣也正好抵達(dá)第一條運(yùn)送路線的口緣處，向下運(yùn)動時對甌柑進(jìn)行檢測分類。但考慮到甌柑在檢料機(jī)構(gòu)通道中向下運(yùn)動至靠近料道時，有可能會卡到料道口而不能正常分類，以及檢料機(jī)構(gòu)下降的時間不易控制，所以我們放棄第一方案，改用第二方案。方案二 運(yùn)動方案圖：123圖中標(biāo)明的分別對應(yīng)的是3條料道，在輸入口處有一個振蕩器，作用就是讓甌柑依次進(jìn)入輸入口，在滑塊將甌柑推向料道的時候，小于70mm大小的甌柑先掉下進(jìn)入料道1，然后大于70mm且小于100mm的甌柑再經(jīng)過第二條料到的時候掉入，

5、最后大于100mm的甌柑都進(jìn)入第三條料道。、原動機(jī)與傳動機(jī)構(gòu)的選擇原動機(jī)的選擇型號電流轉(zhuǎn)速效率功率因數(shù)電壓Y112-M41440r/min84.5%380v傳動機(jī)構(gòu)的選擇 機(jī)械系統(tǒng)中形的傳動機(jī)構(gòu)是把原動機(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)動式的改變的中間裝置。傳動機(jī)構(gòu)最常見的有齒輪傳動、帶傳動、蝸桿傳動等。特點(diǎn)壽命應(yīng)用齒輪傳動承載能力和速度范圍大；傳動比恒定，可獲得較大傳動比，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，運(yùn)轉(zhuǎn)有噪音；無過載保護(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

6、器等蝸桿傳動結(jié)構(gòu)緊湊，單級傳動能得到很大的傳動比；傳動平穩(wěn)，無噪音；可制成自鎖機(jī)構(gòu)；傳動比大、滑動速度低時效率低；中、高速傳動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，潤滑良好，壽命較長；低速傳動，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)胎等帶傳動軸間距范圍大，工作平穩(wěn)，噪音小，能緩和沖擊，吸收振動；摩擦型帶傳動有過載保護(hù)作用；結(jié)構(gòu)簡單，成本低，安裝要求不高；外廓尺寸較大；摩擦型帶有滑動，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。普通V帶 3500-5000h金屬切削機(jī)床、鍛

7、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)械鏈傳動軸間距范圍大；傳動比恒定；鏈條組成件間形成油膜能吸振，工作可靠；作用在軸上的荷載小；運(yùn)轉(zhuǎn)的瞬時速度不均勻，高速時不如帶傳動平穩(wěn)；鏈條工作時，特別是因磨損產(chǎn)生伸長以后，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 由上訴幾種主要的傳動裝置相互比較可知，齒輪傳動、帶傳動用于減速，故選用帶傳動和齒輪傳動, 齒輪傳動效率高，工作可靠、傳動精確。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較進(jìn)料與送料（1）進(jìn)料機(jī)構(gòu)如上圖所示為漏斗狀進(jìn)料機(jī)構(gòu)，槽體上安裝有一個振蕩器,槽體高度h，可根據(jù)待測甌柑數(shù)量適度調(diào)整

8、。槽壁的傾斜角度為，其對槽體和甌柑的受力情況有較大的影響。如果角度過大，則甌柑整體向下的壓力不足，影響了傳遞的連續(xù)性；如果角度過小，則甌柑之間互相壓力增大，甌柑的流動性下降，并有可能造成破壞。所以，。我們?nèi)?=35對于導(dǎo)管直徑d，為了保證良好的流動性d應(yīng)該大于最大甌柑的直徑，并保證的盈余空間；但也不宜過大，過大尺寸的直徑d容易造成甌柑之間的相互摩擦力增加，造成導(dǎo)管的堵塞。考慮到待測甌柑在漏口堵塞情況，設(shè)置了如下圖所示的振蕩器裝置：為了防止料槽中，甌柑堵塞，本裝置使用了如上圖所示的解卡振蕩器。本振蕩器使用電動機(jī)2來帶動偏心輪1轉(zhuǎn)動，由于偏心輪質(zhì)心偏離轉(zhuǎn)動中心，因此產(chǎn)生振動的效果。把解卡振蕩器安裝

9、于料槽壁上帶動料槽振動，使料槽中甌柑的流動性得到加強(qiáng)，很大程度的減小了甌柑被卡住的幾率。（2）送料機(jī)構(gòu)方案一、四連桿機(jī)構(gòu)方案二、對心凸輪滑塊機(jī)構(gòu)以上兩種方案各有特色，兩者都同樣能玩成工作任務(wù)，但前者有急回特性，有沖擊，而后者若采用擺線或五次多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律，則可避免沖擊，并且結(jié)構(gòu)更為簡單，便于設(shè)計，桿件少，功能損失更少，能出色地完成認(rèn)務(wù)，所以選用后者，即對心凸輪滑塊機(jī)構(gòu)。檢驗(yàn)分類與按類存放（1）檢驗(yàn)分類機(jī)構(gòu)方案一： 方案二：滑塊1滑塊3滑塊2振蕩器料道1料道2料道3從理論上來講，以上兩種方案都可以實(shí)現(xiàn)甌柑的自動分類的功能，但是，前面我們已經(jīng)提到，實(shí)際上方案一在料道1處，直徑在100及以上的甌柑會

10、卡住，而無法實(shí)現(xiàn)分類，故選方案二。在方案二的檢料箱體中，設(shè)有待測甌柑出口料道1、料道2、料道3，料道順序?yàn)槌叽鐝男〉酱笠来卧O(shè)置，小甌柑先檢測，接著檢測中甌柑，大甌柑直接滾出，為了使甌柑能夠快速穩(wěn)定地經(jīng)過料道尺寸檢測，設(shè)計軌道與水平夾角為：=10料道相應(yīng)尺寸大小如表三：料道1料道2料道3料道直徑（mm）71-72101-102200設(shè)置滑塊軌道有關(guān)尺寸為：其中，滑塊一的行程是50mm，滑塊二也就是第一個71-72mm滑道的h=70，滑塊三第二個滑道h=100. 另外，在滑塊二的前端，留有在的距離，因?yàn)榭紤]到甌柑的形狀以及其重力作用，其能夠按照預(yù)想的路程進(jìn)行檢料。（2）按類存放裝置 如下圖所示：

11、三、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案的擬定與比較根據(jù)工藝過程確定執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動形式1.送料功能的執(zhí)行構(gòu)件是滑塊1，它作間歇往復(fù)直線運(yùn)動；2.檢驗(yàn)分類功能的執(zhí)行構(gòu)件是滑塊2和滑塊3，它們都作間歇往復(fù)直線運(yùn)動。 根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動形式，繪制機(jī)械系統(tǒng)轉(zhuǎn)換功能圖：（1）送料滑塊1的間歇往復(fù)移動，可選凸輪機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)，凸輪+連桿機(jī)構(gòu)等。（2）分類滑塊2的間歇往復(fù)運(yùn)動，可選凸輪機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)，凸輪+連桿機(jī)構(gòu)等。（3）分類滑塊3的間歇往復(fù)運(yùn)動，可選凸輪機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)，凸輪+連桿機(jī)構(gòu)等。用形態(tài)學(xué)矩陣法創(chuàng)建機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動方案 根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動轉(zhuǎn)換功能圖可構(gòu)成形態(tài)學(xué)矩陣。由表所示的形態(tài)學(xué)矩陣可求出甌柑自動分類機(jī)系統(tǒng)運(yùn)動方案數(shù)為

12、： N=3x3x3x3x3x3=729可由給定的條件，各機(jī)構(gòu)的相容性，各機(jī)構(gòu)的空間布置，類似產(chǎn)品的借鑒和設(shè)計者的經(jīng)驗(yàn)等，從中選出若干個較為實(shí)際可行的方案，然后從選出的若干個方案中用評價方法選出最優(yōu)方案。圖示實(shí)線連接的即為設(shè)計的最佳方案。機(jī)械系統(tǒng)工作運(yùn)動循環(huán)圖機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案有個執(zhí)行構(gòu)件需要進(jìn)行運(yùn)動協(xié)調(diào)設(shè)計，它們是送料機(jī)構(gòu)（滑塊），檢驗(yàn)分類機(jī)構(gòu)（滑塊和滑塊），在運(yùn)動循環(huán)圖中，分別用送料，分類，分類來表示。橫坐標(biāo)表示分配軸的轉(zhuǎn)角，送料的縱坐標(biāo)表示送料滑塊的運(yùn)動（由右向左為正），分類的縱坐標(biāo)表示滑塊的運(yùn)動（由下向上為正），分類的縱坐標(biāo)表示滑塊的運(yùn)動（由下向上為正）。 執(zhí)行階段運(yùn)動階段運(yùn)動時間(s)分

13、配轉(zhuǎn)角()送料階段送料遠(yuǎn)休回程近休 s906090120分類階段近休升程遠(yuǎn)休回程 s120906090分類階段送料遠(yuǎn)休回程近休 s906090120五、機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計及運(yùn)動分析送料凸輪和分類凸輪的設(shè)計 調(diào)試結(jié)果：（2）分類凸輪的設(shè)計 根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在推程時，許用壓力角的值對于移動從動件，=3038。在回程時，對于力封閉的凸輪，由于這時使從動件運(yùn)動的是封閉力，不存在自鎖的問題，故可采用較大的壓力角，通常取=7080。并且，最大壓力角因此，我們?nèi)?30，=70。從上面的調(diào)試結(jié)果可知，升程=30，回程最大壓力角=70，且無運(yùn)動失真現(xiàn)象，故滿足設(shè)計要求。圖5.5 本分類裝置采用上圖所示的減速器，由傳送

14、帶和齒輪系構(gòu)成的減速裝置。其中一對齒輪的傳動比是有限的，由于本裝置需要較大的傳動比，固采用輪系來實(shí)現(xiàn)。（）皮帶傳送：如圖所示為皮帶減速機(jī)構(gòu)，帶輪V連接原動件轉(zhuǎn)速為=1440r/min的交流電動機(jī)，皮帶2連接齒輪系中的齒輪1，皮帶1的半徑為，皮帶2的半徑為，根據(jù)皮帶傳動原理有：= （1）皮帶1與皮帶2的轉(zhuǎn)速與半徑成反比：= (2)（）齒輪系傳動：如圖5.5所示，帶輪2與齒輪1同軸傳動，齒輪1與齒輪2嚙合傳動，齒輪2與齒輪3同軸傳動，齒輪3與齒輪4嚙合傳動，齒輪1與直齒錐5同軸連接，根據(jù)齒輪系傳動原理有： (3)由上式可得： (4)（）直齒錐齒輪：如圖5.5 所示，直齒輪1與直齒錐齒輪5、凸輪7、

15、凸輪8同軸傳動，直齒錐齒輪5與直齒錐齒輪6垂直嚙合，根據(jù)齒輪傳動原理有： (5)= (6) 根據(jù)提供的原動件轉(zhuǎn)速為=1440r/min的交流電動機(jī)與課程設(shè)計要求，在的前提下，設(shè)計機(jī)器的生產(chǎn)率為18個/min,設(shè)計的凸輪滑塊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)凸輪轉(zhuǎn)動一圈完成一個甌柑的檢測，可以得到凸輪9 轉(zhuǎn)速為：同時，直齒錐齒輪6與凸輪7和凸輪8是同軸傳動，故 則根據(jù)公式(4)可以得出：因此由上兩式可以得出:根據(jù)1比72的比例關(guān)系，我們選取適當(dāng)?shù)钠л啺霃胶妄X輪齒數(shù)故我們得出:,考慮到齒輪大小與傳動的合理性，經(jīng)過比較設(shè)計皮帶傳動結(jié)構(gòu)與齒輪系傳動結(jié)構(gòu)的相應(yīng)參數(shù)如下： 表五：皮帶輪參數(shù)帶輪1帶輪2皮帶輪半徑（mm）30240

16、表六： 各齒輪參數(shù)模數(shù)(mm)壓力角()齒數(shù)(個)直徑(mm)分錐角()齒輪13202060/齒輪232060180/齒輪33202060/齒輪432060180/直齒錐5，63204012090六、機(jī)構(gòu)運(yùn)動總體方案圖 6.1運(yùn)動方案簡圖：注：1,2,3,4直齒輪 5，6錐齒輪 7，8，9凸輪 11推桿12振蕩器13進(jìn)料槽 15，16推桿17，18，19收集箱甌柑的自動分類機(jī)工作原理甌柑的自動分類機(jī)工作流程 將待測甌柑放入料槽中料槽中的甌柑在振蕩器的作用下滾入帶凹槽的導(dǎo)軌中電機(jī)通過變速器帶動凸輪滑塊9推動甌柑甌柑在滑塊1推動的作用下由導(dǎo)軌進(jìn)入第一個檢料裝置口直徑大于70mm的甌柑被滑塊2頂出由

17、導(dǎo)軌滾入第二個檢料裝置口直徑大于100mm的甌柑被滑塊3頂出進(jìn)入導(dǎo)軌不同大小的甌柑沿各自的軌道進(jìn)入不同的收集箱中甌柑的自動分類機(jī)分析與評價（1）優(yōu)點(diǎn)1)設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，能耗低；2)設(shè)計制造簡單；3)使用解卡振蕩器，很大程度上減小健身球互卡的幾率；4)傳送帶靠摩擦力工作，傳動平穩(wěn)，噪聲小。（2）缺點(diǎn)1)由于機(jī)構(gòu)簡單，故精確度不高；2)振蕩器的使用加劇了甌柑間的相互碰撞，也使機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的噪加大；3)不適用于高速分類。（3）改進(jìn)1)可通過精確的調(diào)整解卡振蕩器的頻率，從而減小噪音；2)使用摩擦系數(shù)較小的導(dǎo)軌，提高選擇精度。七、總結(jié) 經(jīng)過了這次機(jī)械原理課程設(shè)計，在這次課程設(shè)計過程中我學(xué)到了許多有用的東西，得到了對自己的的認(rèn)識。這次課程設(shè)計不僅是我自己的一次計算機(jī)基礎(chǔ)的復(fù)習(xí)，更加讓我明白