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1、机机械械原原理理课课程程设设计计 设计题目设计题目 健身球自动分拣机健身球自动分拣机 机电工程系 机械设计制造及其自动化专业 机制 1306 班 设计者 指导教师 20152015年年5 5月月9 9日日 前言前言 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，市场需求才出现多的不断改善，消费者的价值观念变化很快，市场需求才出现多 样化的特征，机械产品的种类日益增多，例如，各种金属切削样化的特征，机械产品的种类日益增多，例如，各种金属切削 机床、仪器仪表、重型机械、轻工机械、纺织机械、石油化工机床、仪
2、器仪表、重型机械、轻工机械、纺织机械、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，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，必须不断开发符合市场需求的产品。新产品的设计与制造， 其中设计是产品开发的第一步，是决定产品的性能、质量、水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
3、的设计是平、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。化为具体的描述以作为制造的工作过程。 当今世界，科学技术突飞猛进，知识经济已见端倪，综当今世界，科学技术突飞猛进，知识经济已见端倪，综 合国力的竞争日趋激烈。国力的竞争，
4、归根结底是科技与人才合国力的竞争日趋激烈。国力的竞争，归根结底是科技与人才 的竞争。而机械原理课程设计是机械原理课程的一个重要实践的竞争。而机械原理课程设计是机械原理课程的一个重要实践 性教学环节，同时，又是机械类专业人才培养计划中一个相对性教学环节，同时，又是机械类专业人才培养计划中一个相对 独立的设计实践，在培养学生的机械综合设计能力及创新意识独立的设计实践，在培养学生的机械综合设计能力及创新意识 与能力方面，起着重要的作用。在课程设计中，它培养了学生与能力方面，起着重要的作用。在课程设计中，它培养了学生 创新设计的能力。创新设计的能力。 本次设计的是健身球分类机系统设计，以本次设计的是健
5、身球分类机系统设计，以 小见大，设计并不是门简单的课程，它需要同学们理性的思维小见大，设计并不是门简单的课程，它需要同学们理性的思维 和丰富的空间想象能力。和丰富的空间想象能力。 山西农业大学信息学院 机电工程系 2015年5月 目目 录录 第第 1 1 章章 任务工作原理任务工作原理 第第 2 2 章章 原动机的选择原动机的选择 第第 3 3 章章 执行机构方案执行机构方案 第第 4 4 章章 机构尺寸设计机构尺寸设计 第第 5 5 章章 机构运动分析机构运动分析 总论总论 参考文献参考文献 第第 1 章章 任务工作原理任务工作原理 1. 设计健身球自动检验分类机，将不同直径的健身球（石料）
6、按直 径分类。检测后送入各自制定的位置，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 4046mm，要 求分类机将健身球按直径大小分为三类 （1） 40 mm第一类42 mm （2） 42 mm 第二类44 mm （3） 44 mm 第三类46 mm 2设计任务 (1)健身球检验分类机构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构的运动方案简图和运动循环图 (4)设计计 算期中一对齿轮机构。 3工作原理 由原动机的转动提供动力，带动曲柄滑块机构和凸 轮机构转动，是健身球进入分检装置，进而分离直径不
7、同的健身球。 第第 2 章章 原动机的选择原动机的选择 1.原动机选择主要参考条件： （1）现场能源供应条件 ； （2）工作机载荷特性及工作制度； （3）工作机对启动、平稳性、过载能力、调速和控制能力等方面的 要求； （4）原动机是否工作可靠、操作与维修简便，是否需要防尘、防爆、 防腐等； （5） 原动机的初始成本与运行维护费用。 2.健身球减员分类机属于工业批量生产中的应用，考虑实际场景， 一般工厂用电 220V 以上，原动机易选用 220v 交流电动机，为减少 噪音一般不用气动机，从整个设计方案考虑，要达到高产率且减少 减速过程机构，宜采用转速较低的电动机。 3.原动机的选定 综上考虑，易
8、采用在 220V 交流电压下工作电动机， 转速 1440r/min，预计生产率为 20 个/min。 第第 3 章章 执行机构方案执行机构方案 图示为送料示意图由凸轮的转动，使滑块做左右往复运动，推动健 身球进入检验装置 下图为检验机构的第一套方案，由于存在三个滑块，致使该装置结 构较为复杂，制造难度大，故舍弃该套方案。 下图的检料装置图为该次使用的机构，对比第一套方案，该方案较 为简洁，制造难度低。料道一直径为 42，料道二直径为 44，料 道三直径为 46。而且三个料道的下方均有承接装置。 如下图所示，杆一的上下往复运动的原动力是凸轮的转动，但是凸 轮设计比较麻烦，繁琐，进而设计图中用曲柄
9、滑块机构代替了凸轮 机构，曲柄滑块设计较为简便。当曲柄运动到最上端时滑块处于最 高处，随着曲柄的转动，滑块随之下降，当曲柄运动到最下端时， 滑块到最底端，曲柄继续转动，滑块又缓缓上升，当到达最高处时， 完成一个周期。 图示为该装置的减速机构由多对相互啮合的齿轮完成。 第第 4 章章 机构尺寸分析机构尺寸分析 4.1 机构尺寸设计 电动机：健身球检验分类机原动件采用转速为 1440r/min 的交流电动 机。 减速器：全部为齿轮传动。原动件转速为 1440r/min 的交流电动机。 预定输出为 20 个/min，也就是输出时每分钟转 20 转。 根据传动原理有转速与半径成反比得 12 21 nr
10、 nr 201 144072 由经验可推出齿轮的齿数比 1111 *= 34672 则 21 3zz 43 4zz 65 6zz 模数（mm）压力角()齿数（个）直径（mm） 齿轮 152020100 齿轮 252060300 齿轮 352020100 齿轮 452080400 齿轮 552020100 齿轮 6520120600 圆锥齿轮只为改变方向，不改变传动比，故圆锥齿轮 7 和 8 采用同 一型号的构件。齿数均为 60。 料道 1料道 2料道 3 料道直径（mm）424446 第第 5 章章 机构运动分析机构运动分析 将待测健身球放在料槽中 通过导管将料槽中的小球在 引入带凹槽的导轨中
11、 电机通过变速器带动凸轮滑块 11 推动健身球 健身球在滑块 11 推动的作用下 由导轨进入检料装置口 健身球由滑块 13 引入检料装置， 并跟随滑块 13 缓慢向下移动， 进入各自的合适的槽孔 不同类型的健身球沿各自的 轨道进入不同的收集箱中 总论总论 机械原理课程设计马上就要结束了，虽然只有两个星 期的时间，但是在这次课程设计过程中我们学到了不少东 西，得到了很好的锻炼。它不仅使我们平时所学的一些理 论知识运用到了实际，培养了我们运用所学的基本理论和 方法去发现、分析和解决工程实际问题的能力，而且，还 使我们加深了对各类机械机构的认识，学会了利用程序分 析设计各类凸轮机构，真正做到了学以致
12、用，并且提高了 我们对 CAD 画图，Word 文档排版编辑的能力以及诸多方 面的能力，这次设计是个综合性设计。在这次课程设计的 过程中，我们真正体会到了设计工作的严谨性和自己很多 方面知识的不足。刚开始，我们根本无从下手，好在有老 师的耐心讲解和指导，我们才结合自己平时的理论基础， 一步一步地完成了这次课程设计。同时，这次设计更好地 锻炼了我们在处理问题时的团队协调合作能力，培养了我 们的团队精神，对具体任务的分工协作精神。总之，在这 次课程设计过程中，我们受益匪浅。我们相信通过越来越 多的实践体验，我们一定能更好地掌握机械专业各方面的 知识。 参考文献参考文献 1孙桓，陈作模，葛文杰编著，机械原理，北京高等 教育出版社，2006.5。 2牛鸣岐，王保民，王振甫编著，机械原理课程设计手 册，重庆大学出版社，2001.11。 3 王三民主编机械原理与设计课程设计北京：机械 工业出版社，2004 4 邹慧君主编机械原理课程设计手册北京：高等教育 出版社，1998 5 陆凤仪主编机械原理课程设计北京：机械工业出 版社，2002 6 孟彩芳编著机械原理电算分析与设计天津：天津 大学出版社，2000 7 汪凯，涂国芳编机械原理计算机辅助设计广州： 华南理工大学出版社，1989 8 孙桓，陈作模，葛文杰编机械原理第八版高等教 育出版社，2013