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1、I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II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、仪器仪表、
2、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。机械产品的设计是平、市场竞争
3、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，归根结底是科技与人才合国力的竞
4、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，以本次设计的是健身球分类机系统设计，以III小见大，设
5、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1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2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）按直径分类。检测后送入各自制定的位置，整个工作过程（
6、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，进而分离直径不同的健身球。3第第 2 章章 原动机的选择原动机的选择1.原动机选择
7、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
8、/min。4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。5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
9、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。6图示为该装置的减速机构由多对相互啮合的齿轮完成。7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 1221nrnr201144072由经验可推出齿轮的齿数比1111*=34672则 213zz434zz656zz模数（mm）压力角()齿
10、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）4244468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 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
11、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9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
12、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。10参考文献参考文献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