机械原理课程设计-瓯柑自动分类机方案设计说明书

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1、瓯柑的自动分类机方案设计 目录一、设计任务书31.1功能要求及工艺动作分解提示.31.2设计方案提示.3二、瓯柑的自动分类方案设计4 2.1功能分解.4 2.2功能逻辑图.4 2.3方案设想.5 2.4原动机及传动机构的选择.62.4.1原动机的选择.62.4.2传动机构的选择.7 2.5执行机构的选择与比较.82.5.1进料与送料.82.5.2检验分类与按类存放.10三、机械系统运动方案的拟定和比较11 3.1根据工艺过程确定执行构件的运动形式.11 3.2绘制机械系统运动转换功能图.12 3.3根据执行构件的运动形式选择机构.12 3.4用形态学矩阵创建机械系统的运动发案.12四、机械系统

2、工作运动循环图13 4.1根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图.13五、机构尺寸设计及运动分析14 5.1凸轮机构的设计.14 5.2结果分析.17 5.3减速装置的尺寸设计.17六、机构运动总体方案图20 6.1运动方案简图.21 6.2瓯柑自动分类机工作原理.216.2.1瓯柑自动分类机工作流程.21 6.3瓯柑自动分类机分析与评价.22七、总结23八、主要参考资料23一、 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：将不同直径的瓯柑按最大直径分类存放2）工艺原理及工艺动作分解提示瓯柑自动分类机的功能是将不同直径的瓯柑按直径分类，并送到各指定位置。整个工作过程包括进料、

3、送料、分类、按类存放的自动完成。 （2）原始数据和设计要求：要求分类机将瓯柑按直径的大小分为三类：第一类：瓯柑直径范围为100mm。生产率（分类速度）18个/min （3）运动方案构思提示瓯柑自动分类机可以有多种运动方案，一般的思路：1）瓯柑的尺寸控制可以靠三个不同直径的接料口实现。如：第一个接料口直径为70mm，中间接料口直径为100mm，而第三个接料口直径稍大于200mm。这样，使直径小于70mm的瓯柑直接落入第一个接料口，直径大于70mm的瓯柑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、齿轮机构

4、等实现。 （4）建议完成的设计工作量1）本课题设计时间为两周。2）根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。3）按工艺动作过程拟定运动循环图。4）构思系统运动方案（至少两个以上），进行方案评价，选出较优方案。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）编写设计说明书。二、瓯柑的自动分类方案设计2.1功能分解 1.进料功能 2.送料功能 3.自动分类功能 4.按类存放功能2.2功能逻辑图进料功能瓯柑的自动分类送料功能自动分类功能按类存放动能2.3方案的设想方案一 自动检验分类机的主要用途就是将不同直径大小的瓯柑分成三类，我们提出如下图运动装置： 该方案将送料机构

5、与检料机构中的滑块运动统一起来，在滑块将瓯柑推出来的同时，竖直的滑块下边缘也正好抵达第一条运送路线的口缘处，向下运动时对瓯柑进行检测分类。但考虑到瓯柑在检料机构通道中向下运动至靠近料道时，有可能会卡到料道口而不能正常分类，以及检料机构下降的时间不易控制，所以我们放弃第一方案，改用第二方案。方案二 运动方案图：123图中标明的1.2.3分别对应的是3条料道，在输入口处有一个振荡器，作用就是让瓯柑依次进入输入口，在滑块将瓯柑推向料道的时候，小于70mm大小的瓯柑先掉下进入料道1，然后大于70mm且小于100mm的瓯柑再经过第二条料到的时候掉入，最后大于100mm的瓯柑都进入第三条料道。、2.4原动

6、机与传动机构的选择2.4.1原动机的选择型号电流转速效率功率因数电压Y112-M48.81440r/min84.5%0.82380v2.4.2传动机构的选择 机械系统中形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。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

7、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

8、、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农业机械、石油机械、矿山机械、运输机械和起重机械等 由上诉几种主要的传动装置相互比较可知，齿轮传动、带传动用于减速，故选用带传动和齿轮传动, 齿轮传动效率高，工作可靠、传动精确。2.5执行机构的选择与比较2.5.1进料与送料（1）进料机构如上图所示为漏斗状进料机构，槽体上安装有一个振荡器,槽体高度h，可根据待测瓯柑数量适度调

9、整。槽壁的倾斜角度为，其对槽体和瓯柑的受力情况有较大的影响。如果角度过大，则瓯柑整体向下的压力不足，影响了传递的连续性；如果角度过小，则瓯柑之间互相压力增大，瓯柑的流动性下降，并有可能造成破坏。所以，。我们取 =35对于导管直径d，为了保证良好的流动性d应该大于最大瓯柑的直径，并保证的盈余空间；但也不宜过大，过大尺寸的直径d容易造成瓯柑之间的相互摩擦力增加，造成导管的堵塞。考虑到待测瓯柑在漏口堵塞情况，设置了如下图所示的振荡器装置：为了防止料槽中，瓯柑堵塞，本装置使用了如上图所示的解卡振荡器。本振荡器使用电动机2来带动偏心轮1转动，由于偏心轮质心偏离转动中心，因此产生振动的效果。把解卡振荡器安

10、装于料槽壁上带动料槽振动，使料槽中瓯柑的流动性得到加强，很大程度的减小了瓯柑被卡住的几率。（2）送料机构方案一、四连杆机构方案二、对心凸轮滑块机构以上两种方案各有特色，两者都同样能玩成工作任务，但前者有急回特性，有冲击，而后者若采用摆线或五次多项式运动规律，则可避免冲击，并且结构更为简单，便于设计，杆件少，功能损失更少，能出色地完成认务，所以选用后者，即对心凸轮滑块机构。2.5.2检验分类与按类存放（1）检验分类机构方案一： 方案二：滑块1滑块3滑块2振荡器料道1料道2料道3从理论上来讲，以上两种方案都可以实现瓯柑的自动分类的功能，但是，前面我们已经提到，实际上方案一在料道1处，直径在100及

11、以上的瓯柑会卡住，而无法实现分类，故选方案二。在方案二的检料箱体中，设有待测瓯柑出口料道1、料道2、料道3，料道顺序为尺寸从小到大依次设置，小瓯柑先检测，接着检测中瓯柑，大瓯柑直接滚出，为了使瓯柑能够快速稳定地经过料道尺寸检测，设计轨道与水平夹角为：=10料道相应尺寸大小如表三：料道1料道2料道3料道直径（mm）71-72101-102200设置滑块轨道有关尺寸为：其中，滑块一的行程是50mm，滑块二也就是第一个71-72mm滑道的h=70，滑块三第二个滑道h=100. 另外，在滑块二的前端，留有在的距离，因为考虑到瓯柑的形状以及其重力作用，其能够按照预想的路程进行检料。（2）按类存放装置 如

12、下图所示： 三、机械系统运动方案的拟定与比较3.1根据工艺过程确定执行构件的运动形式1.送料功能的执行构件是滑块1，它作间歇往复直线运动；2.检验分类功能的执行构件是滑块2和滑块3，它们都作间歇往复直线运动。3.2绘制机械系统运动转换功能图 根据执行构件的运动形式，绘制机械系统转换功能图：3.3根据执行构件的运动形式选择机构（1）送料滑块1的间歇往复移动，可选凸轮机构，连杆机构，凸轮+连杆机构等。（2）分类滑块2的间歇往复运动，可选凸轮机构，连杆机构，凸轮+连杆机构等。（3）分类滑块3的间歇往复运动，可选凸轮机构，连杆机构，凸轮+连杆机构等。3.4用形态学矩阵法创建机械系统的运动方案 根据机械

13、系统运动转换功能图可构成形态学矩阵。由表所示的形态学矩阵可求出瓯柑自动分类机系统运动方案数为： N=3x3x3x3x3x3=729可由给定的条件，各机构的相容性，各机构的空间布置，类似产品的借鉴和设计者的经验等，从中选出若干个较为实际可行的方案，然后从选出的若干个方案中用评价方法选出最优方案。图示实线连接的即为设计的最佳方案。四、 机械系统工作运动循环图4.1根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图机械系统运动方案有个执行构件需要进行运动协调设计，它们是送料机构（滑块），检验分类机构（滑块和滑块），在运动循环图中，分别用送料，分类，分类来表示。横坐标表示分配轴的转角，送料的纵坐标表示送料滑块的

14、运动（由右向左为正），分类的纵坐标表示滑块的运动（由下向上为正），分类的纵坐标表示滑块的运动（由下向上为正）。 执行阶段运动阶段运动时间(s)分配转角()送料阶段送料远休回程近休0.75s0.5s0.75s s906090120分类阶段近休升程远休回程 s0.75s0.5s0.75s120906090分类阶段送料远休回程近休0.75s0.5s 0.75s s906090120五、机构的尺寸设计及运动分析5.1凸轮机构的设计（） 送料凸轮和分类凸轮的设计 图5.2调试结果：（2）分类凸轮的设计 图5.3 图5.45.2结果分析 根据实践经验，在推程时，许用压力角的值对于移动从动件，=3038。在

15、回程时，对于力封闭的凸轮，由于这时使从动件运动的是封闭力，不存在自锁的问题，故可采用较大的压力角，通常取=7080。并且，最大压力角因此，我们取=30，=70。从上面的调试结果可知，升程=30，回程最大压力角=70，且无运动失真现象，故满足设计要求。5.3减速装置的尺寸设计图5.5 本分类装置采用上图所示的减速器，由传送带和齿轮系构成的减速装置。其中一对齿轮的传动比是有限的，由于本装置需要较大的传动比，固采用轮系来实现。（）皮带传送：图5.6如图所示为皮带减速机构，带轮V连接原动件转速为=1440r/min的交流电动机，皮带2连接齿轮系中的齿轮1，皮带1的半径为，皮带2的半径为，根据皮带传动原

16、理有：= （1）皮带1与皮带2的转速与半径成反比：= (2)（）齿轮系传动：如图5.5所示，带轮2与齿轮1同轴传动，齿轮1与齿轮2啮合传动，齿轮2与齿轮3同轴传动，齿轮3与齿轮4啮合传动，齿轮1与直齿锥5同轴连接，根据齿轮系传动原理有： (3)由上式可得： (4)（）直齿锥齿轮：图5.7如图5.5 所示，直齿轮1与直齿锥齿轮5、凸轮7、凸轮8同轴传动，直齿锥齿轮5与直齿锥齿轮6垂直啮合，根据齿轮传动原理有： (5)= (6) 根据提供的原动件转速为=1440r/min的交流电动机与课程设计要求，在的前提下，设计机器的生产率为18个/min,设计的凸轮滑块结构实现凸轮转动一圈完成一个瓯柑的检测，

17、可以得到凸轮9 转速为：同时，直齿锥齿轮6与凸轮7和凸轮8是同轴传动，故 则根据公式(4)可以得出：因此由上两式可以得出:根据1比72的比例关系，我们选取适当的皮带轮半径和齿轮齿数故我们得出:,考虑到齿轮大小与传动的合理性，经过比较设计皮带传动结构与齿轮系传动结构的相应参数如下： 表五：皮带轮参数带轮1带轮2皮带轮半径（mm）30240表六： 各齿轮参数模数(mm)压力角()齿数(个)直径(mm)分锥角()齿轮13202060/齿轮232060180/齿轮33202060/齿轮432060180/直齿锥5，63204012090六、机构运动总体方案图 6.1运动方案简图：注：1,2,3,4直齿

18、轮 5，6锥齿轮 7，8，9凸轮 11推杆12振荡器13进料槽 15，16推杆17，18，19收集箱6.2瓯柑的自动分类机工作原理6.2.1瓯柑的自动分类机工作流程 将待测瓯柑放入料槽中料槽中的瓯柑在振荡器的作用下滚入带凹槽的导轨中电机通过变速器带动凸轮滑块9推动瓯柑瓯柑在滑块1推动的作用下由导轨进入第一个检料装置口直径大于70mm的瓯柑被滑块2顶出由导轨滚入第二个检料装置口直径大于100mm的瓯柑被滑块3顶出进入导轨不同大小的瓯柑沿各自的轨道进入不同的收集箱中6.3瓯柑的自动分类机分析与评价（1）优点1)设计结构简单，能耗低；2)设计制造简单；3)使用解卡振荡器，很大程度上减小健身球互卡的几

19、率；4)传送带靠摩擦力工作，传动平稳，噪声小。（2）缺点1)由于机构简单，故精确度不高；2)振荡器的使用加剧了瓯柑间的相互碰撞，也使机械运转的噪加大；3)不适用于高速分类。（3）改进1)可通过精确的调整解卡振荡器的频率，从而减小噪音；2)使用摩擦系数较小的导轨，提高选择精度。七、总结 经过了这次机械原理课程设计，在这次课程设计过程中我学到了许多有用的东西，得到了对自己的的认识。这次课程设计不仅是我自己的一次计算机基础的复习，更加让我明白了，每一次的设计都是付出这么多的辛苦，在一次又一次的修改中，不断的完善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

20、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，用VB软件对机构杆件的运动进行调试和分析，使我们明白了学到的东西还是十分有用的，并且提高了我们对画图工具的使用，Word文档排版编辑的能力以及诸多方面的能力，这次设计是一次全方位的设计，是实实在在的一次锻炼。八、主要参考资料 1、孙永胜、金文织、张秋玲编著，机械原理教程第2版，清华大学出版社，2005.12 2.李明、汤礼广编著，工程制图课程测绘实训，合肥公业大学出版社，2011.7 3.陈庆章编著，Visual Basic 程序设计基础，浙江科学技术出版社，2011.2 4.大连理工大学工程制图学教研室编著，机械制图，高等教育出版社，2010.3机械原理课程设计 瓯 柑 自 动 分 类 机班级：10机械工程及自动化本一姓名：黄建武学号：10207013110