健身球檢驗分類機課程設(shè)計

1、 機械原理課程設(shè)計說明書 健身球檢驗分類機 院 部： 機電工程學(xué)院 班 級： 12機械卓越班 姓 名： 王晨一 學(xué) 號： 21206072541 指導(dǎo)教師： 錢外聲 0 目錄 一、設(shè)計任務(wù)書··························31.1設(shè)計題目及數(shù)據(jù)1.2設(shè)計方案1.3設(shè)計任務(wù)1.4工作原理以及工藝動作流程圖(a)與功能邏輯

2、圖(b) 二、執(zhí)行構(gòu)件及其運動設(shè)計·················5 2.1進(jìn)料與送料機構(gòu) 2.2檢驗分類與按類存放機構(gòu) 2.3執(zhí)行構(gòu)件的運動循環(huán)圖（運動協(xié)調(diào)性）設(shè)計 2.4機構(gòu)選型及組合 2.4.1根據(jù)工藝過程確定執(zhí)行構(gòu)件的運動形式 2.4.2根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件的運動形式選擇機構(gòu) 2.5方案評價及優(yōu)選 2.6方案結(jié)果分析 2.7減速裝置的尺寸設(shè)計 2.7.1齒輪系傳動 2.7.2皮帶傳送 2.7.3直齒錐齒輪三、機械系統(tǒng)的運動簡

3、圖及相關(guān)性能分析和方案評價··················16 3.1運動方案簡圖 3.2健身球分類機優(yōu)、缺點3.3健身球分類機的改進(jìn)3.4方案整體評價四、參考文獻(xiàn)·····················

4、·····18一、設(shè)計任務(wù)書1.1設(shè)計題目及數(shù)據(jù)設(shè)計健身球自動檢驗分類機，將不同直徑尺寸的健身球（石料）按直徑分類。檢測后送入各自指定位置，整個工作過程（包括進(jìn)料、送料、檢測、接料）自動完成。健身球直徑范圍為4046mm，要求分類機將健身球按直徑的大小分為三類：第一類： 4042 ； 第二類：42<44；第三類：44<46。其他技術(shù)要求見下表：健身球分類機設(shè)計數(shù)據(jù)表方案號電動機轉(zhuǎn)速（r/min）生產(chǎn)率（檢球速度）（個/min）A1440201.2設(shè)計方案1.球的尺寸控制可以靠三個不同直徑的接料口實現(xiàn)。例如：第一個接料口直徑為42mm

5、，中間接料口直徑為44mm，而第三個接料口直徑稍大于46mm。使直徑小于（等于）42mm的球直接落入第一個接料口，直徑大于42mm的球先卡在第一個接料口，然后由送料機構(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構(gòu)實現(xiàn)。3.此外，需要設(shè)計送料機構(gòu)、接料機構(gòu)、間歇機構(gòu)等?？捎汕瑝K機構(gòu)、槽輪機構(gòu)等實現(xiàn)。1.3設(shè)計任務(wù)1.健身球檢驗分類機一般至少包括凸輪機構(gòu)，齒輪機構(gòu)在內(nèi)的三種機構(gòu)；2.設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配，并在圖紙上畫出傳動系統(tǒng)圖；3.圖紙上畫出健身球檢驗分類機的機構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖；4.圖紙上畫凸輪機構(gòu)設(shè)計圖（包括位移曲線、凸輪廓線和從動件的初始位置）；要

6、求確定運動規(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。5.設(shè)計計算其中一對齒輪機構(gòu)； 6.編寫設(shè)計計算說明書； 1.4工作原理以及工藝動作流程圖(a)與功能邏輯圖(b) 持定量健身球，以直線、間歇的進(jìn)球。定量進(jìn)球直線往復(fù)的運動。運用曲柄滑塊機構(gòu)使健身球能持續(xù)的進(jìn)入工作臺相對應(yīng)的小槽內(nèi)，使工作能持續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行。定量送球健身球檢驗分類機的工作系統(tǒng)健身球間歇得掉下來，尺寸最的直接掉進(jìn)第一個孔，稍大得都卡在那里。精確檢驗健身球運用滑塊或偏心輪，把健身球推到第2個孔，然后再把最大的推到最大的孔。運用接球通道將分類掉下來球通過，然后再用接球儀器講球接住。接球裝置 (a)健身球自動檢驗分類

7、1.進(jìn)料功能2.送料功能3.自動分類功能4.按類存放功能 (b)二、執(zhí)行構(gòu)件及其運動設(shè)計 2.1進(jìn)料與送料機構(gòu)（1）進(jìn)料機構(gòu) 如上圖所示為漏斗形狀的進(jìn)料機構(gòu)，槽體上安裝有一個振蕩器,槽體高度h，可根據(jù)待測球數(shù)量適度調(diào)整。槽壁的傾斜角度為，其對槽體和健身球的受力情況有較大的影響。如果角度過大，則健身球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，則球之間互相壓力增大，健身球流動性下降。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)該大于最大球的直徑，并保證的盈余空間；但也不宜過大，過大尺寸的直徑d容易造成球體之間的相互摩擦力增加，造成導(dǎo)管的堵塞。 考慮到待測球

8、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，健身球堵塞，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。把解卡振蕩器安裝于料槽壁上帶動料槽振動，使料槽中健身球的流動性得到加強，很大程度的減小了健身球被卡住的幾率。（2）送料機構(gòu)方案一、四連桿機構(gòu) 方案二、對心凸輪滑塊機構(gòu) 以上兩種方案都同樣能完成工作任務(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式運動規(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。所以我們選用后者，即對心凸輪滑塊機構(gòu)。 2.2檢驗分類與按類存放機構(gòu)（1

9、）檢驗分類機構(gòu) 方案一： 方案二： 理論上，兩種方案都可以實現(xiàn)健身球自動檢驗分類的功能，但實際上方案一在料道1處，直徑在42及以上的健身球會卡住，而無法實現(xiàn)分類，故選方案二。在方案二的檢料箱體中，設(shè)有待測球出口料道1、料道2、料道3，料道順序為尺寸從小到大依次設(shè)置，小球先檢測，接著檢測中球，大球直接滾出，為了使球能夠快速穩(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)尺寸大小如下表：料道1料道2料道3料道直徑（mm）424446設(shè)置滑塊軌道有關(guān)尺寸為：其中，是滑塊的行程， mmmm另外，在滑塊2的前端，留有在的距離，考慮到健身球的形狀以及其重力作用的因素，其能夠按照預(yù)想

10、的路程進(jìn)行檢料。（2）按類存放裝置 如下圖所示： 2.3執(zhí)行構(gòu)件的運動循環(huán)圖（運動協(xié)調(diào)性）設(shè)計電機減速1減速2減速3運動分支分類滑塊3的間隙往復(fù)運動分類滑塊2的間隙往復(fù)運動送料滑塊1的間隙往復(fù)運動2.4機構(gòu)選型及組合電動機轉(zhuǎn)速（r/min）生產(chǎn)率（檢球速度）（個/min）1440202.4.1根據(jù)工藝過程確定執(zhí)行構(gòu)件的運動形式送料功能的執(zhí)行構(gòu)件是滑塊1，它作間歇往復(fù)直線運動；檢驗分類功能的執(zhí)行構(gòu)件是滑塊2和滑塊3，它們都作間歇往復(fù)直線運動。2.4.2根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件的運動形式選擇機構(gòu)（1）送料滑塊1的間歇往復(fù)移動，可選凸輪機構(gòu)，連桿機構(gòu)，凸輪+連桿機構(gòu)等。（2）分類滑塊2的間歇往復(fù)運動，可選凸輪機

11、構(gòu)，連桿機構(gòu)，凸輪+連桿機構(gòu)等。（3）分類滑塊3的間歇往復(fù)運動，可選凸輪機構(gòu)，連桿機構(gòu)，凸輪+連桿機構(gòu)等。2.5方案評價及優(yōu)選 功能元功能分解（匹配的機構(gòu)）123減速1帶傳動齒輪傳動蝸桿傳動減速2帶傳動齒輪傳動蝸桿傳動減速3帶傳動齒輪傳動蝸桿傳動送料滑塊1的間隙往復(fù)運動凸輪機構(gòu)連桿機構(gòu)凸輪+連桿機構(gòu)分類滑塊2的間隙往復(fù)運動凸輪機構(gòu)連桿機構(gòu)凸輪+連桿機構(gòu)分類滑塊2的間隙往復(fù)運動凸輪機構(gòu)連桿機構(gòu)凸輪+連桿機構(gòu)如上表格所示的粗黑體的功能綜合，即為設(shè)計的最佳方案。 2.6方案結(jié)果分析根據(jù)實踐經(jīng)驗，在推程時，許用壓力角的值對于移動從動件，=30°38°。在回程時，對于力封閉的凸輪，這

12、時使從動件運動的是封閉力，不存在自鎖的問題，故可采用較大的壓力角，通常取=70°80°。并且，最大壓力角，因此，我們可以取=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°，且沒有運動失真的現(xiàn)象，故滿足設(shè)計的要求。2.7減速裝置的尺寸設(shè)計 本分類裝置采用上圖所示的減速器，由傳送帶和齒輪系構(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，固采用輪系來實現(xiàn)。 2.7.1齒輪系傳動帶輪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4

13、與直齒錐同軸連接，根據(jù)齒輪系傳動原理有： (3)由上式可得： (4) 2.7.2皮帶傳送如圖所示為皮帶減速機構(gòu)，帶輪1連接原動件轉(zhuǎn)速為=1440r/min的交流電動機，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) 2.7.3直齒錐齒輪直齒輪4與直齒錐齒輪5、凸輪7、凸輪8同軸傳動，直齒錐齒輪5與直齒錐齒輪6垂直嚙合，直齒錐齒輪6與凸輪9同軸連接，根據(jù)齒輪傳動原理有：= (5)= (6)由凸輪9與直齒錐齒輪同軸傳動有： (7)根據(jù)提供的原動件轉(zhuǎn)速為=1440r/min的交流電動機與課程設(shè)計要求，在的前提下，

14、設(shè)計機器的生產(chǎn)率為20個/min,設(shè)計的凸輪滑塊結(jié)構(gòu)實現(xiàn)凸輪轉(zhuǎn)動一圈完成一個健身球的檢測，可以得到凸輪9的轉(zhuǎn)速為：同時，齒輪4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：皮帶輪參數(shù)帶輪1帶輪2皮帶輪半徑（mm）30240表： 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432060

15、180/直齒錐5，63204012090三、機械系統(tǒng)的運動簡圖及相關(guān)性能分析和方案評價 3.1運動方案簡圖注：1,2,3,4直齒輪 5，6錐齒輪7，8，9凸輪 10彈簧 11推桿12振蕩器13進(jìn)料槽 14料槽15，16推桿 17，18，19收集箱 3.2健身球分類機優(yōu)、缺點（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相卡住的機率；（4）傳送帶靠摩擦力工作，傳動平穩(wěn)，噪聲小。（1）由于機構(gòu)簡單，故精確度不高；（2）振蕩器的使用加劇了健身球之間的相互碰撞，同時使機械運轉(zhuǎn)的噪音加大；（3）不適用于高速分類。 3.3健身球分類機的改進(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。 3.4方案整體評價運動精確性:由于齒輪設(shè)計和凸輪設(shè)計都是按照檢球速度20個/分來設(shè)計,因此凸輪和錐齒輪的轉(zhuǎn)動速度都是20轉(zhuǎn)/分。運動平穩(wěn)性:由于從電機到減速器采用帶傳動，齒輪的尺寸適中且工作速度適中,因此傳動比較平穩(wěn)。 結(jié)構(gòu)緊湊性：通過一個電動機實現(xiàn)送料機構(gòu)、變速機構(gòu)、分料機構(gòu)的工藝動作，且外形尺寸比較合理，結(jié)構(gòu)較緊湊。但健身球也可能發(fā)生被卡而不能滾下斜坡。四、參考文獻(xiàn) 1.機械原理課程設(shè)計手冊