機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)健身球自動(dòng)分類機(jī)方案設(shè)計(jì)說明書

機(jī)械原課設(shè)計(jì)健球動(dòng)分類方案設(shè)說明書一設(shè)任書...31.1功能要求及工藝動(dòng)作分解提示……………..31.2設(shè)計(jì)方案提示………………...3二健球動(dòng)驗(yàn)類方設(shè)計(jì)………...……….32.1功能分解………………2.2功能邏輯圖........................................................................................................42.3方案設(shè)想……………………....42.4原動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇……………...…………原動(dòng)機(jī)的選擇…………...…………..............................6傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇…………...…………..........................62.5執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較...................................................................................7進(jìn)料與送料...............................................................................................8驗(yàn)分類與按類存放...............................................................................10三機(jī)系運(yùn)方的定比

…...………3.1依照工藝過程確定執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式……………...………….............123.2繪制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能圖……………...……….........123.3依照?qǐng)?zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式選擇機(jī)構(gòu)………………...………………3.4用形狀學(xué)矩陣法創(chuàng)建機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案………….…….................13四機(jī)系工運(yùn)循……………...……...…........144.1依照工藝動(dòng)作順序和和諧要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖………………..............14五機(jī)的寸計(jì)運(yùn)分析………………...………….....……….15

5.1凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).............................................................................................155.2結(jié)果分析.........................................................................................................205.3減速裝置的尺寸設(shè)計(jì).....................................................................................20六機(jī)運(yùn)總方圖

…………..…...………..................246.1運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖.................................................................................................246.2健身球檢驗(yàn)分類機(jī)工作原理.........................................................................25身球檢驗(yàn)分類機(jī)工作流程.…………...……6.3健身球檢測(cè)分類機(jī)分析與評(píng)判………........................................................26七總...................................................................................................26八要參資27

一設(shè)題1.1功能要求及工藝動(dòng)作分解提示1)總功能要求將不同直徑的健身球按直徑分類存放。2)工作原理及工藝動(dòng)作分解提示健身球自動(dòng)分類機(jī)的功能是將不同直徑的健身（石料按直徑分類并送到各指定位置。整個(gè)工作過程（包括進(jìn)料、送料、分類、按類存放）自動(dòng)完成。1.2設(shè)計(jì)要求健身球直徑范疇為ф～ф要求分類機(jī)將健身球按直徑的大小分為三類：第一類：40≤ф≤；第二類：ф≤；第三類：44<ф≤。生產(chǎn)率（分類速度）個(gè)/min；電機(jī)轉(zhuǎn)速：1440二設(shè)任（1）身球分類機(jī)一樣至少包括凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)在內(nèi)的三種機(jī)構(gòu)。（2）計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。（4繪制凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)括位移曲線輪廓線和從動(dòng)件的初始位置要求確定運(yùn)動(dòng)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。盤狀凸輪用解析法設(shè)計(jì)，圓柱凸輪用圖解法設(shè)計(jì)。（5）設(shè)計(jì)運(yùn)算其中一對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)。（6）

編寫設(shè)計(jì)運(yùn)算說明書。三設(shè)方構(gòu)提健身球自動(dòng)分類機(jī)能夠有多種運(yùn)動(dòng)方案實(shí)現(xiàn)。一樣的思路在于：1)球的尺寸操縱能夠靠三個(gè)不同直徑的接料口實(shí)現(xiàn)例如第一個(gè)接料口直徑為42mm，中間接料口直徑為44mm，而第三個(gè)接料口直徑稍大于使直徑小于（等于的球直截了當(dāng)落入第一個(gè)接料口，直徑大球先卡在第一個(gè)接料口，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)等實(shí)現(xiàn)。3)球的尺寸操縱還可由凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。四健球動(dòng)驗(yàn)類方設(shè)4.1功1.進(jìn)料功能2.送料功能3.自動(dòng)分類功能4.按類存放功能4.2方方案一自動(dòng)檢驗(yàn)分類機(jī)的要緊用途確實(shí)是將不同直徑大小的健身球分成三類，我們提出了如下圖的運(yùn)動(dòng)裝置:送料機(jī)構(gòu)料道1料道2料道3檢測(cè)機(jī)構(gòu)

1料1料圖4.1該方案將送料機(jī)構(gòu)與檢料機(jī)構(gòu)中的滑塊運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái)上滑塊將球推出的同時(shí)下滑塊上邊緣也正好抵達(dá)料道1的口緣處，向下運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)球進(jìn)行檢測(cè)分類。但考慮到球在檢料機(jī)構(gòu)通道中向下運(yùn)動(dòng)至靠近料道時(shí)可能球會(huì)卡在料道口而不能進(jìn)行正常分類而且此機(jī)構(gòu)在滑塊運(yùn)動(dòng)的三個(gè)料道口處分別有一處間歇其間歇位置和時(shí)刻不易操縱，對(duì)凸輪的精度要求專門高。因此我們舍棄這一方案，選用改進(jìn)的方案二。方案二運(yùn)動(dòng)方案圖:送料機(jī)構(gòu)料道3料道2

道

分料機(jī)構(gòu)

圖4.2該方案對(duì)方案一中球會(huì)卡死的缺點(diǎn)作了進(jìn)一步的改善道中兩個(gè)滑塊的運(yùn)動(dòng)有效地將卡在料道口中的球推出。而且幸免的精確地間歇。4.3動(dòng)及動(dòng)構(gòu)選原動(dòng)機(jī)的選擇

表一：

Y112-M48.81440r/min傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇機(jī)械系統(tǒng)中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是把原動(dòng)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(dòng)形式的改變的中間裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)最常見的有齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)等。他們的特點(diǎn)如表二：表二：特點(diǎn)承載能力和速度范疇大；傳動(dòng)比恒定，可獲得較大傳動(dòng)比，外廓尺寸小，工作可靠，效

壽命取決于齒輪材料的接觸和彎曲疲

應(yīng)用金屬切削機(jī)床、汽車、起重運(yùn)輸齒輪傳動(dòng)率高。制造和安裝精度要求高，精度低時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)有噪音；無(wú)過載愛護(hù)作用

勞強(qiáng)度以及抗膠合與抗磨損能力

機(jī)械、冶金礦山機(jī)械以及儀器等結(jié)構(gòu)緊湊單級(jí)傳動(dòng)能得到專門大的傳動(dòng)比；造精確，潤(rùn)滑

金屬切削機(jī)床傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪音；可制成自鎖機(jī)構(gòu)；傳動(dòng)

良好壽命較長(zhǎng)；（專門是分度機(jī)蝸桿傳動(dòng)比大、滑動(dòng)速度低時(shí)效率低；中、高速傳動(dòng)需用昂貴的減磨材料；制造精度要求高，刀具費(fèi)用貴。

低速傳動(dòng)，磨損顯著

構(gòu)起重機(jī)、冶金礦山機(jī)械、焊接轉(zhuǎn)胎等帶傳動(dòng)

軸間距范疇大，工作平穩(wěn)，噪音小，能緩和

帶輪直徑大，帶

金屬切削機(jī)床、

沖擊，吸取振動(dòng)；摩擦型帶傳動(dòng)有過載愛護(hù)

的壽命長(zhǎng)V鍛壓機(jī)床、輸送作用；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，安裝要求不高；外廓尺寸較大；摩擦型帶有滑動(dòng)，不能用于分度鏈；由于帶的摩擦起電，不宜用于易燃

帶

3500-5000h

機(jī)、通風(fēng)機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械和紡織機(jī)械易爆的地點(diǎn)；軸和軸承上的作用力專門大，帶的壽命較短軸間距范疇大；傳動(dòng)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??；運(yùn)轉(zhuǎn)的瞬時(shí)速度不平均，高速時(shí)不

與制造質(zhì)量有關(guān)

農(nóng)業(yè)機(jī)械、石油機(jī)械礦山機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械和起重鏈傳動(dòng)如帶傳動(dòng)平穩(wěn)；鏈條工作時(shí)，專門是因磨損產(chǎn)生伸長(zhǎng)以后，容易引起共振，因而需增設(shè)張緊和減振裝置

機(jī)械等據(jù)上述幾種要緊的傳動(dòng)裝置相互比較可知，齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)用于減速，故選用齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng),齒輪傳動(dòng)效率高，工作可靠、傳動(dòng)精確；帶輪傳動(dòng)安裝要求低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。4.4行構(gòu)選與較進(jìn)料與送料（1）進(jìn)料機(jī)構(gòu)

3030圖如上圖所示為漏斗狀進(jìn)料機(jī)構(gòu),體高度，可依照待測(cè)球數(shù)量適度調(diào)整。槽壁的傾斜角度為α其對(duì)槽體和健身球的受力情形有較大的阻礙假如α角度過大，則健身球整體向下的壓力不足，阻礙了傳遞的連續(xù)性；假如角度過小，則球之間互相壓力增大身球流淌性下降此，們?nèi)ˇ?35°關(guān)于導(dǎo)管直徑d，為了保證良好的流淌性d應(yīng)該大于最大球的直徑，并保證1~2mm

的盈余空間；但也不宜過大，過大尺寸的直d易造成球體之間的相互摩擦力增加，造成導(dǎo)管的堵塞。（2）送料機(jī)構(gòu)方一曲滑機(jī)

圖4.4如圖所示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析：B1

A

4

B1r極位角0

a

FnFtB2

F

2

C

3

圖4.5據(jù)上圖分析可知：此機(jī)構(gòu)在傳動(dòng)過程中有傳動(dòng)壓力角，而且不等于零；而且關(guān)于滑塊C來(lái)說，其受力方向斜向下，故滑塊在傳動(dòng)過程中有摩擦，傳動(dòng)效率受阻礙。方二對(duì)凸滑機(jī)

圖據(jù)圖可得：此為對(duì)心凸輪滑塊機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率高，若采納擺線（正弦加速度或五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律可幸免沖擊同時(shí)結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單便于設(shè)計(jì)，桿件少，功能缺失更少，能杰出地完成認(rèn)務(wù)。檢驗(yàn)分類按類存（1）檢驗(yàn)分類機(jī)構(gòu)方案一：

料道1料道2料道3檢測(cè)構(gòu)圖4.7方案二：

1料1料料道3滑塊3料道2

滑塊2道

送料機(jī)構(gòu)滑塊1分料機(jī)構(gòu)圖4.8從理論上來(lái)講以上兩種方案都能夠?qū)崿F(xiàn)健身球自動(dòng)檢驗(yàn)分類的功能然而，前面我們差不多提到，實(shí)際上方案一在料道1處，直徑在φ44及以上的健身球會(huì)卡住，而無(wú)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(cè)球出口料道1、料道、料道3，料道順序?yàn)槌叽鐝男〉酱笠来卧O(shè)置，小球先檢測(cè)，接著檢測(cè)中球，大球直截了當(dāng)滾出，為了使球能夠快速穩(wěn)固地通過料道尺寸檢測(cè)，設(shè)計(jì)軌道與水平夾角為：β°料道相應(yīng)尺寸大小如表三：

料道直徑

料道144

料道246

料道348考慮到健身球的形狀以及其重力作用滑塊2的前端有的距離，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：圖4.9五機(jī)系工運(yùn)循圖5.1照藝作序和要擬運(yùn)循圖機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案有３個(gè)執(zhí)行構(gòu)件需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和諧設(shè)計(jì)，它們是送料機(jī)構(gòu)（滑塊１驗(yàn)分類機(jī)構(gòu)（滑塊２和滑塊３運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖中，分別用滑塊1、

滑塊、滑塊來(lái)表示。橫坐標(biāo)表示分配軸的轉(zhuǎn)角，縱坐標(biāo)表示送料滑塊的運(yùn)動(dòng)（由右向左為正）滑塊２和3的運(yùn)動(dòng)方向：由下向上為正。如下圖所示：90°

180°圖表四：執(zhí)行機(jī)構(gòu)滑塊1

運(yùn)動(dòng)時(shí)期送料遠(yuǎn)休回程近休

運(yùn)動(dòng)時(shí)刻(s)0.75s0.5s0.75s１s

分配轉(zhuǎn)角(°)90°60°90°120°

滑塊2滑塊3

近休升程遠(yuǎn)休回程送料遠(yuǎn)休回程近休

１s0.75s0.5s0.75s0.75s0.5s0.75s１s

120°90°60°90°90°60°90°120°5.1凸（１）送料凸輪和分類Ⅱ（與滑塊3相連的凸輪）凸輪的設(shè)計(jì)1）廓線坐標(biāo)及曲率半徑：將上述參數(shù)輸入運(yùn)算機(jī)仿真軟件中，得出以下部分參數(shù)：如表五所示：表五凸輪轉(zhuǎn)角理論廓線（度）X坐標(biāo)

理論廓Y坐標(biāo)

實(shí)際線X坐標(biāo)

實(shí)際廓線Y坐標(biāo)

曲率半徑00605060304563．65.71976087.686245.2434901201100120120103.9231-6012015060-103.923551201800-107.40744.6613-98.560242.9038210-36.2963270-60-50060300-51.961530-43.30132560330-3060360-0.0001050602）運(yùn)動(dòng)參數(shù)壓力角：將上述參數(shù)輸入運(yùn)算機(jī)仿真軟件中，得出以下部分參數(shù)：如表六所示：

表六凸輪轉(zhuǎn)（度）從動(dòng)桿位移從動(dòng)桿速度（

從動(dòng)桿加速度

壓力角（度）（1）

）

（

）003012.592645306047.40749060120150180210270300330360

0000-56.5884-56.58840000

00-108.076000-108.0760000

000000003）運(yùn)動(dòng)規(guī)律、圖像：位移圖：圖5.2速度圖：

圖加速度圖：圖5.4組圖：

圖5.54）圖輪廓線：圖5.6

5）凸輪仿真：圖5.7（２）分類Ⅰ(滑塊2相連的凸輪凸輪的設(shè)計(jì)1）廓線坐標(biāo)及曲率半徑：將上述參數(shù)輸入運(yùn)算機(jī)仿真軟件中，得出以下部分參數(shù)：如表七所示：表七：凸輪轉(zhuǎn)角理論廓線X理論廓線Y實(shí)際廓線X實(shí)際廓線Y曲率半徑（度）坐標(biāo)坐標(biāo)坐標(biāo)坐標(biāo)006050

30456090120150180210270300330360

120103.9231600-36.2963-51.9615-0.0001

6363960-103.923-62.86703060

11055-27.0285-43.30130

0-95.2628-98.5602-59.110902550

120120120606060602動(dòng)參數(shù)壓力角：將上述參數(shù)輸入運(yùn)算機(jī)仿真軟件中，得出以下部分參數(shù)：如表八所示：表八凸輪轉(zhuǎn)（度）從動(dòng)桿位移從動(dòng)桿速度（

從動(dòng)桿加速度

壓力角（度）（1）

）

（

）030456090120150180210270300330360

0306060600000

0000-56.5884-56.58840000

00-108.076000-108.0760000

000000003）運(yùn)動(dòng)規(guī)及圖像：

位移圖：圖5.8速度圖：

圖5.45.2結(jié)

依照實(shí)踐體會(huì)在推程時(shí)許用壓力。在回程時(shí)，關(guān)于力封閉的凸輪，由于這時(shí)使從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的是封閉力，不存在自鎖的問題，故可采納較大的壓力角，通常同時(shí)，最大壓力

，升程

29=30°回程最大壓力角

運(yùn)動(dòng)失真象，故滿足設(shè)計(jì)要求。5.3減圖5.5本分類裝置采納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(duì)齒輪的傳動(dòng)比是有限的由于本裝置需要較大的傳動(dòng)比固采納輪系來(lái)實(shí)現(xiàn)。（１）皮帶傳送：圖5.6如圖所示為皮帶減速機(jī)構(gòu)，帶輪1接原動(dòng)件轉(zhuǎn)速=1440r/min的交流電動(dòng)機(jī)皮帶2連接齒輪系中的齒輪1皮帶1的半徑r皮帶2的半徑r，2依照皮帶傳動(dòng)原理有：

r

=

(1)皮帶1與皮帶2的轉(zhuǎn)速與半徑成反比：r1r2

r=2r1

(2)（２）齒輪系傳動(dòng)：如圖5.5所示，帶輪2齒輪1同軸傳動(dòng)，齒輪1與齒輪2嚙合傳動(dòng)，齒輪2與齒輪3同軸傳動(dòng)，齒輪與齒輪4嚙合傳動(dòng)，齒輪4與直齒錐同軸連接，依

9照齒輪系傳動(dòng)原理有：1rnz1n3z2n

(3)由上式可得：r013rz4

(4)（３）直齒錐齒輪：圖5.7如圖5.5所示，直齒輪4與直齒錐齒輪5凸輪7、凸輪8同軸傳動(dòng)，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同軸連接依照齒輪傳動(dòng)原理有：nn

6

==

4

(5)(6)由凸輪9與直齒錐齒輪同軸傳動(dòng)有：n

(7)依照提供的原動(dòng)件轉(zhuǎn)速為n=1440r/min的交流電動(dòng)機(jī)與課程設(shè)計(jì)要求，在0n的前提下機(jī)器的生產(chǎn)率為個(gè)/min,設(shè)計(jì)的凸輪滑塊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)0

8z8z一圈完成一個(gè)健身球的檢測(cè)，能夠得到凸輪的轉(zhuǎn)速為：20nrminrad/s303同時(shí)，齒輪4與凸輪7和凸輪8是同軸傳動(dòng)，故nnz47

23

rad/s則n1440r/依照公式(4)能夠得出：

30

48rad/rzrz1n4813rzrzz4因此由上兩式能夠得出:r11rz4

rad/依照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)rz11111rz32故我們得出:rr21

z1

,

考慮到齒輪大小與傳動(dòng)的合理性過比較設(shè)計(jì)皮帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與齒輪系傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的相應(yīng)參數(shù)如下：表五：皮帶輪參數(shù)皮帶輪半徑（）

帶輪130

帶輪2240表六：各齒輪參數(shù)模數(shù)(mm)壓力角(°)齒數(shù)(個(gè))直徑(mm)分錐角(°)

齒輪1齒輪2齒輪3齒輪4直齒錐5，6

33333

2020202020

2060206040

6018060180120

////906.1運(yùn)注：—直齒輪5，6錐齒輪7，，9凸輪

—彈簧—推桿

12振蕩器—進(jìn)料槽—料槽15，16推桿17，—收集箱6.2健健身球檢驗(yàn)分類機(jī)工作流程將待測(cè)健身球放入料槽中料槽中的小球在振蕩器的作用下滾入