. . . . . 机械原理课程设计说明书 健身球检验分类机 院 部： 机电工程学院 班 级： 12机械卓越班 姓 名： 王晨一 学 号： 21206072541 指导教师： 钱外声 . 专业.专注 . 目录 一、设计任务书31.1设计题目及数据1.2设计方案1.3设计任务1.4工作原理以及工艺动作流程图(a)与功能逻辑图(b) 二、执行构件及其运动设计5 2.1进料与送料机构 2.2检验分类与按类存放机构 2.3执行构件的运动循环图（运动协调性）设计 2.4机构选型及组合 2.4.1根据工艺过程确定执行构件的运动形式 2.4.2根据执行构件的运动形式选择机构 2.5方案评价及优选 2.6方案结果分析 2.7减速装置的尺寸设计 2.7.1齿轮系传动 2.7.2皮带传送 2.7.3直齿锥齿轮三、机械系统的运动简图及相关性能分析和方案评价16 3.1运动方案简图 3.2健身球分类机优、缺点3.3健身球分类机的改进3.4方案整体评价四、参考文献18一、设计任务书1.1设计题目及数据设计健身球自动检验分类机，将不同直径尺寸的健身球（石料）按直径分类。检测后送入各自指定位置，整个工作过程（包括进料、送料、检测、接料）自动完成。健身球直径范围为4046mm，要求分类机将健身球按直径的大小分为三类：第一类： 4042 ； 第二类：4244；第三类：4446。其他技术要求见下表：健身球分类机设计数据表方案号电动机转速（r/min）生产率（检球速度）（个/min）A1440201.2设计方案1.球的尺寸控制可以靠三个不同直径的接料口实现。例如：第一个接料口直径为42mm，中间接料口直径为44mm，而第三个接料口直径稍大于46mm。使直径小于（等于）42mm的球直接落入第一个接料口，直径大于42mm的球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.球的尺寸控制还可由凸轮机构实现。3.此外，需要设计送料机构、接料机构、间歇机构等。可由曲柄滑块机构、槽轮机构等实现。1.3设计任务1.健身球检验分类机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，并在图纸上画出传动系统图；3.图纸上画出健身球检验分类机的机构运动方案简图和运动循环图；4.图纸上画凸轮机构设计图（包括位移曲线、凸轮廓线和从动件的初始位置）；要求确定运动规律，选择基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径，确定凸轮廓线。5.设计计算其中一对齿轮机构； 6.编写设计计算说明书； 1.4工作原理以及工艺动作流程图(a)与功能逻辑图(b) 持定量健身球，以直线、间歇的进球。定量进球直线往复的运动。运用曲柄滑块机构使健身球能持续的进入工作台相对应的小槽内，使工作能持续稳定进行。定量送球健身球检验分类机的工作系统健身球间歇得掉下来，尺寸最的直接掉进第一个孔，稍大得都卡在那里。精确检验健身球运用滑块或偏心轮，把健身球推到第2个孔，然后再把最大的推到最大的孔。运用接球通道将分类掉下来球通过，然后再用接球仪器讲球接住。接球装置 (a)健身球自动检验分类1.进料功能2.送料功能3.自动分类功能4.按类存放功能 (b)二、执行构件及其运动设计 2.1进料与送料机构（1）进料机构 如上图所示为漏斗形状的进料机构，槽体上安装有一个振荡器,槽体高度h，可根据待测球数量适度调整。槽壁的倾斜角度为，其对槽体和健身球的受力情况有较大的影响。如果角度过大，则健身球整体向下的压力不足，影响了传递的连续性；如果角度过小，则球之间互相压力增大，健身球流动性下降。所以，。我们取 =35对于导管直径d，为了保证良好的流动性d应该大于最大球的直径，并保证的盈余空间；但也不宜过大，过大尺寸的直径d容易造成球体之间的相互摩擦力增加，造成导管的堵塞。 考虑到待测球在漏口堵塞情况，设置了如下图所示的振荡器装置：为了防止料槽中，健身球堵塞，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。把解卡振荡器安装于料槽壁上带动料槽振动，使料槽中健身球的流动性得到加强，很大程度的减小了健身球被卡住的几率。（2）送料机构方案一、四连杆机构 方案二、对心凸轮滑块机构 以上两种方案都同样能完成工作任务，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。所以我们选用后者，即对心凸轮滑块机构。 2.2检验分类与按类存放机构（1）检验分类机构 方案一： 方案二： 理论上，两种方案都可以实现健身球自动检验分类的功能，但实际上方案一在料道1处，直径在42及以上的健身球会卡住，而无法实现分类，故选方案二。在方案二的检料箱体中，设有待测球出口料道1、料道2、料道3，料道顺序为尺寸从小到大依次设置，小球先检测，接着检测中球，大球直接滚出，为了使球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下表：料道1料道2料道3料道直径（mm）424446设置滑块轨道有关尺寸为：其中，是滑块的行程， mmmm另外，在滑块2的前端，留有在的距离，考虑到健身球的形状以及其重力作用的因素，其能够按照预想的路程进行检料。（2）按类存放装置 如下图所示： 2.3执行构件的运动循环图（运动协调性）设计电机减速1减速2减速3运动分支分类滑块3的间隙往复运动分类滑块2的间隙往复运动送料滑块1的间隙往复运动2.4机构选型及组合电动机转速（r/min）生产率（检球速度）（个/min）1440202.4.1根据工艺过程确定执行构件的运动形式送料功能的执行构件是滑块1，它作间歇往复直线运动；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。2.4.2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。2.5方案评价及优选 功能元功能分解（匹配的机构）123减速1带传动齿轮传动蜗杆传动减速2带传动齿轮传动蜗杆传动减速3带传动齿轮传动蜗杆传动送料滑块1的间隙往复运动凸轮机构连杆机构凸轮+连杆机构分类滑块2的间隙往复运动凸轮机构连杆机构凸轮+连杆机构分类滑块2的间隙往复运动凸轮机构连杆机构凸轮+连杆机构如上表格所示的粗黑体的功能综合，即为设计的最佳方案。 2.6方案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。在回程时，对于力封闭的凸轮，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，我们可以取=30，=70。从上面的调试结果可知，升程=30，回程最大压力角=70，且没有运动失真的现象，故满足设计的要求。2.7减速装置的尺寸设计 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。 2.7.1齿轮系传动带轮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4与直齿锥同轴连接，根据齿轮系传动原理有： (3)由上式可得： (4) 2.7.2皮带传送如图所示为皮带减速机构，带轮1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，根据皮带传动原理有：= (1)皮带1与皮带2的转速与半径成反比：= (2) 2.7.3直齿锥齿轮直齿轮4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，直齿锥齿轮6与凸轮9同轴连接，根据齿轮传动原理有：= (5)= (6)由凸轮9与直齿锥齿轮同轴传动有： (7)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20个/min,设计的凸轮滑块结构实现凸轮转动一圈完成一个健身球的检测，可以得到凸轮9的转速为：同时，齿轮4与凸轮7和凸轮8是同轴传动，故 则