健身球自动分类机说明书修改

华东交大理工学院课程设计指导书设计题目:健身球自动检验分类机专业：机械电子工程班号：11机电3班设计者：谢彪-20110410290304邬雁冰-20110410290312吴壹通-20110410290303刘成银-20110410290326赖盛楠-20110410290317熊华斌-20110410290324指导教师：黄志刚老师2013-6-10目录第一章设计目的及要求 (2)1.1机械原理课程设计的目的 (2)1.2设计题目 (2)第二章机械系统的运动方案拟定 (2)2.1机器的工艺动作功能分解 (2)2.2执行构件及其运动设计 (3)2.2.1进料与送料 (3)2.2.2检验分类与按类存放 (4)2.3原动机的选择 (6)2.4执行构件的运动协调性（运动循环图）设计 (7)2.5机构选型及组合 (7)2.5.1根据工艺过程确定执行构件的运动形式 (7)2.5.2根据执行构件的运动形式选择机构 (8)2.6方案评价及优选 (8)第三章相关机构的尺寸设计 (8)3.1凸轮机构的设计 (8)3.1.1送料凸轮和分类Ⅱ凸轮的设计 (8)3.1.2分类Ⅰ凸轮的设计 (10)3.2结果分析 (11)3.3减速装置的尺寸设计 (12)3.3.1皮带传送 (13)3.3.2齿轮系传动设计 (13)3.3.3直齿锥齿轮 (14)第四章机械系统的运动简图绘制及相关性能分析或说明 (16)4.1运动方案简图 (16)4.2健身球检验分类机工作原理 (17)4.2.1健身球检验分类机工作流程 (17)4.3健身球检测分类机分析与评价 (17)4.3.1健身球分类机优点 (17)4.3.2健身球分类机缺点 (18)4.3.3健身球分类机的改进 (18)第五章课程设计体会及建议 (18)参考文献 (19)第一章设计目的及要求1.1机械原理课程设计的目的1．学会机械运动简图设计的步骤和方法。

2．巩固所学的理论知识，掌握机构分析与综合的基本方法。

3．培养学生使用技术资料，计算作图及分析与综合的能力。

4．培养学生进行机械创新设计的能力。

1.2设计题目1、健身球自动分类机总功能要求将不同直径的健身球按直径分类存放。

2、工作原理及工艺动作分解提示健身球自动分类机的功能是将不同直径的健身球按直径分类，并送到各指定位置，整个工作过程（包括进料、送料、分类、按类存放）自动完成。

3、原始数据和设计要求健身球直径范围为ф40～ф46mm，要求分类机将健身球按直径的大小分为三类：第一类： 40≤ф≤42 ；第二类：42<ф≤44；第三类：44<ф≤46。

生产率（分类速度）20个/min。

第二章机械系统的运动方案拟定2.1机器的工艺动作功能分解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执行构件及其运动设计2.2.1进料与送料（1）进料机构采用漏斗形状的进料机构，根据待测球数量适度调整所需高度。

槽壁的倾斜角度为α，其对槽体和健身球的受力情况有较大的影响。

如果α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α角度过小，则球之间互相压力增大，健身球流动性下降。

所以，︒<<︒4530α。

我们取 α=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mm 2~1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，本装置使用了的振荡器。

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、对心凸轮滑块机构方案三、凸轮旋转进料以上三种方案都同样能完成工作任务，但第一种有急回特性，有冲击，而第二种若采用摆线或五次多项式运动规律，则可避免冲击，但第三种虽也为凸轮机构设计，但结构更为简单，便于设计，杆件少，功能损失更少。

所以我们选用第三种，即凸轮旋转机构。

2.2.2检验分类与按类存放（1）检验分类机构方案一：方案二：方案三：理论上，三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φ44及以上的健身球会卡住，而无法实现分类，方案二对原动机的要求较多，也更为难装配，故选方案三。

在方案三的检料箱体中，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：β=10°料道相应尺寸大小如下表：设置滑块轨道有关尺寸为：其中，1h是滑块１的行程， m mh h h 60321===444=h mm 425=h mm另外，在滑块2的前端，留有在mm 5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原动机的选择2.4执行构件的运动协调性（运动循环图）设计2.5机构选型及组合2.5.1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。

2.5.2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。

2.6方案评价及优选如上表格所示的粗黑体的功能综合，即为设计的最佳方案。

第三章相关机构的尺寸设计3.1凸轮机构的设计3.1.1送料凸轮和分类Ⅱ凸轮的设计调试结果：3.1.2分类Ⅰ凸轮的设计调试结果：3.2结果分析根据实践经验，在推程时，许用压力角[]α的值对于移动从动件，[]'α=30°～38°。

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[]'α=70°～80°。

并且，最大压力角[]αα<max，因此，我们可以取[]α=30°，[]α＇=70°。

从上面的调试结果可知，升程︒≈29max α<[]α=30°，回程最大压力角<'max α[]'α=70°，且没有运动失真的现象，故满足设计的要求。

3.3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。

3.3.1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n =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1r ，皮带2的半径为2r ，根据皮带传动原理有：1r n =0n (1)皮带1与皮带2的转速与半径成反比：21r r n n =12r r (2)3.3.2齿轮系传动设计带轮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：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧====433423211221z z n n n n z z n nn n z z z z z z r z (3)由上式可得：42231104z z r z z r n n z =(4)3.3.3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：5z n =4z n (5) 6z n =5z n (6)由凸轮9与直齿锥齿轮同轴传动有：69z n n = (7)根据提供的原动件转速为0n =1440r/min 的交流电动机与课程设计要求，在n 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：srad r n n n /323020min /20987ππ=====同时，齿轮4与凸轮7和凸轮8是同轴传动，故s rad n n n z /32874π===则s rad r n /48301440min /14400ππ===根据公式(4)可以得出：s rad z z r zz r n z z r z z r n z /4842231104223114π==因此由上两式可以得出:721422311=z z r z z r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721313181422311=⨯⨯=z z r z z r 故我们得出:128r r =,123z z =,343z z =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：皮带轮参数 带轮1 带轮2 皮带轮半径（mm ） 30 240表： 各齿轮参数模数(mm) 压力角(°) 齿数(个) 直径(mm) 分锥角(°)齿轮1 3 20 20 60 / 齿轮2 3 20 60 180 / 齿轮3 3 20 20 60 / 齿轮4 3 20 60 180 / 直齿锥5，63 20 40 120 90第四章机械系统的运动简图绘制及相关性能分析或说明4.1运动方案简图注：1,2,3,4—直齿轮 5，6—锥齿轮7，8，9—凸轮 10—弹簧 11—推杆12—振荡器13—进料槽 14—料槽15，16—推杆 17，18，19—收集箱4.2健身球检验分类机工作原理4.2.1健身球检验分类机工作流程4.3健身球检测分类机分析与评价4.3.1健身球分类机优点（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相卡住的机率；（4）传送带靠摩擦力工作，传动平稳，噪声小。

4.3.2健身球分类机缺点（1）由于机构简单，故精确度不高；（2）振荡器的使用加剧了健身球之间的相互碰撞，同时使机械运转的噪音加大；（3）不适用于高速分类。

4.3.3健身球分类机的改进（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。

第五章课程设计体会及建议机械原理课程设计就这样结束了，虽然只有在课后才抽出时间来，但是在这次课程设计过程中，我们学到了不少知识的陶冶，得到了很好的锻炼和实践。

它不仅使我们平时所学的一些理论知识运用到了实际中，更好的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和了解，学会了利用程序分析设计各类凸轮机构，用VB软件对机构杆件的进行调试和运动分析，并且提高了我们的画图能力，Word文档编辑的能力以及其他方面的能力。