機械原理課程設(shè)計健身球自動分類機方案設(shè)計說明書

機械原課設(shè)計健球動分類方案設(shè)說明書一設(shè)任書...31.1功能要求及工藝動作分解提示……………..31.2設(shè)計方案提示………………...3二健球動驗類方設(shè)計………...……….32.1功能分解………………2.2功能邏輯圖........................................................................................................42.3方案設(shè)想……………………....42.4原動機及傳動機構(gòu)的選擇……………...…………原動機的選擇…………...…………..............................6傳動機構(gòu)的選擇…………...…………..........................62.5執(zhí)行機構(gòu)的選擇與比較...................................................................................7進料與送料...............................................................................................8驗分類與按類存放...............................................................................10三機系運方的定比

…...………3.1依照工藝過程確定執(zhí)行構(gòu)件的運動形式……………...………….............123.2繪制機械系統(tǒng)運動轉(zhuǎn)換功能圖……………...……….........123.3依照執(zhí)行構(gòu)件的運動形式選擇機構(gòu)………………...………………3.4用形狀學矩陣法創(chuàng)建機械系統(tǒng)的運動方案………….…….................13四機系工運循……………...……...…........144.1依照工藝動作順序和和諧要求擬定運動循環(huán)圖………………..............14五機的寸計運分析………………...………….....……….15

5.1凸輪機構(gòu)的設(shè)計.............................................................................................155.2結(jié)果分析.........................................................................................................205.3減速裝置的尺寸設(shè)計.....................................................................................20六機運總方圖

…………..…...………..................246.1運動方案簡圖.................................................................................................246.2健身球檢驗分類機工作原理.........................................................................25身球檢驗分類機工作流程.…………...……6.3健身球檢測分類機分析與評判………........................................................26七總...................................................................................................26八要參資27

一設(shè)題1.1功能要求及工藝動作分解提示1)總功能要求將不同直徑的健身球按直徑分類存放。2)工作原理及工藝動作分解提示健身球自動分類機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。整個工作過程（包括進料、送料、分類、按類存放）自動完成。1.2設(shè)計要求健身球直徑范疇為ф～ф要求分類機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/min；電機轉(zhuǎn)速：1440二設(shè)任（1）身球分類機一樣至少包括凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)在內(nèi)的三種機構(gòu)。（2）計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。（4繪制凸輪機構(gòu)設(shè)計括位移曲線輪廓線和從動件的初始位置要求確定運動規(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。盤狀凸輪用解析法設(shè)計，圓柱凸輪用圖解法設(shè)計。（5）設(shè)計運算其中一對齒輪機構(gòu)。（6）

編寫設(shè)計運算說明書。三設(shè)方構(gòu)提健身球自動分類機能夠有多種運動方案實現(xiàn)。一樣的思路在于：1)球的尺寸操縱能夠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，中間接料口直徑為44mm，而第三個接料口直徑稍大于使直徑小于（等于的球直截了當落入第一個接料口，直徑大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)送料機構(gòu)、接料機構(gòu)、間歇機構(gòu)可由曲柄滑塊機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)等實現(xiàn)。3)球的尺寸操縱還可由凸輪機構(gòu)實現(xiàn)。四健球動驗類方設(shè)4.1功1.進料功能2.送料功能3.自動分類功能4.按類存放功能4.2方方案一自動檢驗分類機的要緊用途確實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動裝置:送料機構(gòu)料道1料道2料道3檢測機構(gòu)

1料1料圖4.1該方案將送料機構(gòu)與檢料機構(gòu)中的滑塊運動統(tǒng)一起來上滑塊將球推出的同時下滑塊上邊緣也正好抵達料道1的口緣處，向下運動時對球進行檢測分類。但考慮到球在檢料機構(gòu)通道中向下運動至靠近料道時可能球會卡在料道口而不能進行正常分類而且此機構(gòu)在滑塊運動的三個料道口處分別有一處間歇其間歇位置和時刻不易操縱，對凸輪的精度要求專門高。因此我們舍棄這一方案，選用改進的方案二。方案二運動方案圖:送料機構(gòu)料道3料道2

道

分料機構(gòu)

圖4.2該方案對方案一中球會卡死的缺點作了進一步的改善道中兩個滑塊的運動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動及動構(gòu)選原動機的選擇

表一：

Y112-M48.81440r/min傳動機構(gòu)的選擇機械系統(tǒng)中的傳動機構(gòu)是把原動機輸出的機械能傳遞給執(zhí)行機構(gòu)并實現(xiàn)能量的分配轉(zhuǎn)速的改變及運動形式的改變的中間裝置傳動機構(gòu)最常見的有齒輪傳動、帶傳動、蝸桿傳動等。他們的特點如表二：表二：特點承載能力和速度范疇大；傳動比恒定，可獲得較大傳動比，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)用金屬切削機床、汽車、起重運輸齒輪傳動率高。制造和安裝精度要求高，精度低時，運轉(zhuǎn)有噪音；無過載愛護作用

勞強度以及抗膠合與抗磨損能力

機械、冶金礦山機械以及儀器等結(jié)構(gòu)緊湊單級傳動能得到專門大的傳動比；造精確，潤滑

金屬切削機床傳動平穩(wěn)，無噪音；可制成自鎖機構(gòu)；傳動

良好壽命較長；（專門是分度機蝸桿傳動比大、滑動速度低時效率低；中、高速傳動需用昂貴的減磨材料；制造精度要求高，刀具費用貴。

低速傳動，磨損顯著

構(gòu)起重機、冶金礦山機械、焊接轉(zhuǎn)胎等帶傳動

軸間距范疇大，工作平穩(wěn)，噪音小，能緩和

帶輪直徑大，帶

金屬切削機床、

沖擊，吸取振動；摩擦型帶傳動有過載愛護

的壽命長V鍛壓機床、輸送作用；結(jié)構(gòu)簡單，成本低，安裝要求不高；外廓尺寸較大；摩擦型帶有滑動，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、通風機、農(nóng)業(yè)機械和紡織機械易爆的地點；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??；運轉(zhuǎn)的瞬時速度不平均，高速時不

與制造質(zhì)量有關(guān)

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

機械等據(jù)上述幾種要緊的傳動裝置相互比較可知，齒輪傳動、帶傳動用于減速，故選用齒輪傳動和帶傳動,齒輪傳動效率高，工作可靠、傳動精確；帶輪傳動安裝要求低，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。4.4行構(gòu)選與較進料與送料（1）進料機構(gòu)

3030圖如上圖所示為漏斗狀進料機構(gòu),體高度，可依照待測球數(shù)量適度調(diào)整。槽壁的傾斜角度為α其對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，造成導管的堵塞。（2）送料機構(gòu)方一曲滑機

圖4.4如圖所示曲柄滑塊機構(gòu)的運動分析：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：此機構(gòu)在傳動過程中有傳動壓力角，而且不等于零；而且關(guān)于滑塊C來說，其受力方向斜向下，故滑塊在傳動過程中有摩擦，傳動效率受阻礙。方二對凸滑機

圖據(jù)圖可得：此為對心凸輪滑塊機構(gòu)，此機構(gòu)傳動效率高，若采納擺線（正弦加速度或五次多項式運動規(guī)律可幸免沖擊同時結(jié)構(gòu)更為簡單便于設(shè)計，桿件少，功能缺失更少，能杰出地完成認務(wù)。檢驗分類按類存（1）檢驗分類機構(gòu)方案一：

料道1料道2料道3檢測構(gòu)圖4.7方案二：

1料1料料道3滑塊3料道2

滑塊2道

送料機構(gòu)滑塊1分料機構(gòu)圖4.8從理論上來講以上兩種方案都能夠?qū)崿F(xiàn)健身球自動檢驗分類的功能然而，前面我們差不多提到，實際上方案一在料道1處，直徑在φ44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、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，大球直截了當滾出，為了使球能夠快速穩(wěn)固地通過料道尺寸檢測，設(shè)計軌道與水平夾角為：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)想的路程進行檢料。（2）按類存放裝置如下圖所示：圖4.9五機系工運循圖5.1照藝作序和要擬運循圖機械系統(tǒng)運動方案有３個執(zhí)行構(gòu)件需要進行運動和諧設(shè)計，它們是送料機構(gòu)（滑塊１驗分類機構(gòu)（滑塊２和滑塊３運動循環(huán)圖中，分別用滑塊1、

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

180°圖表四：執(zhí)行機構(gòu)滑塊1

運動時期送料遠休回程近休

運動時刻(s)0.75s0.5s0.75s１s

分配轉(zhuǎn)角(°)90°60°90°120°

滑塊2滑塊3

近休升程遠休回程送料遠休回程近休

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1）廓線坐標及曲率半徑：將上述參數(shù)輸入運算機仿真軟件中，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

理論廓Y坐標

實際線X坐標

實際廓線Y坐標

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）運動參數(shù)壓力角：將上述參數(shù)輸入運算機仿真軟件中，得出以下部分參數(shù)：如表六所示：

表六凸輪轉(zhuǎn)（度）從動桿位移從動桿速度（

從動桿加速度

壓力角（度）（1）

）

（

）003012.592645306047.40749060120150180210270300330360

0000-56.5884-56.58840000

00-108.076000-108.0760000

000000003）運動規(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1）廓線坐標及曲率半徑：將上述參數(shù)輸入運算機仿真軟件中，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實際廓線X實際廓線Y曲率半徑（度）坐標坐標坐標坐標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動參數(shù)壓力角：將上述參數(shù)輸入運算機仿真軟件中，得出以下部分參數(shù)：如表八所示：表八凸輪轉(zhuǎn)（度）從動桿位移從動桿速度（

從動桿加速度

壓力角（度）（1）

）

（

）030456090120150180210270300330360

0306060600000

0000-56.5884-56.58840000

00-108.076000-108.0760000

000000003）運動規(guī)及圖像：

位移圖：圖5.8速度圖：

圖5.45.2結(jié)

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

，升程

29=30°回程最大壓力角

運動失真象，故滿足設(shè)計要求。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納輪系來實現(xiàn)。（１）皮帶傳送：圖5.6如圖所示為皮帶減速機構(gòu)，帶輪1接原動件轉(zhuǎn)速=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r皮帶2的半徑r，2依照皮帶傳動原理有：

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：如圖5.5所示，帶輪2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，齒輪與齒輪4嚙合傳動，齒輪4與直齒錐同軸連接，依

9照齒輪系傳動原理有：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，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原理有：nn

6

==

4

(5)(6)由凸輪9與直齒錐齒輪同軸傳動有：n

(7)依照提供的原動件轉(zhuǎn)速為n=1440r/min的交流電動機與課程設(shè)計要求，在0n的前提下機器的生產(chǎn)率為個/min,設(shè)計的凸輪滑塊結(jié)構(gòu)實現(xiàn)凸輪轉(zhuǎn)動0

8z8z一圈完成一個健身球的檢測，能夠得到凸輪的轉(zhuǎn)速為：20nrminrad/s303同時，齒輪4與凸輪7和凸輪8是同軸傳動，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?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的合理性過比較設(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)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運注：—直齒輪5，6錐齒輪7，，9凸輪

—彈簧—推桿

12振蕩器—進料槽—料槽15，16推桿17，—收集箱6.2健健身球檢驗分類機工作流程將待測健身球放入料槽中料槽中的小球在振蕩器的作用下滾入