健身球自動檢驗分類機

1、目 錄1、 設計題目及任務 1.1設計題目及原始數(shù)據(jù) 1.2設計方案提示 1.3設計任務二、設計要求.4 2.1功能要求.42.2工作原理.42.3工藝流程圖.4三、機械系統(tǒng)的選擇及比較.53.1電動機的選擇及比較.53.2傳動機構(gòu)的選擇及比較. 5 3.3執(zhí)行機構(gòu)的選擇及比較.7四、健身球檢驗分類工作原理及工藝動作流程圖.12 4.1健身球檢驗分類機工作流程.12 4.2機械系統(tǒng)運動方案簡圖.13 4.3健身球檢驗分類機的基本組成.13五、機器基本組成應用及尺寸設計.135.1電動機.135.2減速器.135.3傳動裝置.145.4凸輪推桿滑塊.175.5檢驗裝置與接料裝置.195.6進料機

2、構(gòu)設計.205.7各機構(gòu)的運動循環(huán)圖.21六、偏置曲柄滑塊的運動分析.226.1構(gòu)件的基本尺寸.226.2連桿機構(gòu)的運動分析流程圖.236.3編寫程序.247、 方案分析與評價.297.1優(yōu)點.297.2缺點.297.3改進.29八、總結(jié).30九、參考文獻.31附錄一.32附錄二.33附錄三.36附錄四.37 一、設計題目及任務1.1設計題目及原始數(shù)據(jù)設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：

3、4244；第三類：4446。技術(shù)要求見下表：表1 技術(shù)要求參數(shù)方案號每分鐘檢球個數(shù)m/（個）電動機轉(zhuǎn)速n/（r/min）2-7461400 1.2設計方案提示健身球自動檢驗分類機是創(chuàng)造性較強的一個題目，可以有多種運動方案實現(xiàn)。一般的思路在于：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，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，需要設計送料機構(gòu)、接料機構(gòu)、間

4、歇機構(gòu)等?？捎汕瑝K機構(gòu)、槽輪機構(gòu)等實現(xiàn)。1.3設計任務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)設計圖（包括位移曲線、凸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。盤狀凸輪用電算法設計，圓柱凸輪用圖解法設計； 5.設計計算其中一對齒輪機構(gòu)； 6.編寫設計計算說明書； 7.可進一步完成：凸輪的數(shù)控加工，健身球檢驗分類機的計算機演示驗證等。二、設計要求2.1功能要求具體

5、設計要求如下：健身球檢驗分類機能夠?qū)崿F(xiàn)進球、送球、檢測球、接球的一體化功能。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。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。 1. 40 mm第一類42 mm 2. 42 mm 第二類44 mm 3. 44 mm 第三類46 mm2.2工作原理健身球檢驗分類機的工作原理是由進料機構(gòu)、送料機構(gòu)、檢驗機構(gòu)、接料機構(gòu)以及電動機組成。進料機構(gòu)是持定量的健身球，以直線、間歇的運動過程進球；送料機構(gòu)是在往復直線運動過程中，運用曲柄滑塊或者凸輪推桿是健身球能持續(xù)定量的進入工作臺相對應的小槽內(nèi)，讓健身球每6秒鐘進入一個，使工

6、作持續(xù)穩(wěn)定進行；檢驗機構(gòu)是由上往下直徑分別為42mm、44mm、47mm小槽，根據(jù)小球能通過而大球不能通過的原理，健身球先通過直徑為40-42mm的第一個孔，如果不能滾入，則通過直徑為42-44mm的第二個孔和直徑為4446mm的第三個孔，依次類推，直至用檢驗機構(gòu)來完成對所有球的檢驗和分離；接料機構(gòu)是在運用接球通道將分類掉下來球通過滾槽進入指定的裝置，然后再用接球儀器將球接住。2.3工藝流程圖 健身球檢驗分類機的工作系統(tǒng)進料機構(gòu)持定量健身球，以直線、間歇的進球運用曲柄滑塊或者凸輪推桿是健身球能持續(xù)定量的進入工作臺相對應的小槽內(nèi)，讓健身球每6秒鐘進入一個，使工作持續(xù)穩(wěn)定進行接料機構(gòu)檢驗機構(gòu)健身球

7、間歇得掉下來，尺寸不同球?qū)⑼ㄟ^不同的小槽精確檢驗，直至完成檢驗送料機構(gòu)運用接球通道將分類掉下來球通過滾槽進入指定的裝置三、機械系統(tǒng)的選擇 機械系統(tǒng)通常由一般由原動機、傳動裝置和工作機（有時又稱執(zhí)行機構(gòu)）三部分組成如圖： 圖211減速器 2聯(lián)軸器 3電動機 3.1電動機的選擇 本健身球檢驗分類機原動件采用轉(zhuǎn)速為1400r/min的交流電動機。 3.2傳動機構(gòu)的選擇及比較 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。 但是齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不宜用于傳動距離過

8、大的場合。蝸桿傳動的傳動比大，承載能力較齒輪低，常布置在傳動系統(tǒng)的高速級，以獲得較小的結(jié)構(gòu)尺寸；同時，摩擦力大，發(fā)熱大。同時蝸桿傳動在嚙合處有相對滑動。當滑動速度很大，工作條件不夠良好時，會產(chǎn)生較嚴重的摩擦與磨損，從而引起過分發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化，因而摩擦損失較大，效率低。根據(jù)以上的分析比較，考慮減小噪聲、振動等方面的要求的工作條件可以得到，在此采用帶傳動。3.3執(zhí)行機構(gòu)的選擇及比較3.3.1送料機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)所采用的進料機構(gòu)如圖31所示。當小球不斷的從進料槽中進入時，運用偏置曲柄滑塊機構(gòu)，用滑塊間歇的讓球進入，以不至于無法控制球的進入，最終球順著右邊的壁做自由落體運動,落在指定位置。，

9、設計優(yōu)點：有急回特性，球的正下方有一個微小的凹槽，使球下落在槽內(nèi)不會自行滑動，且滑塊將球推出后，滑塊的后半部分能夠堵住進料口，不會使球往下落。特點：機構(gòu)比較簡單，比較容易設計制造。并且其具有急回特性，回程時間較少，更能提高健身球檢驗裝置的效率。1進料槽 2對心滑塊機構(gòu)圖3-1運動簡圖3.3.2 檢料和接料機構(gòu)在上滑塊將球抵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。特點：銜接緊湊?；瑝K1和滑塊2之間實現(xiàn)統(tǒng)一一致。效率高。通過滑塊2將健身球拖住，進行較正確，較精確地分類?？刂菩院?。同時也能夠?qū)⑺土蠙C構(gòu)里的滑塊與檢測機構(gòu)里的滑塊統(tǒng)一起來運動。圖3-2運動簡圖1檢料機構(gòu)

10、 2接料機構(gòu) 綜上考慮，在設計健身球檢驗裝置的同時，我們還需要進行46個/min效率和整個裝置的自然銜接的實現(xiàn)。因而，檢料機構(gòu)需要較強的靈活性和很好的間歇循環(huán)。同時，還需要進行送料機構(gòu)和檢料機構(gòu)的銜接。所以，我們選擇了如圖作為檢料和接料機構(gòu)。4、 健身球檢驗分類機工作原理及工藝動作流程圖 將待測健身球放入料槽中4.1健身球檢驗分類機工作流程通過導管將料槽中的小球引入帶凹槽的導軌中電機通過變速器帶動滑塊1推動健身球健身球在滑塊1推動的作用下由導軌進入檢料裝置口健身球由滑塊2引入檢料裝置，并跟隨滑塊2緩慢向下移動，進入各自的合適的軌道中不同類型的健身球沿各自的軌道進入不同的收集箱中 圖4-1 檢驗

11、分類機工作流程圖 4.2機械系統(tǒng)運動方案簡圖（大圖見附錄四）圖42健身球檢驗分類機運動方案簡圖1,2皮帶輪 3,4,5,6直齒輪 7，11凸輪 8,9,10錐齒輪 12連桿 13推桿 14滑輪 15料槽 五、機器基本組成應用與尺寸設計 5.1電動機 本健身球檢驗分類機原動件采用轉(zhuǎn)速為的交流電動機。 5.2減速器圖5-1 減速裝置本分類裝置采用圖5-1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)。5.3傳動裝置皮帶傳送 圖5-2皮帶減速機構(gòu)如圖5-2所示為皮帶減速機構(gòu)，根據(jù)傳動比的需要，本機構(gòu)采用平帶傳動，夠使機械的效率

12、保持在在0.98-0.98之間，且壽命比V帶長。其基本原理是帶輪1連接原動件轉(zhuǎn)速為的交流電動機，皮帶2連接齒輪系中的齒輪3，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) 齒輪系傳動：如圖5-3所示，帶輪2與齒輪3同軸傳動，齒輪3與齒輪4嚙合傳動，齒輪4與齒輪5同軸傳動，齒輪5與齒輪6嚙合傳動，齒輪6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) 直齒錐齒輪：圖5-4 錐齒輪嚙合簡圖如圖5-4所示，直齒輪6與直齒錐齒輪8、凸輪7（見圖3-9）同軸傳動，直齒錐齒輪8與直齒錐齒輪9垂直嚙合，直齒錐齒輪10與凸輪11

13、同軸連接（見附圖），根據(jù)齒輪傳動原理有：= (5)= (6) = （7）由凸輪7與直齒錐齒輪同軸傳動有：= (8)根據(jù)提供的原動件轉(zhuǎn)速為的交流電動機與課程設計要求，在的前提下，設計機器的生產(chǎn)率為10個/min,設計的凸輪滑塊結(jié)構(gòu)實現(xiàn)凸輪轉(zhuǎn)動一圈完成一個健身球的檢測（3.3.3），可以得到凸輪7的轉(zhuǎn)速為：同時，齒輪4與齒輪7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96的比例關(guān)系，我們選取適當?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)過比較設計皮帶傳動結(jié)構(gòu)與齒輪系傳動結(jié)構(gòu)的相應參數(shù)如表2、表3：表2 皮帶輪參數(shù)帶輪1帶輪2皮帶輪直徑（mm）1

14、00200表3 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32202040/齒輪4220160320/齒輪52202040/齒輪6220120240/直齒錐8,9,10,112208016090一對齒輪與一對直齒錐齒輪嚙合如圖5-5所示： 圖5-5直齒輪、錐齒輪嚙合簡圖 5.4 凸輪機構(gòu) 5.4.1凸輪機構(gòu)如圖5-6所示，齒輪6與凸輪7同軸傳動，凸輪7與桿13、滑塊2形成凸輪滑塊傳動機構(gòu)。凸輪尺寸的設計基于該機構(gòu)從動件的運動規(guī)律，由于凸輪7與凸輪11的轉(zhuǎn)速相同，設計滑塊1將待測球推入檢測裝置的同時，滑塊2在的高度接入待測球進入相應尺寸料道，建立滑塊1與滑塊2的同步運動

15、機制，檢料裝置的尺寸設計（見表4）。圖5-6 檢料裝置運動圖 表4 檢料裝置料道尺寸料道1料道2料道3料道直徑（mm）424447 凸輪運動帶動滑塊2向上升，經(jīng)過大孔（47mm）中孔（44mm）及兩層隔板（2mm），最終到達小孔（42mm）端口處時進行休止，總升程h1=96.4mm；滑塊接住球后進行回程，經(jīng)過中孔（44mm）及一層隔板（2mm）到達中孔底端口處再次進行休止，此時滑塊的運動位移為h2=49.7mm；h3為隔板厚度，取2mm，預留量為0.7mm；桿長自定義為120mm，大于通道長。根據(jù)凸輪運動規(guī)律，可以得到以下數(shù)據(jù)：設置滑塊軌道有關(guān)尺寸為： 桿長為 5.4.2凸輪的設計凸輪基圓半徑

16、，角速度，設計該凸輪輪廓曲線。由齒輪4與凸輪7同軸傳動有： =設計該凸輪的基圓半徑，偏距e： e=30mm 滾子半徑 Rt=10mm凸輪的各參數(shù)如圖5-7所示(見附表一)其動畫演示如圖5-9所示（見附錄二）根據(jù)凸輪的各參數(shù)以及運動循環(huán)和推程、回程規(guī)律，可得凸輪的運動分段如圖5-10（見附表二） 5.5檢驗裝置與接料裝置圖5-11 檢料裝置圖在檢料箱體中，滑塊2的軌道中設有待測球出口料道1、料道2、料道3，料道順序為尺寸從小到大往下設置，小球先檢測，接著檢測中球，大球最后檢測，料道尺寸設計稍大于，為了使球能夠快速穩(wěn)定地經(jīng)過料道尺寸檢測，設計軌道與水平夾角為：= 5.6進料機構(gòu)設計 5.6.1偏置

17、曲柄滑塊圖5-12 進料機構(gòu)簡圖如圖5-12所示，曲柄與直齒錐齒輪11同軸傳動，直齒11與凸輪7具有相同的轉(zhuǎn)速。A到C的垂直距離為150mm，滑塊的行程為C1C2=240mm，A點鉸鏈固定后，AC1=188mm,AC2=384,根據(jù)公式得 AB=(AC2-AC1)/2=97.86mm BC=(AC2+AC1)/2=286.2mm行程速比系數(shù)為K=1.4，根據(jù)公式得 極位夾角為=180度x（K-1）/(K+1)=30度。5.6.2料槽裝置 圖5-13 料槽裝置簡圖如圖513所示為料槽結(jié)構(gòu)，其中槽體的高度可根據(jù)待測球數(shù)量適度調(diào)整。其中槽壁的傾斜角度對槽體和健身球的受力情況有較大的影響。如果角度過大

18、，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，。5.7各機構(gòu)的運動循環(huán)圖圖5-14運動循環(huán)圖當滑塊1將健身球剛好推入檢料機構(gòu)時，凸輪經(jīng)過一個推程將滑塊2推至料道1位置，接住健身球。然后，在這個位置進行0.5s的休止，使合適的健身球能夠進入料道1.不符合的健身球跟隨滑塊向下進行1s的回程運動，在料道再進行一個0.5s的休止，使合適的小球進入下一個料道。凸輪繼續(xù)回程1.5s，使最大的小球進入最后一個料道。在完成0.5s的休止后，小球滾入料道，然后完成整個過程后，凸輪將送滑塊進入下一個循環(huán)。六、偏置曲柄滑塊的運動分析 6.1 構(gòu)件的基本

19、尺寸圖6-1 運動分析示例曲線圖如圖6-4（見附表三）七、 方案分析與評價 7.1 優(yōu)點(1)設計結(jié)構(gòu)簡單，能耗低；(2)設計制造簡單；(3)減小了健身球之間的相互碰撞；(4)傳送帶靠摩擦力工作，傳動平穩(wěn)，能緩沖吸震，噪聲小。 7.2 缺點(1)由于機械機構(gòu)簡單，故精確度不高；(2)不適合用于高速分類。 （3）進料裝置上可能產(chǎn)生互卡。 7.3改進(1)可使用振蕩器，減小進料裝置的互卡，但要通過精確的調(diào)整解卡振蕩器的頻率，從而減小噪音；(2)使用摩擦系數(shù)較小的導軌，提高選擇精度。八、總結(jié)經(jīng)過一個周的課程設計是我深刻地體會到首次設計的艱辛。課程設計的每一天，我從實踐的過程中學到了一些理論無法學到的技能,領(lǐng)略到了處理專業(yè)技能問題的技巧,更深切的體會到人與人之間的那種相互協(xié)調(diào)合作的重要性，最重要的還是自己對一些問題的看法產(chǎn)生了良性的變化。認識到在以后的工作學習中，動手能力是尤其的重要，只有那樣才能會有更大的收獲。作為一名機械專業(yè)的學生，掌握一門或幾門制圖軟件同樣是必不可少的，在本次課程設計中，我學會了使用AutoCAD 、PRO-E等