健身球自动分类机设计说明书

1、精选优质文档-倾情为你奉上成都理工大学机械基础训练I设计说明书设计题目： 健身球检验分类机 学生姓名： 龙腾、秦琦、张娜、马永薪 专 业： 机械工程 学 号： 指导教师： 刘念聪 日 期：20 年 月 日机械基础训练I成绩考核表下表由指导教师按实际情况进行填写：考核内容所占比例得分设计方案60说明书20创新与发挥情况10工作态度10指导教师 评语成绩与等 级对应表优90100良8089中等7079及格6069不及格59分以下总评成绩： 指导教师签名： 201 年 月 日 目录第一章 设计题目1.1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

2、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：42<44；第三类：44<46。生产率（分类速度）20个/min。1.2背景及意义 由于人工分类不同直径的健身球比较麻烦，考虑到工作人员测量直径十分不方便，为了将不同直径的健身球按直径分类存放，我们设计这个健身球自动分类机，能够自动将不同直径的球分类存放，很大程度上提高了工作人员的效率。 第二章 机械系统的方案拟定2.1工作原理确

3、定2.1.1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2.1.2功能逻辑图 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 如上图所示为漏斗形状的进料机构，,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

4、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。 （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，但是由于凸轮机构推程较大会导致基圆半径过大，所以我们选择了四杆机构中的曲柄滑块机构如图所示：（3）按类存放装置 如下图所示：（4）按类存放功能在设计总方案中展示2.3方案评价及优选2.4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，它们都作间歇往复直线运动。（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

5、，可选凸轮机构，连杆机构，凸轮+连杆机构等。 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最佳方案齿轮传动送料滑块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+连杆机构最佳方案连杆机构如上表格所示功能综合，设计的最佳方案。2.5 执行机构方案汇总（1）检验分类机构方案一：该方案结构简单紧凑，只使用了一个动力源，利用重力对不同直径大小的健身球进行分类，理论上，节约能源效率高，但是实际上，在直径大于44mm的健身球经过宽度为42mm的料道时候会卡住，所以实际上不能完成分类任务。 方案二：该方案在方案一的基础

6、上进行了改进，为了防止打球卡在小料道，该方案不再利用重力分类，而是使用2个凸轮机构的前后配合，利用推力将不同直径大小的健身球推进料道，实际和理论上都能行的通，在凸轮设计后发现，由于需要的推程比较大导致基圆半径过大难以制作和安装，设计过程如下:为了避免刚性冲击，凸轮采用二次多项式运动规律。 基圆半径所需推程h=127mm,w=rad/s经计算最小基圆半径约为220mm，实际上太过大了。运动方程为：下图为用Matlab模拟齿轮轮廓:方案三：该方案又在方案2的基础上进行了改进，将凸轮机构换成了对心曲柄滑块机构和偏置曲柄滑块机构，并且将第3个料道简化，减小了推程，实际上理论上都可行，考虑到多方面因素的

7、影响我们决定，采用方案3。结构简单并且易于制造安装，下图为方案3的机构简图：9 理论上，三种方案都可以实现健身球自动检验分类的功能，但实际上方案三才能较好的实现分类功能，。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）4244无另外，在滑块的前端，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。关键就是能保证健身球下落之前滑块2没有超过指定位置。能够按规律没有错乱的进行分类功能。 2.6原动机的选择 型号电流转速生产率(个/min)功率因数电压Y112-M48.8A720r/min150.82380v2.7执行构件的运动协调性（运动循环图）设计电

8、机减速1减速2减速3运动分支分类滑块2的间隙往复运动送料滑块1的间隙往复运动第三章 相关机构的尺度综合3.1曲柄滑块的设计3.1.1送料曲柄滑块机构和分类曲柄滑块的设计 当以曲柄为主动件时候，最小传动角大于零，所以该机构不存在死点，但其极位夹角为0，所以不存在急回特性。当以曲柄为主动件的时候，最小传动角大于零，所以该机构不存在死点，其行程系数变化比，因为其中极位夹角，所以机构存在急回特性。根据曲柄存在条件：对于送料曲柄滑块机构：行程=2r=50mm所以r=25mm，,取。对于分类曲柄滑块机构；，取e=20mm,，r=40mm如图所示极为夹角为a, 其行程系数变化比，k=1.5。设行程为x由余弦

9、定理知： 将行程x=127mm,r=40mm,a=带入解得l=65.49mm。满足。 3.2结果分析设计的曲柄滑块机构能完成所需行程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，固采用定轴轮系来实现。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)3.3.2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

10、，齿轮3与齿轮4啮合传动，齿轮4与锥齿轮5同轴连接，锥齿轮5与锥齿轮6啮合传动，根据齿轮系传动原理有： 由上式可得：原动机转速为，生产率为15个/min，所以所需曲柄转速=15r/min角速度rad/s，传动比,设计为由此可得曲柄转速=15r/min。3.3.3直齿锥齿轮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）3090表： 各齿轮参数模数(mm)压力角(°)齿数(个)直径(mm)分锥角(°)齿轮13202060/齿轮232060180/齿轮33202060/齿轮432080240/直

11、齿锥3204012090 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偏置曲柄滑块机构，8对心曲柄滑块机构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 将待测健身球放入漏斗中漏斗中的小球在滚入带凹槽的导轨中电机通过变速器带动曲柄滑块7推动健身球健身球在曲柄滑块7推动的作用下由导轨到偏置曲柄滑块前电机通过变速器带动曲柄滑块7推动健身球直径小于42mm的健身球进入料道1直径大于42mm小于44mm的进入料道2直径大于44mm小于46mm的直接进入分类框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；（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