吉林大学机械原理课程学习设计说明书-健身球

1、精品文档吉林大学设计计算说明书设计题目健身球自动检验分类机设计汽车工程学院车辆工程专业421201班设计者张思涛学号42120126指导教师 _2014年12月20日课程学习精品文档设计计算说明书主要设计计算过程主要结果1、设计过程1.1 工作原理及已知条件该机的功能是将直径大小不等的健身球（40 46mm ），经过送球机构间歇地把球送至尺寸检测工位，由检测机构将三种尺寸的球一个不漏地分别检测出来，最后经分类接球机构将三种尺寸的球分别装入各自的存放处，完成一个自动检测运动循环。健身球自动检验分类机应有以下几个工艺动作：送料检测接料健身球自动检验分类机的电动机转速为1400r/min ，捡球速度

2、为每分钟52个，分检健身球的三种尺寸为：小球40mm42mm中球 42mm44mm大球 44mm46mm要求送料滑块的行程H50mm，此分检机应为纯机械式的1.2 设计任务按工艺动作要求拟定总体机械运动方案简图和直线式运动循环图按三种工艺动作要求对送料结构、检测机构、接料机构进行选型、并排出功能、工艺动作及执行机构框图按给定的电动机转速和执行机构的运动参数算出总的传动比，然后拟定机械传动系统方案在 A2 图纸上画出机械运动方案简图和直线运动循环图课程学习精品文档对送料机构进行尺寸设计计算设计计算说明书主要设计计算过程主要结果课程学习精品文档编写设计说明书一份2、机械系统的选择2.1 原动机的选

3、择健身球自动检验分类机的原动机应使用220V 交流电动机，并且其转速可调节并设定在1400r/min2.2 传动机构的选择根据要求，该传动机构的减速器装置中第一级减速用皮带，第二、三级减速用齿轮，通过该装置将电动机转速降下来。由于该装置需要较大的传动比，故采用轮系来实现减速。在传递运动中，因检测机构和送料机构的两传动轴互相垂直，又因在检测过程中需要送料与检测同步，故在此采用一堆传动比为1 的直齿圆锥齿轮。传动机构简图如下：设计计算说明书课程学习精品文档主要设计计算过程主要结果2.3 执行机构的选择送料机构：曲柄滑块机构该送料机构仅采用了曲柄滑块机构，较凸轮机构省去了弹簧，并且具有急回特性，故选

4、用此机构简单方便也可达到推送小球目的。检测机构：设计计算说明书课程学习精品文档主要设计计算过程主要结果机械运动方案简图：课程学习精品文档设计计算说明书主要设计计算过程主要结果课程学习精品文档将滑块的上表面制成斜面与检测通道倾斜角度一致， 通道入口处倒圆角防止卡球。用凸轮机构实现休止通道检测并采用放大机构减小升程从而减小压力角。2.4 机械运动方案简图的拟定健身球自动检验分类机的功能、工艺动作及执行机构框图。设计计算说明书课程学习精品文档主要 设计计算过程主要结果机械系统的运动循环图：转角040100 140200240360检测机构休止休止升程休止升程回程送料机构回程推程3、各主要机构的运动、

5、动力分析与设计3.1 检测机构凸轮机构的设计为了达到题目要求，凸轮机构的转速为52r/min, 斜通道与水平面夹角为30, 为使滑块每次运动到休止经历的位移相等，设计三个斜通道壁厚从上至下分别为8mm、6mm、4mm，则滑块每次位移均为 50mm，滑块在竖直轨道内的总升程为：h(842644446)cos30173.205mm放大机构的比例为1:4 ，故滚子从动件的升程为：hh / 443.3mm取偏心距 e=10mm,许用压力角 =30 。从动件运动规律可选用余弦加速度运动规律，取推程角 060, 共两段；回程角0 =120, 共一段；休止角s =40, 共三段。sh 1cos()sh 1

6、cos()4020dshsin()dsh sin()d4 00(00 )d2 00(00)d 2 s2 h cos()d 2 s2 h cos()d 24 020d 22 020设计计算说明书课程学习精品文档主要设计计算过程主要结果设计计算说明书课程学习精品文档主要设计计算过程主要结果课程学习精品文档设计计算说明书主要设计计算过程主要结果课程学习精品文档ds1）对于推程，代入数据得：32.475sin 3ds10.825(1cos3 )所以由压力角公式：经试验，当 r050mm时，令 tan0 得：故，当27.593 时，满足题目要求2）对于回程，带入数据得：所以由压力角公式：经试验，当r0

7、50mm时，ds/ detanr02 e232.475sin 310tan59.81510.825 cos327.59360max20.8130ds32.475sin 3d221.65(1 cos3 ) 2ds/ detans r02e232.475sin 310tan2370.6521.65 cos2令 tan0 得：51.75120故，当27.593时，max2930满足题目要求综上，凸轮基圆半径可以取r050mm设计计算说明书课程学习精品文档主要设计计算过程主要结果凸轮机构设计图：herrr0 max43.310105030 29 设计计算说明书课程学习精品文档主要 设计 计算过程主要结

8、果3.2 送料机构曲柄滑块机构的设计（ 1）确定滑块行程 H50mm ，偏心距 e20mm ，极位夹角20 ，行程比系数 K1801.251.3，许用压力角 55180最大压力角在 B 处在 OBB 中， cos20LOB2L2OBL2BB , LBBH2LOB LOBS1 sin 20LL1 LeOBB2OBOB2B B解得： LOA23mmLAB59mm最大压力角：maxarcsin eLOAarcsin 20 2346.79LAB59满足条件：max 55课程学习精品文档设计计算说明书主要设计计算过程主要结果课程学习精品文档（2）由速度瞬心法可以得出滑块速度v13P P14故只需量取距离

9、即可得出速度大小由 Adams 仿真得到速度转角图像如下课程学习精品文档设计计算说明书主要设计计算过程主要结果课程学习精品文档3.3 减速机构齿轮传动（1）总传动比计算已知健身球检验分类机每分钟检球52 个，电动机转速1400r/min ，则：n12n11n4n552r / minn11400/ minr总传动比：i1,12n126.92n12皮带轮和齿轮设计：i1,12r15z14z1226.92r2z3z13取：r153r2则齿轮传动比大于8，应选用图示两级传动，根据要求：齿轮传动比 i齿3 5， i前i后 ，则：i 3,14z14413.15z313i13,12z12532.79z131

10、9且：i3,141.13i13,12则实际传动比： i实际r15z14z124153r2z3z13326.391319传动比误差i实际i理论100%26.39- 26.92i理论100% 1.97%26.922% ,符合设计要求设计计算说明书课程学习精品文档主要设计计算过程主要结果皮带轮及各齿轮设计结果：皮带轮 2皮带轮 15皮带轮半径50150模数 (m/mm)齿数 (z/ 个)分度圆直径压 力 角 ( (d/min)/ )齿轮 33267820齿轮 1438224620齿轮 1333811420齿轮 12310631820锥齿轮 4、53206020（2）变位齿轮的设计取减速器中的一对减速

11、齿轮：齿轮3（标号 1）和齿轮 14（标号 2）其中： m=3mm , z126 ,z282 ,20正常齿制： ha*1， c*0.25对于齿轮 3：最小变位系数ha * ( zminz1 )17260.529xminzmin17对于齿轮 4：最小变位系数ha * ( zminz1 )17823.824xminzmin17设计计算说明书课程学习精品文档主要设计计算过 程主要结果标准中心距：am( z1z2 )162 mm2标准压力角：20取实际中心距：a165mm22.69由中心距与啮合角的关系：a cosa cos由无侧隙啮合方程：inv2(x1x2 )invz1tanz2(invtan)所

12、以：x1x2invinvz2 ) 1.058(z12 tanx10.530413 ，查选择变位系数界限图可得：由 i3,14x20.52813均满足：xxmin中心距变动系数：ya a165162m13齿顶高变动系数：x1x2y0.058ha14.42mmha( ha*x)m则齿顶高：ha24.41mmhf( ha*c*x)mhf12.16mm齿根高：hf22.17mm齿全高：hha hfh16.58mmh26.58mm分度圆直径：dmzd178mmd2246mm设计计算说明书课程学习齿顶圆直径：齿根圆直径：基圆直径：分度圆齿厚：分度圆齿槽宽：齿距：节圆直径：齿顶圆压力角：由重合度计算公式：精

13、品文档主要设计计算过程主要结果dad2hada186.84mmda2254.82mmdfd2hfdf173.68mmdf2241.67mmdb173.30mmdbd cosdb 2231.16mms15.87mmms2xm tan2s25.87mmem2xm tane13.55mm2e23.56mmpmp19.42mmp29.42mmddb / cosd179.45mmd2250.55mmarccosrbtana10.64tan0.46raa21 z1(tana1tan)z2 (tana2tan)1.43tan0.42故满足1.2 的设计要求设计计算说明书课程学习精品文档主要设计计算过程主要结果4.设计感想通过本次机械原理课程设计，我综合运用了机械原理课程所学知