机械原理课程设计健身球自动分类机方案设计说明书

机械原课设计健球动分类方案设说明书一设任书...31.1功能要求及工艺动作分解提示……………..31.2设计方案提示………………...3二健球动验类方设计………...……….32.1功能分解………………2.2功能逻辑图........................................................................................................42.3方案设想……………………....42.4原动机及传动机构的选择……………...…………原动机的选择…………...…………..............................6传动机构的选择…………...…………..........................62.5执行机构的选择与比较...................................................................................7进料与送料...............................................................................................8验分类与按类存放...............................................................................10三机系运方的定比

…...………3.1依照工艺过程确定执行构件的运动形式……………...………….............123.2绘制机械系统运动转换功能图……………...……….........123.3依照执行构件的运动形式选择机构………………...………………3.4用形状学矩阵法创建机械系统的运动方案………….…….................13四机系工运循……………...……...…........144.1依照工艺动作顺序和和谐要求拟定运动循环图………………..............14五机的寸计运分析………………...………….....……….15

5.1凸轮机构的设计.............................................................................................155.2结果分析.........................................................................................................205.3减速装置的尺寸设计.....................................................................................20六机运总方图

…………..…...………..................246.1运动方案简图.................................................................................................246.2健身球检验分类机工作原理.........................................................................25身球检验分类机工作流程.…………...……6.3健身球检测分类机分析与评判………........................................................26七总...................................................................................................26八要参资27

一设题1.1功能要求及工艺动作分解提示1)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（石料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。1.2设计要求健身球直径范畴为ф～ф要求分类机将健身球按直径的大小分为三类：第一类：40≤ф≤；第二类：ф≤；第三类：44<ф≤。生产率（分类速度）个/min；电机转速：1440二设任（1）身球分类机一样至少包括凸轮机构、齿轮机构在内的三种机构。（2）计传动系统并确定其传动比分配。（4绘制凸轮机构设计括位移曲线轮廓线和从动件的初始位置要求确定运动规律选择基圆半径校核最大压力角与最小曲率半径确定凸轮廓线。盘状凸轮用解析法设计，圆柱凸轮用图解法设计。（5）设计运算其中一对齿轮机构。（6）

编写设计运算说明书。三设方构提健身球自动分类机能够有多种运动方案实现。一样的思路在于：1)球的尺寸操纵能够靠三个不同直径的接料口实现例如第一个接料口直径为42mm，中间接料口直径为44mm，而第三个接料口直径稍大于使直径小于（等于的球直截了当落入第一个接料口，直径大球先卡在第一个接料口，然后由送料机构将其推出滚向中间接料口。以此类推。

2)送料机构、接料机构、间歇机构可由曲柄滑块机构、槽轮机构、凸轮机构等实现。3)球的尺寸操纵还可由凸轮机构实现。四健球动验类方设4.1功1.进料功能2.送料功能3.自动分类功能4.按类存放功能4.2方方案一自动检验分类机的要紧用途确实是将不同直径大小的健身球分成三类，我们提出了如下图的运动装置:送料机构料道1料道2料道3检测机构

1料1料图4.1该方案将送料机构与检料机构中的滑块运动统一起来上滑块将球推出的同时下滑块上边缘也正好抵达料道1的口缘处，向下运动时对球进行检测分类。但考虑到球在检料机构通道中向下运动至靠近料道时可能球会卡在料道口而不能进行正常分类而且此机构在滑块运动的三个料道口处分别有一处间歇其间歇位置和时刻不易操纵，对凸轮的精度要求专门高。因此我们舍弃这一方案，选用改进的方案二。方案二运动方案图:送料机构料道3料道2

道

分料机构

图4.2该方案对方案一中球会卡死的缺点作了进一步的改善道中两个滑块的运动有效地将卡在料道口中的球推出。而且幸免的精确地间歇。4.3动及动构选原动机的选择

表一：

Y112-M48.81440r/min传动机构的选择机械系统中的传动机构是把原动机输出的机械能传递给执行机构并实现能量的分配转速的改变及运动形式的改变的中间装置传动机构最常见的有齿轮传动、带传动、蜗杆传动等。他们的特点如表二：表二：特点承载能力和速度范畴大；传动比恒定，可获得较大传动比，外廓尺寸小，工作可靠，效

寿命取决于齿轮材料的接触和弯曲疲

应用金属切削机床、汽车、起重运输齿轮传动率高。制造和安装精度要求高，精度低时，运转有噪音；无过载爱护作用

劳强度以及抗胶合与抗磨损能力

机械、冶金矿山机械以及仪器等结构紧凑单级传动能得到专门大的传动比；造精确，润滑

金属切削机床传动平稳，无噪音；可制成自锁机构；传动

良好寿命较长；（专门是分度机蜗杆传动比大、滑动速度低时效率低；中、高速传动需用昂贵的减磨材料；制造精度要求高，刀具费用贵。

低速传动，磨损显著

构起重机、冶金矿山机械、焊接转胎等带传动

轴间距范畴大，工作平稳，噪音小，能缓和

带轮直径大，带

金属切削机床、

冲击，吸取振动；摩擦型带传动有过载爱护

的寿命长V锻压机床、输送作用；结构简单，成本低，安装要求不高；外廓尺寸较大；摩擦型带有滑动，不能用于分度链；由于带的摩擦起电，不宜用于易燃

带

3500-5000h

机、通风机、农业机械和纺织机械易爆的地点；轴和轴承上的作用力专门大，带的寿命较短轴间距范畴大；传动比恒定；链条组成件间形成油膜能吸振，工作可靠；作用在轴上的荷载小；运转的瞬时速度不平均，高速时不

与制造质量有关

农业机械、石油机械矿山机械、运输机械和起重链传动如带传动平稳；链条工作时，专门是因磨损产生伸长以后，容易引起共振，因而需增设张紧和减振装置

机械等据上述几种要紧的传动装置相互比较可知，齿轮传动、带传动用于减速，故选用齿轮传动和带传动,齿轮传动效率高，工作可靠、传动精确；带轮传动安装要求低，结构简单，成本低。4.4行构选与较进料与送料（1）进料机构

3030图如上图所示为漏斗状进料机构,体高度，可依照待测球数量适度调整。槽壁的倾斜角度为α其对槽体和健身球的受力情形有较大的阻碍假如α角度过大，则健身球整体向下的压力不足，阻碍了传递的连续性；假如角度过小，则球之间互相压力增大身球流淌性下降此，们取α=35°关于导管直径d，为了保证良好的流淌性d应该大于最大球的直径，并保证1~2mm

的盈余空间；但也不宜过大，过大尺寸的直d易造成球体之间的相互摩擦力增加，造成导管的堵塞。（2）送料机构方一曲滑机

图4.4如图所示曲柄滑块机构的运动分析：B1

A

4

B1r极位角0

a

FnFtB2

F

2

C

3

图4.5据上图分析可知：此机构在传动过程中有传动压力角，而且不等于零；而且关于滑块C来说，其受力方向斜向下，故滑块在传动过程中有摩擦，传动效率受阻碍。方二对凸滑机

图据图可得：此为对心凸轮滑块机构，此机构传动效率高，若采纳摆线（正弦加速度或五次多项式运动规律可幸免冲击同时结构更为简单便于设计，杆件少，功能缺失更少，能杰出地完成认务。检验分类按类存（1）检验分类机构方案一：

料道1料道2料道3检测构图4.7方案二：

1料1料料道3滑块3料道2

滑块2道

送料机构滑块1分料机构图4.8从理论上来讲以上两种方案都能够实现健身球自动检验分类的功能然而，前面我们差不多提到，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，故选方案二。在方案二的检料箱体中，设有待测球出口料道1、料道、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，大球直截了当滚出，为了使球能够快速稳固地通过料道尺寸检测，设计轨道与水平夹角为：β°料道相应尺寸大小如表三：

料道直径

料道144

料道246

料道348考虑到健身球的形状以及其重力作用滑块2的前端有的距离，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：图4.9五机系工运循图5.1照艺作序和要拟运循图机械系统运动方案有３个执行构件需要进行运动和谐设计，它们是送料机构（滑块１验分类机构（滑块２和滑块３运动循环图中，分别用滑块1、

滑块、滑块来表示。横坐标表示分配轴的转角，纵坐标表示送料滑块的运动（由右向左为正）滑块２和3的运动方向：由下向上为正。如下图所示：90°

180°图表四：执行机构滑块1

运动时期送料远休回程近休

运动时刻(s)0.75s0.5s0.75s１s

分配转角(°)90°60°90°120°

滑块2滑块3

近休升程远休回程送料远休回程近休

１s0.75s0.5s0.75s0.75s0.5s0.75s１s

120°90°60°90°90°60°90°120°5.1凸（１）送料凸轮和分类Ⅱ（与滑块3相连的凸轮）凸轮的设计1）廓线坐标及曲率半径：将上述参数输入运算机仿真软件中，得出以下部分参数：如表五所示：表五凸轮转角理论廓线（度）X坐标

理论廓Y坐标

实际线X坐标

实际廓线Y坐标

曲率半径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）运动参数压力角：将上述参数输入运算机仿真软件中，得出以下部分参数：如表六所示：

表六凸轮转（度）从动杆位移从动杆速度（

从动杆加速度

压力角（度）（1）

）

（

）003012.592645306047.40749060120150180210270300330360

0000-56.5884-56.58840000

00-108.076000-108.0760000

000000003）运动规律、图像：位移图：图5.2速度图：

图加速度图：图5.4组图：

图5.54）图轮廓线：图5.6

5）凸轮仿真：图5.7（２）分类Ⅰ(滑块2相连的凸轮凸轮的设计1）廓线坐标及曲率半径：将上述参数输入运算机仿真软件中，得出以下部分参数：如表七所示：表七：凸轮转角理论廓线X理论廓线Y实际廓线X实际廓线Y曲率半径（度）坐标坐标坐标坐标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动参数压力角：将上述参数输入运算机仿真软件中，得出以下部分参数：如表八所示：表八凸轮转（度）从动杆位移从动杆速度（

从动杆加速度

压力角（度）（1）

）

（

）030456090120150180210270300330360

0306060600000

0000-56.5884-56.58840000

00-108.076000-108.0760000

000000003）运动规及图像：

位移图：图5.8速度图：

图5.45.2结

依照实践体会在推程时许用压力。在回程时，关于力封闭的凸轮，由于这时使从动件运动的是封闭力，不存在自锁的问题，故可采纳较大的压力角，通常同时，最大压力

，升程

29=30°回程最大压力角

运动失真象，故满足设计要求。5.3减图5.5本分类装置采纳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纳轮系来实现。（１）皮带传送：图5.6如图所示为皮带减速机构，带轮1接原动件转速=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r皮带2的半径r，2依照皮带传动原理有：

r

=

(1)皮带1与皮带2的转速与半径成反比：r1r2

r=2r1

(2)（２）齿轮系传动：如图5.5所示，带轮2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，齿轮与齿轮4啮合传动，齿轮4与直齿锥同轴连接，依

9照齿轮系传动原理有：1rnz1n3z2n

(3)由上式可得：r013rz4

(4)（３）直齿锥齿轮：图5.7如图5.5所示，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同轴连接依照齿轮传动原理有：nn

6

==

4

(5)(6)由凸轮9与直齿锥齿轮同轴传动有：n

(7)依照提供的原动件转速为n=1440r/min的交流电动机与课程设计要求，在0n的前提下机器的生产率为个/min,设计的凸轮滑块结构实现凸轮转动0

8z8z一圈完成一个健身球的检测，能够得到凸轮的转速为：20nrminrad/s303同时，齿轮4与凸轮7和凸轮8是同轴传动，故nnz47

23

rad/s则n1440r/依照公式(4)能够得出：

30

48rad/rzrz1n4813rzrzz4因此由上两式能够得出:r11rz4

rad/依照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rz11111rz32故我们得出:rr21

z1

,

考虑到齿轮大小与传动的合理性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：表五：皮带轮参数皮带轮半径（）

带轮130

带轮2240表六：各齿轮参数模数(mm)压力角(°)齿数(个)直径(mm)分锥角(°)

齿轮1齿轮2齿轮3齿轮4直齿锥5，6

33333

2020202020

2060206040

6018060180120

////906.1运注：—直齿轮5，6锥齿轮7，，9凸轮

—弹簧—推杆

12振荡器—进料槽—料槽15，16推杆17，—收集箱6.2健健身球检验分类机工作流程将待测健身球放入料槽中料槽中的小球在振荡器的作用下滚入