健身球检验分类机设计说明参考Word文档下载推荐.docx
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三、机构选用
3.1进料及送料机构
3.2检验及接料机构
3.3方案的选择
四、机构的组合
4.1机构运动方案简图
4.2健身球检验分类机工作流
五、机器基本组成应用与尺寸设计
5.1电动机
5.2传动装置
5.3凸轮推杆滑块
5.4检料装置
5.5凸轮推杆滑块装置
六、健身球检测分类机分析与评价
6.1优点
6.2缺点
七、参考资料
1.1设计题目
设计健身球自动检验分类机，将不同直径尺寸的健身球（石料）按直径分类。
检测后送入各自指定位置。
整个工作过程（包括进料、送料、检测、接料）自动完成。
健身球直径范围为
，要求分类机将健身球按直径大小分为三类。
直径范围为
的为第一类，直径范围在
的为第二类，直径范围在
的为第三类。
技术要求见下表
表1技术要求参数
方案号
电机转速/（r/min）
生产率（检球速度）/（个/min）
A
1440
20
B
960
10
C
720
15
1.2设计任务
（1）健身球检验分类机一般至少包括凸轮机构、齿轮机构在类的三种机构。
（2）设计传动系统并确定其传动比分配。
（3）绘制健身球检验分类机的机构运动方案简图和运动循环图。
（4）绘制凸轮机构设计图（包括位移曲线、凸轮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。
盘状凸轮解析法设计，圆柱凸轮用图解法设计。
（5）设计计算其中一对齿轮机构。
（6）编写设计计算说明书。
（7）学生可进一步完成：
凸轮的数控加工、健身球检验分类机的计算机演示验证等。
1.3设计提示
健身球检测分类机是创造性较强的题目，可以有多种运动方案实现。
一般的思路在于：
（1）球的尺寸控制可以靠三个不同直径的接料口实现。
例如：
第一个接料口的之间直径为
，中间接料口的直径为
，而第三个接料口的直径稍大于
。
使直径小于
的球直接落入第一个接料口，直径大于
的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，依此类推。
（2）球的尺寸控制还可以用凸轮机构实现。
（3）此外，需要设计送料机构、接料机构、间歇机构等，可由曲柄滑块机构、槽轮机构等实现。
按照健身球分类机的工作要求，我们将健身球分类机三个组件进行设计。
（1）进料及送料机构：
执行进料、送料功能
（2）检验及接料机构：
执行检验功能以及将健身球送出机器
我们认为机构的主要用途就是将不同直径大小的健身球分成三类，参考网上已有的机构设计，同时检验间隙时间也较易控制我们设计了如下图所示装置：
3.1进料及送料机构
方案1：
该方案能够将送料机构里的滑块与检测机构里的滑块统一起来运动。
在上滑块将球抵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。
但是，考虑到球过在检料机通道时，可能会卡在料道口而无法进行正常分类。
方案2：
该种机构通过挡板选择健身球，当健身球直径小于挡板宽时健身球便可随着滑块1继续下落，直到其半径大于挡板宽度为止，健身球便会随着挡板滚入料道，这样能够很好的补充方案1的不足，避免了卡死的现象。
另外为了避免健身球过早的滚入料道，挡板的倾斜度不能太大，10度左右即可。
3.2检验及接料机构
四连杆机构
凸轮机构
两种方案都能很好的完成规定的运动，但是相对于凸轮机构，四连杆机构有急回特性，会产生冲击，而对于凸轮机构，它便于设计，杆件少，同时能耗也少，能更好的完成任务。
3.3方案的选择
根据以上所述对于分类机的进料及送料机构和检验及接料机构的分析，对于进料及送料机构我们选择了方案2，对于检验及接料机构我们选择了方案2。
4.1机构运动方案简图
4.2健身球检验分类机工作流
5.1电动机
本健身球检验分类机原动件采用转速为
的交流电动机。
5.2传动装置
由于本装置需要较大的传动比，固采用轮系来实现。
皮带1与皮带2的转速与半径成反比：
=
（1）
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，齿轮3与齿轮4啮合传动，齿轮4与直齿锥同轴连接，根据齿轮系传动原理有：
（2）
直齿轮4与直齿锥齿轮5、凸轮7（见图7）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8同轴连接（见附图），根据齿轮传动原理有：
（3）
根据提供的原动件转速为
的交流电动机与课程设计要求，在
的前提下，设计机器的生产率为10个/min.由上诉所得的比例关系我们可得出：
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：
皮带轮参数
带轮1
带轮2
皮带轮半径（mm）
60
480
各齿轮参数
模数（mm）
压力角（°
）
齿数（个）
直径（mm）
分锥角（°
齿轮1
5
50
/
齿轮2
150
齿轮3
齿轮4
齿轮5、6
40
100
90
齿轮4与凸轮7同轴传动，凸轮7与杆1、滑块1形成凸轮滑块传动机构。
凸轮尺寸的设计基于该机构从动件的运动规律，由于凸轮7与凸轮8的转速相同，设计滑块2将待测球推入检测装置的同时，滑块1在
的高度接入待测球进入相应尺寸料道，建立滑块1与滑块2的同步运动机制，根据检料装置的尺寸设计，可建立滑块1与滑块2的运动规律图：
其中
对于滑块，应该选择材料为铁，这样才能保证其在重力的作用下随凸轮回程。
挡板宽度应按从大到小设置，分别为挡板1：
44、挡板2：
42、挡板3：
40
另外对于
凸轮8与直齿锥齿轮6同轴传动，凸轮8与凸轮7具有相同的转速，由于设计滑块1与滑块2同步进程机制，所以凸轮8与凸轮7尺寸相同，滑块1与滑块2的运动规律也相同。
5.6进料推杆滑块与检料推杆滑块的协调
为了能够保证进料机构在将健身球送出的同时，检料正好接住健身球，我们就将进料推杆滑块与检料推杆滑块的进程协调统一起来，如下示意图所示：
进料推杆滑块与检料推杆滑块协调进程示意图
如图中所示意，进程
与进程
要求相等，即：
另外，在滑块2的前端，我们认为可以留有在
范围内的距离差距，因为考虑到健身球的形状以及其重力作用，其能够按照预想的路程进行检料。
为了避免因运动而逐渐产生更大的误差，我们预先设计两各凸轮滑块的初始位置分别在料道1下口缘和右平面最左端，即A、B两处。
（1）设计结构简单，能耗低；
（2）设计制造简单；
（3）避免了卡死现象，使运动更为流畅；
6.2缺点
（1）由于机械机构简单，故精确度不高；
（2）送料装置上可能产生互卡；
（3）不适合用于高速分类。
【1】王知行.邓宗全。
机械原理.2版.北京：
高等教育出版社，2008.
【2】裘建新.机械原理课程设计指导书.5版.北京：
【3】陆凤仪.机械原理课程设计.北京：
机械工业出版社，2002.
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