健身球自动分类机说明书张培嘉资料Word格式.docx

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2.5机构选型及组合8

2.5.1根据工艺过程确定执行构件的运动形式8

2.5.2根据执行构件的运动形式选择机构8

2.6方案评价及优选9

第三章相关机构的尺度综合9

3.1凸轮机构的设计9

3.1.1送料凸轮和分类Ⅱ凸轮的设计9

3.2减速装置的尺寸设计11

3.2.1皮带传送12

3.2.2齿轮系传动12

第四章机械系统的运动简图绘制及相关性能分析或说明13

4.1运动方案简图13

4.2健身球检验分类机工作原理14

4.2.1健身球检验分类机工作流程14

4.3健身球检测分类机分析与评价15

4.3.1健身球分类机优点15

4.3.2健身球分类机缺点15

4.3.3健身球分类机的改进15

第五章课程设计体会及建议15

参考文献16

附图……………………………………………………………………………………………..17

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ф40～ф46mm，要求分类机将健身球按直径的大小分为三类：

第一类：

40≤ф≤42；

第二类：

42<

ф≤44；

第三类：

44<

ф≤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

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

料斗的设计要考虑落料是否顺畅，由于健身球的材质是石料，所以我们设计的料斗采用了锥形漏斗形料斗。

此料斗唯一会造成的堵塞的现象是两、三个球在同一平面内。

如图：

但由于石料球自身重力与机器的微小震动，加上出现这种绝对同平面的概率甚微，因此只要设计好料斗的斜度就不会产生堵塞状况。

料斗斜度的设计要根据球的直径和重量来计算。

计算如下：

f=uFN+Tcosθ

FN=mgcosθ+Tsinθ

F=mgsinθ

F>

f

mgsinθ>

umgcosθ+uTsinθ+Tcosθ

T>

mg

Sinθ>

u（cosθ+sinθ）+cosθ

即（sinθ-cosθ）/（cosθ+sinθ）>

u

θ>

45∘

其中m为球的质量

u为石料与铁的摩擦系数

T是球与球之间的挤压力

所以将料斗的斜度设计为45度时即可保证球下落，堵塞的概率很小很小。

当然不能保证100%的顺畅，如下图所示

（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，但前者有急回特性，有冲击，而后者若采用摆线或五次多项式运动规律，则可避免冲击，并且结构更为简单，便于设计，杆件少，功能损失更少。

所以我们选用后者，即对心凸轮滑块机构。

2.2.2检验分类与按类存放

（1）检验分类机构

方案一：

　　方案二：

理论上，两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。

在方案二的拨片在转动中，依次将小球推入料道1、料道2、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，最后检测大球。

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）

　　42

　　44

　　46

另外，接料盘的直径为150mm，放置孔的直径是40mm。

2.3原动机的选择

型号

额定功率

满载转速

电压

Y132S-6

3KW

960r/min

380v

2.4执行构件的运动协调性（运动循环图）设计

电机

减速1

减速2

减速3

运动分支

分类拨片的转动

送料滑块的间隙往复运动

机构流程图

运动循环图

2.5机构选型及组合

2.5.1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，它作间歇往复直线运动；

检验分类功能的执行构件是拨片分类，直接用齿轮进行控制。

2.5.2根据执行构件的运动形式选择机构

（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）分类拨片是匀速转动，直接利用齿轮传动控制即可

2.6方案评价及优选

功能元

功能分解（匹配的机构）

1

2

3

带传动

齿轮传动

蜗杆传动

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

分类拨片的匀速运动

如上表格所示的粗黑体的功能综合，即为设计的最佳方案。

第三章相关机构的尺度综合

3.1凸轮机构的设计

3.1.1送料凸轮的设计

计算结果：

推程角

回程角

远休止角

近休止角

行程

基圆

180

108

36

100

90

《机械原理》教材92页，根据工程实践的经验，推荐推程的许用压力角为：

移动推杆［α］＝３０°

～３８°

；

当要求凸轮尺寸尽可能小时，可取［α］＝４５°

．所以选定推杆压力角［α］＝３０°

．

r0

e=0mm

s=h

滚子半径为9mm

（2）凸轮的绘制

3.2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，固采用轮系来实现。

3.2.1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=960r/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）

（同理带轮3与带轮4之比等于半径的反比）

3.2.2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，齿轮3与齿轮4啮合传动，齿轮4与带轮3同轴传动，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1直径（mm）

75

224

皮带轮2直径（mm）

125

250

各齿轮参数

模数（mm）

压力角（°

）

齿数（个）

直径（mm）

分锥角（°

齿轮1

20

25

/

齿轮2

50

150

齿轮3

60

齿轮4

80

240

齿轮5

30

齿轮6

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

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

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；

（3）调整送料口的角度，很大程度上减小健身球互相卡住的机率；

（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）不适用于高速分类。

4.3.3健身球分类机的改进

（1）可通过增加震动器使得球在送料口不会卡住；

（2）使用摩擦系数较小的导轨，提高选择精度。

第五章课程设计体会及建议

机械原理课程设计就快结束了，虽然只有在课后才抽出时间来，但是在这次课程设计过程中，我们学到了不少知识，得到了很好的锻炼和实践。

它不仅使我们平时所学的一些理论知识运用到了实际中，更好的培养了我们运用所学的基本理论和方法去发现、分析和解决工程实际问题的能力，而且，还使我们加深了对各类机械机构的认识和了解，学会了利用程序分析设计各类凸轮机构，用UG软件对机构杆件进行建模，并且通过各种计算，Word文档编辑的能力以及其他方面的能力。

另外，通过多次在软件上画图建模及仿真，让我对UG的使用越来越顺手，很大程度上提高了我的设计效率。

这次机械原理课程设计是一个综合性的设计，在这次课程设计的过程中，我们深刻的体会到设计工作的严谨性和紧密性，以及我们自己在很多知识方面存在很大的不足。

最初开始，我们无从下手，结合自己平时的理论基础，以及在网上查找和参考各种有用的资料和文献资源，一步一步地完成了这次课程设计。

总而言之，在这次课程设计的过程中，我们受益匪浅。

我相信：

通过越来越多的实践体验，一定能更好地掌握机械类专业各方面的知识。

参考文献

[1]张传敏，张恩光，战欣主编.机械原理课程设计.1版.广东：

华南理工大学出版社，2012年8月

[2]寇尊权王多主编.《机械设计课程设计》.北京：

机械工业出版社，2006

[3]谭庆昌赵洪志.《机械设计》.北京：

高等教育出版社，2008

附图

机构整体外观

送料机构和分类机构

送料机构的速度时间图

送料机构的位移时间图

拨片的速度时间图