健身球检验分类机资料

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1、*大学 1 / 36 2011-02-23 设计题目：健身球检验分类机设计题目：健身球检验分类机 学院学院 系系 指导老师：指导老师：* 完成日期：完成日期：* *大学大学 机械原理 课程设计 说明书 * * * * *大学 2 / 36 2011-02-23 目录目录 一、设计题目一、设计题目 . 3 二、设计任务书二、设计任务书 2.1 2.1 功能要求功能要求 4 2.2 2.2 工作原理以及工艺动作流程图工作原理以及工艺动作流程图 . 4 三、传动方案三、传动方案 . 5 四、主要执行结构方案设计四、主要执行结构方案设计 4.1 4.1 进料机构进料机构 7 4.2 4.2 送料机构送

2、料机构 9 4.3 4.3 检验机构检验机构 11 4.3.1 4.3.1 重量分类重量分类. 11 4.3.2 4.3.2 尺寸分类尺寸分类. 11 4.3.4.3.3 3 传感器传感器分类分类 14 4.4 4.4 接料机构接料机构 15 4.5 4.5 形态学矩阵形态学矩阵 . 16 五、机械运动系统设计方案的拟定五、机械运动系统设计方案的拟定 . 17 六、方案的评价与选定六、方案的评价与选定 19 七、系统设计数据处理七、系统设计数据处理 7.1 7.1 总体运动简图总体运动简图 . 21 7.2 7.2 运动参数运动参数 21 7.37.3 工作机构的运动协调设计工作机构的运动协调

3、设计 22 7.47.4 各执行机构的设计各执行机构的设计 7.4.1.7.4.1.进料进料机构机构. 23 7.4.2.7.4.2.送料机构送料机构 26 7.4.3.7.4.3.接料接料机构机构 29 八、利用传感器设计分类系统八、利用传感器设计分类系统 32 九、心得体会九、心得体会 35 十、附录十、附录 36 *大学 3 / 36 2011-02-23 一、设计题目一、设计题目 健身球检验分类机健身球检验分类机 题目题目 一、一、设计题目及原始数据设计题目及原始数据 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、

4、送料、检测、接料）自动完成。 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：4244；第三类：4446。 其他技术要求见下表： 健身球分类机设计数据表 二、设计任务二、设计任务 1.健身球检验分类机一般至少包括凸轮机构，齿轮机构在内的三种机构； 2.设计传动系统并确定其传动比分配，并在图纸上画出传动系统图； 3.图纸上画出健身球检验分类机的机构运动方案简图和运动循环图； 4.图纸上画凸轮机构设计图（包括位移曲线、凸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 电算

5、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.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 方案号 电动机转速（r/min） 生产率（检球速度） （个/min） A 1440 20 B 960 10 C 720 15 *大学 4 / 36 2011-02-23 二、设计任务书二、设计任务书 2.1 功能要求 具体设计要求如下： 健身球检验分类机能够实现进球、送球、检测球、接球的一体化功能。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。 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

6、三类。 1. 40 mm第一类42 mm 2. 42 mm 第二类44 mm 3. 44 mm 第三类46 mm 健身球检验分类机由进料机构、送料机构、检验机构、接球机构以及电动机组成。由于 考虑到健身球一直落下来，所以它要间歇，直线的送进。健身球不断的不间断输入特定的小 槽内，滑块或偏心轮的间歇运动和健身球的检验分离功能。 2.2 工作原理以及工艺动作流程图 定量进球 定量送球 持定量健身球，以直线、间歇的进球。 直线往复的运动。 运用曲柄滑块机构使 健身球能持续的进入工作台相对应的 小槽内，使工作能持续稳定进行。 精确检验健身球 健身球间歇得掉下来， 尺寸最小的进入 较小的孔，较大的进入较

7、大的孔 运用凸轮或不完全齿轮控制斜台的上 下运动， 使每种尺寸的球掉落到对应的 通道中 接球装置 运用接球通道将分类掉下来球通过， 然 后再用接球仪器讲球接住。 健 身 球 检 验 分 类 机 的 工 作 系 统 *大学 5 / 36 2011-02-23 三、传动方案三、传动方案 . 机器一般由原动机、传动装置和工作机三部分组成如图： 图 3-1 1减速器 2传动机构 3电动机 根据设计要求，需要接料机构，送料机构及料斗控制系统的周期为 4s，即其转速 n=15r/min，而电动机的转速为 720r/min。 所以传动比为 i= = =48 . 一级传动 齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格

8、较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。 蜗杆传动的传动比大，承载能力较齿轮低，常布置在传动系统的高速级，以获得较小的 结构尺寸； 同时， 摩擦力大， 发热大。 同时蜗杆传动在啮合处有相对滑动。 当滑动速度很大， 工作条件不够良好时，会产生较严重的摩擦与磨损，从而引起过分发热，使润滑情况恶化， 因而摩擦损失较大，效率低。 带传动具有结构简单、传动平稳、选价低廉以及缓冲吸振等特点，在近代机械中被广泛 应用， 当原动机驱动主动轮时， 由于带与带轮间的摩擦 （或啮合） ， 便拖动从动轮一起转动， 并传递一定动力，考虑到传动比偏大,考虑减小噪声、振动等方面的要求时，最好选用带传 动。 *大学 6 / 36

9、 2011-02-23 图3-2 带传动 根据以上的分析比较，再结合要求的工作条件可以得到，在此采用带传动。 . 减速箱的设计 带轮的传动比为 3，然后由减速器进行二次减速，其传动比为 8，减速箱的结构如下： 图 3-3 减速箱的输出轴的转速为 = = r/min=30r/min . 电动机转速为 ，减速箱输出转速为 30r/min。 . 经过带轮传动后，减速箱的输入转速为 240 r/min。 . 根据机械设计课程设计 V 带传动推荐值取,这里我们的 V 带轮传动比取 i带=3。 . 从电动机到减速箱输出的总传动比 i=24。所以减速箱的传动比为 减 。 根据一般减速箱中传动比的分配公式：

10、设 推出 . 这里取 验算 *大学 7 / 36 2011-02-23 四、主要执行结构方案设计四、主要执行结构方案设计 4.1 4.1 进料机构进料机构 方案方案 A1A1：往返管式定向机构往返管式定向机构 .健身球为石材制成，重量较大，这种机构可 以使每次落下的球的数量控制在六个左右，从 而减少对隔料器的冲击 .由凸轮带动的上下运动可以防止球在三角漏 斗中的卡住的情况 .球在进入料斗后的速度也低。 图 4-1 方案 A2： .可以有效得间隔每个球，由槽轮控制轮 1 的 时动时停的间歇运动，从而控制球下落的速度 为 15 个/min .而且，由于轮 1 分隔的半径为 23cm, 所以球 的大

11、小不一也不会对其造成影响，对球的磨损 也小 .由于下段为斜面，即可省略送料机构，但由 于每个球下落的时间并不能精确控制，会对选 择机构的配合造成不好的影响 图 4-2 *大学 8 / 36 2011-02-23 方案方案 A3A3： 与上一个机构相比，杆前部的半径为 23cm, 所以对球外部的磨损也小； 同时由于由曲柄连 杆机 构控制活动的杆，送料的时间固定，更 方便与选择机构配合 图 4-3 方案方案 A4：输送机构：输送机构 图 4-4 1进料槽 2输送机构 进料机构由图 4-4 所示。它主要由进料槽 1 和输送机构 2 组成。当球从进料槽中不断的 落下来时，进料槽的口宽大小要稍大于 46

12、 mm。通过运用输送装置，利用它的逆时针转动， 把球有序的输送进去，这样也不会卡在那里。 设计要求：进入槽的口宽大小应与小球的直径差不多，这既能使小球逐一的通过槽口， 又防止小球相互挤造成卡住。 *大学 9 / 36 2011-02-23 4.2 4.2 送料机构送料机构 健身球由送料机构送入后， 需要一个往复移动机构推动健身球落入将健身球分类的机构 之中。 方案方案 B1B1：凸轮机构：凸轮机构 图 4-5 1凸轮 2弹簧 3滑块 主要由凸轮、弹簧、滑块组成。 当凸轮由传动机构而作等速逆时针连续转动时，使弹 簧一下伸长，一下收缩。推动构件 3，使之往下运动进而推动健身球，由于弹簧比较长，所

13、以完成了推动小球的功能。当主动凸轮转到回程时，构件 3 没有推力，受到弹簧 2 的弹力回 到原处，那就完成了间歇得推动小球。 使用滑块的好处是可以更好的推动小球，使小球顺利过去。 *大学 10 / 36 2011-02-23 方案方案 B2：曲柄滑块机构：曲柄滑块机构 图 4-6 图 4-7 如图 4-6 所示，曲柄滑块机构 =100mm,r=50mm,T=4s,e=0，当送料机构将健身球一个一 个依次送入后，健身球将落入滑块顶端圆弧状的槽内，槽的前后有两块板，并装有弹簧，使 球落入槽内稳定不落出。后板与一机构相连。此时曲柄滑块机构开始运动，向左滑动 2S 后 到达图 4-7 所示位置，此时，

14、健身球落入向下将球分类的机构之中，与后板相连的杆轻轻推 动，此时在弹簧作用下后板与前板同时向前微动，球落入向下的使球分类的机构中。 *大学 11 / 36 2011-02-23 4.3 4.3 检验机构检验机构 4.3.1 4.3.1 重量分类重量分类 小球的质量计算 按照题中所述，小球的材料为石料，直径范围为 4046 mm 。查资料可知，石 料的密度约为 。按计算公式 由此可得： 方案方案 C1C1：离心分类：离心分类 由于三种球的质量不同，在同样的转速下绕同一圆心作圆周运动的半径不同， 由此可以在一个圆盘上不同半径处开三个孔，与此半径的球的大小相对应，从而当 圆盘以一定速度做圆周运动时，不同半径的小球就会落入不同的孔中。 4.3.2 4.3.2 尺寸分类尺寸分类 方案方案 C2C2： 为了节约空间，让行程更有效，我们初步构想的一个方案是将小球的行程通道 构想为一个圆盘，示意图如下（俯视图） ： 小球通过送料机构， 由圆盘的一边沿送入圆 盘通道。外圆盘固定， 内圆筒带动等间距相隔 的档板作圆周运动。所 以，健身球跟着挡板在 圆周通道内作圆周运动。 三个接料