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1、机械原理课程设计计算说明书设计题目：健身球检验分类机院 系：工学院专 业：班 级：设计者：学 号： 指导老师：日 期：机制1301 班揭宗浩20131168林金龙2015年6月16日目录第1章设计任务11.1设计题目11.2设计任务1第2章机械运动方案的设计及分析决策22.1方案设计及分析22.2工作原理32.3工作流程4第3章 机构尺度综合53.1机构尺寸设计53.2进料机构设计11设计小结14参考书目15第1章设计任务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
2、为由40由46mm，要求分类机将健身球按直径的大小分为三类。1. 由40W第一类W由422. 由42第二类W由443. 由44第三类W由46其他技术要求见表1：表1健身球分类机设计数据方案号电动机转速r/min生产率（检球速度）个/minA144020B96010C720151.2设计任务1. 健身球检验分类机一般至少包括凸轮机构，齿轮机构在内的三种机构。2. 设计传动系统并确定其传动比分配。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
3、定凸轮廓线。盘状凸轮用 电算法设计，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。表2为设计任务分配表。表2学生编号123456789电动机转速ABCABCABC生产率ABCBCACAB第2章 机械运动方案的设计与分析决策2.1方案设计万案一：此检验分类机的主要用途就是将不同直径大小的健身球分成三类，同时我们 还得考虑到健身球是石料所做，故我们在检验分类的同时应注意到避免健身球损 坏。我们提出了如下图的装置运动。动简图图1运经分析，认为此方案接料装置的速度不易于控制，故放弃此方案，寻找
4、便于 控制的检料装置。万案一:图2运动简图经分析，认为此方案接料装置过于繁琐，故放弃此方案，寻找结构简单的检 料装置。方案三图3运动简图该方案的正好弥补了方案一、二的不足，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。2.1工作原理健身球检验分类机工作原理:图4运动方案简图B1,料槽2,3,4直齿轮5, 6锥齿轮7，8凸轮9弹簧10震荡器1112，13带轮 14，15推杆1、优点：(1) 设计结构简单，能耗低；(2) 设计制造简单；(3) 使用解卡振荡器，很大程度上减小健身球互卡的几率；(4) 传送带靠摩擦力工作，传动平稳，能缓冲吸震，噪声小。2、缺
5、点：(1) 由于机械机构简单，故精确度不高；(2) 振荡器的时候加剧了健身球之间的相互碰撞，同时使机械运转的噪音加 大；3、改进(1) 可通过精确的调整振荡器的频率，从而减小噪音；(2) 使用摩擦系数较小的导轨，提高选择精度。2.2工作流程第3章机构尺度综合3.1机构尺寸设计（1）电动机：健身球检验分类机原动件采用转速为1440r/min的电动机。（2）减速器：LJ减速机构口 1-电动机吐II II 图5减速机构此分类机采用如图所示的减速器，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。（2.1）皮带传送：M 带轮2带轮图6皮带加速
6、机构如图所示为皮带减速机构，带轮1连接原动件转速为n0 1440r/min的电动机，皮带2连接齿轮系中的齿轮1,皮带1的半径为,，皮带2的半径与皮带2的转速与半径成反比皮带1与皮带2的转速与半径成反比:为,，根据皮带传动原理有:n rr1 二 Tnr（2.2）齿轮系传动:如图5所示，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:z1r 2nzz12z 3 z 2nz由上式可得:n rz znz 4 = 0 113）直齿锥齿轮（2.3）直齿锥齿轮:图7直尺锥齿轮传动如图7所示，直齿轮4与直齿锥齿轮
7、5、凸轮7 (见图4)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 图4)，根据齿轮传动原理有：n = n 4(5)n = n(6)由凸轮8与直齿锥齿轮同轴传动有：n = n(7)根据提供的原动件转速为 = 1440,/min的电动机与课程设计要求，在n0的前提下，设计机器的生产率为20个/min,设计的凸轮滑块结构实现凸轮转动一圈完成一个健身球的检测，可以得到凸轮8的转速为:n = n = 20r/min =坐=丑rad /s7303同时，齿轮4与齿轮7是同轴传动，故n = 1440r / min =物” =48nrad / s 030根据公式(4)可以得
8、出:rzz rzzn 113 n = 48 i i 3 nad / sz 4 r z z 0 r z z2 2 42 2 4因此由上两式可以得出：rzz _ 1rz 2 z472根据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d = 1 x1 x1 = _!r2z 2 z48 3 372故我们得出:r = 8r , z = 3z , z = 3z212143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表1、表2：表1皮带轮参数带轮1带轮2皮带轮半径（mm）100800表2各齿轮参数模数（mm）压力角（）齿数（个）直径 （mm）分锥角（）齿轮152
9、020100/齿轮252060300/齿轮352020100/齿轮452060300/锥齿轮5,65204020090齿轮1, 2的几何尺寸计算基本参数Z1=20，Z2=60,m=5，a=20，名称符号计算公式分度圆直径dd1=100， d2=300齿顶高ha5齿根高hf6.25齿顶高直径dada1=110， da2=310齿根高直径dfdf1=87.5，df2=287.5基圆半径dbdb1=93.9，db2=281.7齿距P15.7齿厚s7.85中心距a200基圆齿距pb1.25(3)凸轮推杆滑块与料槽、检料装置凸轮推杆滑块图8检料装置运动图如图8所示，齿轮4与凸轮7同轴传动，凸轮7与杆1、
10、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在七的高度接入 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，为了使符合尺 寸的球更好地进入料道2,滑块1在料道2下端作短暂停歇。根据检料装置的尺寸设计（见表3）,可建立滑块1与滑块2的运动规律图： 滑块1、2的运动规律如图9所示：图9 滑块1运动规律图滑块2运动规律图基圆半径r0，角速度3,从动件的运动规律如图11,设计该凸轮轮廓曲线。由 齿轮4与凸轮7同轴传动有：3 =气4兀=迁rad / s303设计该凸轮的基圆半径r与！到！:
11、01414 = 1.5st5 = 2.625sr = 100mm t = 0.375s匕=0.75st = 1.125st = 3s6则凸轮1和凸轮2进程运动图如图10所示:s/ss315 360按对心平板直动从动件盘形凸轮作出廓线一理论廓线。按对心平板直动从动件盘形凸轮作出廓线一理论廓线。图11 凸轮1廓线设计图凸轮2廓线设计图凸轮7与杆1、滑块1构成凸轮滑块传动机构，在凸轮7的带动下，滑块1 由于杆1的约束做图9所示的运动，设计滑块1为金属滑块，在重力的作用下， 保证凸轮回程的同时滑块与杆一同下降，回到起点。(4)检料装置与收集箱图12检料装置图在检料箱体中，滑块1的轨道中设有待测球出口料
12、道1、料道2、料道3， 料道顺序为尺寸从小到大往下设置，小球先检测，接着检测中球，大球最后检测， 料道尺寸设计稍大于46mm，为了使球能够快速稳定地经过料道尺寸检测，设计 轨道与水平夹角为：a= 30根据课题设计要求可设置相应尺寸大小如表4：表3检料装置料道尺寸料道1料道2料道3料道直径(mm)424447设置滑块轨道有关尺寸为:h = 125mm h = 64.3mm % = 10mm h = 20mm3.2进料机构设计：(1)进料机构为使送料机构能够顺利而方便的送料，进料口每次只能下一个原料球，并且 在进料机构外壁加装了振荡装置，使小球能顺利落下。图13进料装置图14进料装置送料凸轮（2）
13、料槽装置- 振荡器图15料槽装置简图如图15所示为料槽结构，其中槽体的高度h可根据待测球数量适度调整。 其中槽壁的倾斜角度a对槽体和健身球的受力情况有较大的影响。如果a角度过 大，则健身球整体向下的压力不足，影响了传递的连续性；如果a角度过小，则 球之间互相压力增大，健身球流动性下降。所以，30V a V45。对于导管直径d，为了保证良好的流动性d应该大于最大球的直径，并保证 12mm的盈余空间；但也不宜过大，过大尺寸的直径d容易造成球体之间的相 互摩擦力增加，造成导管的堵塞。考虑到待测球在漏口堵塞情况，设置了如图16的振荡器装置图16振荡器简图为了防止料槽中，健身球堵塞，本装置使用了如图16所示的振荡器。本振 荡器使用电动机2来带动偏心轮1转动，由于偏心轮质心偏离转动中心，因此产 生振动的
