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1、学号06120721成绩课程设计说明书设计名称 健身球自动检验分类机设计时间2014年9月-11月系别机械与汽车工程系专业机械设计制造及其自动化班级1207姓名张培嘉指导教师王丽老师2014 年 11 月 20 日目录第一章 设计题目31.1 设计题目31.2 背景及意义 3第二章 机械系统的方案拟定 32.1 工作原理确定32.1.1 功能分解32.1.2 功能逻辑图32.2 执行构件及其运动设计42.2.1 进料与送料42.2.2 检验分类与按类存放62.3 原动机的选择72.4 执行构件的运动协调性（运动循环图）设计72.5 机构选型及组合92.5.1 根据工艺过程确定执行构件的运动形式
2、92.5.2 根据执行构件的运动形式选择机构92.6 方案评价及优选9第三章 相关机构的尺度综合93.1 凸轮机构的设计93.1.1送料凸轮和分类II凸轮的设计93.2减速装置的尺寸设计113.2.1 皮带传送123.2.2 齿轮系传动13第四章 机械系统的运动简图绘制及相关性能分析或说明144.1 运动方案简图144.2 健身球检验分类机工作原理154.2.1 健身球检验分类机工作流程154.3 健身球检测分类机分析与评价154.3.1 健身球分类机优点154.3.2 健身球分类机缺点164.3.3 健身球分类机的改进16第五章 课程设计体会及建议16参考文献16附图.17第一章 设计题目1
3、.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中40中46mm,要求分类机将健身球按直径的大小分为 三类：第一类：40W中42 ； 第二类：42中44；第三类：44中W46。 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
4、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 功能逻辑图健身球自动检 验分类1进料功能2送料功能、5自动分类功 能按类存放功能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
5、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二uFN+TcosBFN=mgcos0 +Tsin0F=mgsin0Ffmgsin0 umgcos0 +uTsin0 +Tcos0T mgSin0 u(cos0 +sin0 )+cos0即(sin0 -cos0 )/(cos8 +sin0 )ue 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、对心凸轮滑块机构者若采用摆线或五次多项式
6、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p44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）424446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
7、型号额定功率满载转速电压Y132S-63KW960r/min380v2.4 执行构件的运动协调性（运动循环图）设计运动循环图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）123减速1带传动齿轮传动蜗杆传动减速2带传动齿轮传动蜗杆传动减速3带传动齿轮传动蜗杆传
8、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带传动齿轮传动蜗杆传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180108363610090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a = 30 38；当要求凸轮尺寸尽可能小时，可取a = 45 .所以选定推杆压力角a 1=30.dse=0mmddt ans=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
9、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 0=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ri,皮带2的半径为r2,根据皮带传动原理有：r1 = 0(1)皮带1 与皮带 2 的转速与半径成反比：nr-*12(2)nrr2 = 1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
10、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）75224皮带轮 2 直径（ mm）125250表：各齿轮参数模数压力角齿数直径分锥角(mm)()(个)(mm)()齿轮 13202575/齿轮 232050150/齿轮 33202060/齿轮 432080240/齿轮 53203090/齿轮63203090/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
11、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
12、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， 20063 谭庆昌 赵洪志. 机械设计.北京：高等教育出版社， 2008附图Q17机构整体外观18送料机构和分类机构i 一需ss-ETmn-严ESJy
