吉林大学机械原理课程设计报告说明书__健身球

吉林大学

设计计算说明书

设计题目健身球自动检验分类机设计

汽车工程学院车辆工程专业

421201班

设计者张思涛

学号 42120126

指导教师______________

2014 年 12 月 20 日

设 计 计 算 说 明 书 主 要 设 计 计 算 过 程 主要结果

1、设计过程

1.1工作原理及已知条件

该机的功能是将直径大小不等的健身球（mm 46~40=φ），经过送球机构间歇地把球送至尺寸检测工位，由检测机构将三种尺寸的球一个不漏地分别检测出来，最后经分类接球机构将三种尺寸的球分别装入各自的存放处，完成一个自动检测运动循环。健身球自动检验分类机应有以下几个工艺动作：①送料②检测③接料

健身球自动检验分类机的电动机转速为1400r/min ，捡球速度为每分钟52个，分检健身球的三种尺寸为：①小球mm mm 4240≤<φ②中球mm mm 4442≤<φ③大球mm mm 4644≤<φ 要求送料滑块的行程H>50mm ，此分检机应为纯机械式的

1.2设计任务

①按工艺动作要求拟定总体机械运动方案简图和直线式运动循环图

②按三种工艺动作要求对送料结构、检测机构、接料机构进行选型、并排出功能、工艺动作及执行机构框图

③按给定的电动机转速和执行机构的运动参数算出总的传动比，然后拟定机械传动系统方案

④在A2图纸上画出机械运动方案简图和直线运动循环图

⑤对送料机构进行尺寸设计计算

设计计算说明书

主要设计计算过程主要结果

⑥编写设计说明书一份

2、机械系统的选择

2.1原动机的选择

健身球自动检验分类机的原动机应使用220V交流电动机，并且其转速可调节并设定在1400r/min

2.2传动机构的选择

根据要求，该传动机构的减速器装置中第一级减速用皮带，第二、三级减速用齿轮，通过该装置将电动机转速降下来。由于该装置需要较大的传动比，故采用轮系来实现减速。在传递运动中，因检测机构和送料机构的两传动轴互相垂直，又因在检测过程中需要送料与检测同步，故在此采用一堆传动比为1的直齿圆锥齿轮。传动机构简图如下：

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2.3执行机构的选择

送料机构：曲柄滑块机构

该送料机构仅采用了曲柄滑块机构，较凸轮机构省去了弹簧，并且具有急回特性，故选用此机构简单方便也可达到推送小球目的。检测机构：

机械运动方案简图：

设计计算说明书

主要设计计算过程主要结果

将滑块的上表面制成斜面与检测通道倾斜角度一致，通道入口处倒圆角防止卡球。

用凸轮机构实现休止通道检测并采用放大机构减小升程从而减小压力角。

2.4机械运动方案简图的拟定

健身球自动检验分类机的功能、工艺动作及执行机构框图。

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机械系统的运动循环图：

转角

0° 40° 100° 140° 200 240° 360° 检测机构

休止 升程 休止 升程 休止 回程 送料机构 回程 推程 3、各主要机构的运动、动力分析与设计 3.1检测机构——凸轮机构的设计

为了达到题目要求，凸轮机构的转速为52r/min,斜通道与水平面夹角为30°,为使滑块每次运动到休止经历的位移相等，设计三个斜通道壁厚从上至下分别为8mm 、6mm 、4mm ，则滑块每次位移均为50mm ，滑块在竖直轨道内的总升程为： mm h 205.17330cos )464446428(=︒÷+++++=' 放大机构的比例为1:4，故滚子从动件的升程为：

mm h h 3.434/='=

取偏心距e=10mm,许用压力角[α]=30°。从动件运动规律可选用余弦加速度运动规律，取推程角︒=600δ,共两段；回程角0

δ'=120°,共一段；休止角s δ=40°,共三段。

)]cos(1[40δδπ-=h s )]cos(1[20δδπ'+=h s )sin(400δδπδπδh d ds = )0(0δδ≤≤ )sin(200δδπδπδ''-=h d ds )0(0δδ'≤≤

)cos(4020

222δδπδπδh d s d = )cos(2020222δδπδπδ''-=h d s d

主要设计计算过程主要结果

设计计算说明书

主要设计计算过程主要结果

1）对于推程，代入数据得： δδ

3sin 475.32=d ds

)3cos 1(825.10δ-=s 所以由压力角公式： 2

20

/tan e

r s e d ds -+-=δα

经试验，当mm r 500=时，

δ

δα3cos 825.10815.59103sin 475.32tan --=

令0tan ='α得： ︒<︒=60593.27δ 故，当︒=593.27δ时， ︒=<︒=30][81.20max αα 满足题目要求

2）对于回程，带入数据得： δδ2

3sin 475.32-=d ds

)23cos 1(65.21δ-=s 所以由压力角公式： 2

20

/tan e

r s e d ds -+-=

δα

经试验，当mm r 500=时， δ

δα2

3cos 65.2165.7010

2

3

sin 475.32tan +--=

令0tan ='α得： ︒<︒=12075.51δ 故，当︒=593.27δ时， ︒=<︒=30][29max αα 满足题目要求

综上，凸轮基圆半径可以取mm r 500=

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