健身球检验分类机构课程设计

健身球检验分类机机构设计
一、综述工作原理
健身球自动检验分类机是将不同直径尺寸的健身球（石料）按直
径分类的机器。

它将健身球检测后送入各自指定位置，整个工作过程
（包括进球、送球、检测、接球）自动完成。

原始数据及设计要求
健身球直径范围为40~60mm,要求分类机将健身球按直径大小分为三类。

0 第一类：40＜巾€ 42mm
②第二类：42＜巾€ 44mm
③第三类：44＜巾€ 46mm
表1
设计任务
①一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画出机构运动方案简图
④画出凸轮机构设计图（包括位移曲线、轮廓线和从动件的初始位
置）。

要求有确定运动规律，选择基圆半径，检核最大压力角和最小曲率半径，确定轮廓线。

盘状凸轮用电算法设计，圆柱凸轮用图解法设计。

⑤设计其中一对齿轮机构设计提示健身球自动检验分类机是创造性较强的一个题目, 可以有多种运动方案实现。

①球的尺寸控制可以靠三个不同直径的接料口实现。

例如：第一个
接料口直径为42mm,中间接料口的直径44mm，第三个接料口的直径稍大于46mm 。

这样就使直径小于42mm 的球直接落入第一个接料口，直径大于42mm的球先卡在第一个口，然后由送料机构将其退出滚向中间接料口,以此类推。

②球的尺寸控制还可以由凸轮机构实现
③此外，需要设计送料机构、接料机构、间歇机构等，可由曲柄滑
块机构,槽轮机构等实现二、方案选用
选择以下方案为设计方案：
方案一：此机构用凸轮和连杆机构为送料机构, 平顶盘形凸轮为检球机构,其中一个齿轮和凸轮双联,其他齿轮起到减速的作用。

健身球在滑块的推动下被送入检球机构, 在凸轮滑块的缓慢移动下, 根据健身球的直径大小不同进入不同的轨道,即进入接料机构。

方案二，此机构以槽轮为送料机构，平顶盘型凸轮为检球机构, 其中一个齿轮与凸轮双联，其他齿轮起到减速的作用。

健身球在滑块的推动下被送入减料机构中，在凸轮推杆的滑块的缓慢移动下，根据健身球的直径不同进入不同轨道，即进入接料口。

槽轮机构本身是种有周期的间歇运动，很好的控制了小球进入减料机构，而且送入的过程不会使小球产生过大的向前的速度，这一速度可使小球进入各自的减料机构。

从总体看，方案二弥补了方案一的不足，所以最终选择方案二作为执行机构。

三、实现减速装置的运动方案
带轮1
带轮
6
4 U 5—
n
方案一：皮带传动，结构简单，适用于两中心距较远的场合，能实现较大的传动比，噪声小，结构简单方案二：传动平稳精确，传动比恒定，再本装置中需要比较精确的传动比来控制时间，所以采用齿轮。

此设计中，电机转速1440r/min，而检球速度只需要20个/min，所以传动比771,如果只采用齿轮传动，那么需要多对齿轮传动才能完成，经过计算，同时采用带传动和齿轮传动可以有效的节约材料, 节省空间。

四、主要机构设计: 机构运动简图（见附件）进料机构和送料机构
下图为进料机构，进料口直径48mm，每次最多只能允许一个健身球落下，送料采用槽轮机构，如图所示
健身球介于左侧槽轮和右侧挡板之间，当槽轮转动时，健身球随
着槽轮向下运动，当槽轮间歇时，下一个健身球被卡在槽轮和挡板之间，当槽轮再次转动时，第二个健身球则被送进检测机构中。

如此往复，则完成送料。

检料机构设计、凸轮推杆滑块
检料装置运动图
基圆半径r o，角速度3 ,3 =n z4 n /30= n /6 rad/s
则凸轮进程运动图如图所示：基圆直径d,角速度3 ,从动件运动规律如下图所示，设计该凸轮轮廓线。

3 = n 16 rad/s
根据需要，设计推杆与回转中心偏距e=0mm设计基圆直径r o
J上』（山/山耳一U）/ ）—斗卩+/
所以设计r0=100mm
校核最大压力角a =tan(1/((1+2b/l)sin ® 2))- ® 1
a max Wa =300
满足条件按对心平板直动从动件盘型凸轮作出轮廓线——理论轮廓线
对—
凸轮轮廓线设计图
、检料装置与收集箱
1、料道
2、料道
3,料道顺序为尺寸从小到大往下，小球先检测，接着检测中球，最
后检测大球，料道尺寸设计稍大于46mm，为了使球快速稳定的向下
滑经过检料尺寸检测，设计轨道与水平夹角为：a =300
根据课程设计要求，设计检料口大小如下表:
表2
设置滑块轨道有关尺寸为:
h 1=116mm，h2=60mm，h3=，h4=20mm
五、机构运动分析槽轮机构
k二t d/t=1/2-1/Z
Z=4
所以k=1/4 检验速度为20个/min，所以轮盘的转速为5r/min，转一周时间为12s,
3 = n /6 rad/s ,所以凸轮的速度为①=n /6 rad/s
凸轮运动规律
设计该凸轮的基圆半径r o 与t1到t 4
r o =5Omm , h1
h2
43―
t4
t l =，t 2=，t 3=，t 4=6S
六、原动机的选择
选择Y160M-6三相异步电机，额定功率380V,额定频率50Hz, 转速l440r/min。

七、传动机构的选择与比较
如图所示，根据齿轮传动原理有:
10 -H
8
-N-
1，2-带轮3,4,5,6 -齿轮7-涡轮8-蜗杆
原动机转速1440r/min的电动机，在n。

的前提下，机器的生产效率为20个/min，得到凸轮和蜗杆的转速为n /6 rad/s
根据要求得出:
i oii= 3 0/ 3 11=1440r/min/20r/min=72
设计蜗杆传动i= 3 9/ 3 10=6
需要i i8=r2Z4Z6Z8/r i Z3Z5Z7=l2
设计r2/r i=8
Z4Z6Z8/Z 3Z5Z7=12/8=31 X 1/2 x 1/1
所以得出：8「1=「2， 3Z3=Z4， 2Z5=Z6， Z7=Z8
考虑到齿轮的大小与传动的合理性，经过比较设计皮带传动机构与齿
轮传动结构的相应参数如下表:
表3.各齿轮参数
表4.皮带轮参数
其中，设计齿轮3、4：
已经计算到乙/Z 3=3,查表取Z3=18, Z4=54,再查表选择标准模数,
在第一系列中选择m=4压力角采用标准值20°。

经计算得:
d3=mz3=72mm 4=mZ=216mm
*
d a3=( Z3+2ha ) m=80mm d a4=(z 4+2hz*)m=224mm
d f3 =(Z 3-2h a -2c)m=62mm d f4=(z 4-2h a*-2c *)m=198mm
h3=h4=(2ha*+c*)m=9mm p二n m=
?=40
i 79=40/40=1 i 8i0=40/40=1
八、设计体会
很漫长，发现这是一条并不好走的道路。

课程设计不仅是对前面所学 知识的一种检验，也是对自己能力的一种提升。

通过这次设计，我才 明白自己的知识还很欠缺，实践能力还远远不够，自己要学习的东西 还很多。

虽然这是第一次做设计，缺乏经验，但是这不应该是自己为 自己的失误找的借口，如果认真看书，仔细一点那么自己会少走很多 弯路，会减少很多麻烦。

这次的成功，不应该属于自己，应该归功于
得到传动系统图如下:
10
z = 40
传动比分配:
i 34=5418=3
z=40
2=5^ 6"
匚二
goo -z=18
050
i 56=40/20=2
i 78=40/40=1
为期两周的机械原理课程设计就这样完了, 两周虽短，但是感觉
老师和各位同学。

如果不是老师的耐心指导，同学的热心帮助，那么自己不知道要做到什么时候才能完成。

以前老是觉得自己什么都懂, 什么都会，但是实际上自己太自负，眼高手低。

学习是一个长期积累的过程，在以后的学习生活中都应该虚心求教，努力提高自己的知识和综合素养。

九、参考文献
《机械原理课程设计指导书》，王强主编，重庆大学出版社
《机械原理（
《机械设计（第九版）》，濮良贵，陈国定主编，高等教育出版社。