健身球自动分类机说明书张培嘉

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 (3)

1.1设计题目 (3)

1.2背景及意义 (3)

第二章机械系统的方案拟定 (3)

2.1工作原理确定 (3)

2.1.1功能分解 (3)

2.1.2功能逻辑图 (3)

2.2执行构件及其运动设计 (4)

2.2.1进料与送料 (4)

2.2.2检验分类与按类存放 (6)

2.3原动机的选择 (7)

2.4执行构件的运动协调性（运动循环图）设计 (7)

2.5机构选型及组合 (9)

2.5.1根据工艺过程确定执行构件的运动形式 (9)

2.5.2根据执行构件的运动形式选择机构 (9)

2.6方案评价及优选 (9)

第三章相关机构的尺度综合 (9)

3.1凸轮机构的设计 (9)

3.1.1送料凸轮和分类Ⅱ凸轮的设计 (9)

3.2减速装置的尺寸设计 (11)

3.2.1皮带传送 (12)

3.2.2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 (14)

4.1运动方案简图 (14)

4.2健身球检验分类机工作原理 (15)

4.2.1健身球检验分类机工作流程 (15)

4.3健身球检测分类机分析与评价 (15)

4.3.1健身球分类机优点 (15)

4.3.2健身球分类机缺点 (16)

4.3.3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

1.1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ф40～ф46mm，要求分类机将健身球按直径的大小分为三类：第一类： 40≤ф≤42 ；第二类：42<ф≤44；第三类：44<ф≤46。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

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=uFN+Tcosθ

FN=mgcosθ+Tsinθ

F=mgsinθ

F>f

mgsinθ>umgcosθ+uTsinθ+Tcosθ

T >mg

Sinθ>u(cosθ+sinθ)+cosθ

即 (sinθ-cosθ)/(cosθ+sinθ)>u

θ>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

以上两种方案都同样能完成工作任务，但前者有急回特性，有冲击，而后者若采用摆线或五次多项式运动规律，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φ44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：

2.3原动机的选择

2.4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

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