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
1.1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。

1.2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。

○1第一类：40<ф≤42mm
○2第二类：42<ф≤44mm
○3第三类：44<ф≤46mm
表1
1.3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
○6编写设计计算说明书
1.4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。

槽轮机构本身是一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2
6
45
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72/1，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：
4.1机构运动简图（见附件）
4.2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。

4.3检料机构设计
4.3.1、凸轮推杆滑块
检料装置运动图
基圆半径r0，角速度ω，ω=n z4π/30=π/6 rad/s
则凸轮进程运动图如图所示：基圆直径d，角速度ω,从动件运动规律如下图所示，设计该凸轮轮廓线。

ω=π/6 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r0
所以设计r0=100mm
校核最大压力角α=tan(1/((1+2b/l)sinψ2))- ψ1
αmax≤α=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
凸轮轮廓线设计图
4.3.2、检料装置与收集箱
检料装置图
在检料箱体中，滑块1的轨道设有待测球出口料道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：α=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=5.5mm，h4=20mm
五、机构运动分析
5.1槽轮机构
k=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，ω=π/6 rad/s，所以凸轮的速度为ω=π/6 rad/s
5.2凸轮运动规律
h1
h2
t1t2t3t4
设计该凸轮的基圆半径r0与t1到t4
r0=50mm，t1=0.75s，t2=1.5，t3=5.25，t4=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1440r/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：
3
4
567
8
9
10
M
1
2
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 0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π/6 rad/s
根据要求得出：
i 011=ω0/ω11=1440r/min/20r/min=72
设计蜗杆传动i=ω9/ω10=6
需要i 18=r 2z 4z 6z 8/r 1z 3z 5z 7=12 设计 r 2/r 1=8
z4z6z8/z3z5z7=12/8=3/1×1/2×1/1
所以得出：8r1=r2，3z3=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z4/z3=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 d4=mz4=216mm
d a3=（z3+2ha*）m=80mm d a4=(z4+2hz*)m=224mm
d f3=(z3-2h a*-2c)m=62mm d f4=(z4-2h a*-2c*)m=198mm
h3=h4=(2ha*+c*)m=9mm p=πm=12.56mm
得到传动系统图如下：
传动比分配：
i34=54/18=3 i56=40/20=2
i79=40/40=1 i78=40/40=1
i810=40/40=1
八、设计体会
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
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。