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1、第一章设计题目一、设计要求1.1功能要求具体设计要求如下：健身球检验分类机能够实现进球、送球、检测球、接球的一体化功能。健身 球自动检验分类机，将不同直径尺寸的健身球（石料）按直径分类。健身球直径 范围为巾40巾46mm,要求分类机将健身球按直径的大小分为三类。1. 巾 40 nun W 第一类 W 巾 42 mm2. 巾 42 nun 第二类 W 巾 44 mm3. d） 44 nun 第三类 W 巾 46 mm1.2工作原理健身球检验分类机的工作原理是由进料机构、送料机构、检验机构、接料机 构以及电动机组成。进料机构是持定量的健身球，以直线、间歇的运动过程进球；送料机构是在 往复直线运动过
2、程中，运用曲柄滑块或者凸轮推杆是健身球能持续定量的进入工 作台相对应的小槽内，让健身球每6秒钟进入一个，使工作持续稳定进行；检验 机构是由上往下直径分别为42mm、44mm、47nun小槽，根据小球能通过而大 球不能通过的原理，健身球先通过直径为40-4211U11的第一个孔，如果不能滚入, 则通过直径为42-44nmi的第二个孔和直径为44-46nmi的第三个孔，依次类推, 直至用检验机构來完成对所有球的检验和分离；接料机构是在运用接球通道将分 类掉下來球通过滚槽进入指定的装置，然后再用接球仪器将球接住。1.3功能逻辑图二、执行构件及其运动设计2.1进料与送料(1) 进料机构, V7/_/,
3、如上图所示为漏斗形状的进料机构，槽体上安装有一个振荡器，槽体高度h, 可根据待测球数量适度调整。槽壁的倾斜角度为a ,其对槽体和健身球的受力 情况有较大的影响。如果a角度过大，则健身球整体向下的压力不足，影响了 传递的连续性；如果a角度过小，则球之间互相压力增大，健身球流动性下降。所以,30a45o 我们取 a =35对于导管直径d,为了保证良好的流动性d应该大于最大球的直径，并保证 12加的盈余空间；但也不宜过大，过大尺寸的直径d容易造成球体之间的相 互摩擦力增加，造成导管的堵塞。考虑到待测球在漏口堵塞情况，设置了如下图所示的振荡器装置：为了防止料槽中，健身球堵塞，本装置使用了如上图所示的解
4、卡振荡器。本 振荡器使用电动机2来带动偏心轮1转动，由于偏心轮质心偏离转动中心，因此 产生振动的效果。把解卡振荡器安装于料槽壁上带动料槽振动，使料槽中健身球 的流动性得到加强，很大程度的减小了健身球被卡住的几率。（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 若釆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检验分类与按类存放(1)检验分类机构 方案一：方案二:IITT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
5、方案一 在料道1处，直径在44及以上的健身球会卡住，而无法实现分类，故选方案在方案二的检料箱体中，设有待测球出口料道1、料道2、料道3,料道顺 序为尺寸从小到大依次设置，小球先检测，接着检测中球，大球直接滚出，为了 使球能够快速稳定地经过料道尺寸检测，设计轨道与水平夹角为：3=10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)444648设置滑块轨道有关尺寸为:hL = h2 = hs = 60 mm其中，力1是滑块1的行程，加=44 mm = 42 mm另外，在滑块2的前端，留有在的距离，考虑到健身球的形状以及其 重力作用的因素，其能够按照预想的路程进行检料。（2）按类存放装置如
6、下图所示：2.3原动机的选择方案号电动机转速（r/min）生产率（检球速度）（个/min）A14402024执行构件的运动协调性（运动循环图）设计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1,它作间歇往复直线运动；检验分类功能的执行构件是滑块2和滑块3,它们都作间歇往复直线运动。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）分类滑块2的间歇往复运动，可选凸轮机构，连杆机构，凸轮+连杆机 构等。（3）分类滑块3的间歇往复运动，可选凸轮机构，连杆机构，凸轮+连杆机 构等。2.6
7、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 构分类滑块2的间隙往复运动凸轮机构连杆机构凸轮+连杆机 构分类滑块2的间隙往复运动凸轮机构连杆机构凸轮+连杆机 构如上表格所示的粗黑体的功能综合，即为设计的最佳方案。2.7结果分析 根据实践经验，在推程时，许用压力角I引的值对于移动从动件，二30 38 o在回程时，对于力封闭的凸轮，这时使从动件运动的是封闭力，不存在自 锁的问题，故可釆用较大的压力角，通常取H =7080 o并且，最大压力角amaxW,因此，我
8、们可以取川二30。，kb二70。o从上面的调试结果可知，升程max29 =30 ,回程最大压力角 max4=70 ,且没有运动失真的现象，故满足设计的要求。2.8减速装置的尺寸设计皮带轮2皮带轮L本分类装置釆用上图所示的减速器，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，固采用轮系來实 现。2.8.1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与直齿锥同轴连接，根据齿轮系传动原 理有：6由上式可得:YIza 2&2皮带传送皮箫轮己如图所示为皮带减速机构，带轮1连接原动件转速为，
9、/o=144Or/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J皮带2的半径为厂2, 根据皮带传动原理有：心二心(1)皮带1与皮带2的转速与半径成反比：2.8.3直齿锥齿轮直齿轮4与直齿锥齿轮5、凸轮7、凸轮8同轴传动，直齿锥齿轮5与直齿 锥齿轮6垂直啮合，直齿锥齿轮6与凸轮9同轴连接，根据齿轮传动原理有：由凸轮9与直齿锥齿轮同轴传动有：吩役6根据提供的原动件转速为,/o=1440r/min的交流电动机与课程设计要求，在。的前提下，设计机器的生产率为20个/min,设计的凸轮滑块结构实现凸轮转动 一圈完成一个健身球的检测，可以得到凸轮9的转速为：m m H9 = 20r /
10、 mill =20tvrad / s同时，齿轮4与凸轮7和凸轮8是同轴传动，故n A = tn = 778 = rad / s z4 731440/nQ = 1440r / mm = 4S/rrad / s030根据公式(4)可以得出：= It 斤 - 48 仆宀耐ad / s因此由上两式可以得出：耳弓召=1NZ2Z4 72根据1比72的比例关系，我们选取适当的皮带轮半径和齿轮齿数口3 _ 1 J J 一 1r2Z2Z4 83372故我们得出：匚=8儿 & =3% Z4 =33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
11、轮半径（mm）30240表：各齿轮参数5,锥 轮轮轮轮附 齿齿齿齿直齿20J/(X角力s OH 26060直6080802007(径三、机械系统的运动简图绘制及相关性能分 析或说明3.1运动方案简132149xi5T62电就x ma*注：1,2,3, 4直齿轮5, 6锥齿轮7, 8, 9凸轮10弹赞11一推杆12振荡器13进料槽14料槽15, 16推杆17, 18, 19收集箱3.2健身球检验分类机工作原理3.2.1健身球检验分类机工作流程4.3.1健身球分类机优点（1）设计结构简单，能耗低；（2）设计制造简单；（3）使用解卡振荡器，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。3.3.2健身球分类机缺点（1）由于机构简单，故精确度不高；（2）振荡器的使用加剧了健身球之间的相互碰撞，同时使机械运转的噪音 加大；（3）不适用于高速分类。3.33健身球分类机的改进（1）可通过精确的调整解卡振荡器的频率，从而减小噪音;（2）使用摩擦系数较小的导轨，提高选择精度。
