健身球自动分类机说明书张培嘉

学号 06120721 成绩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2目录第一章 设计题目 31.1 设计题目 31.2 背景及意义 3第二章 机械系统的方案拟定 32.1 工作原理确定 32.1.1 功能分解 .32.1.2 功能逻辑图 .32.2 执行构件及其运动设计 42.2.1 进料与送料 .42.2.2 检验分类与按类存放 .62.3 原动机的选择 72.4 执行构件的运动协调性（运动循环图）设计 82.5 机构选型及组合 82.5.1 根据工艺过程确定执行构件的运动形式 .82.5.2 根据执行构件的运动形式选择机构 .82.6 方案评价及优选 9第三章 相关机构的尺度综合 93.1 凸轮机构的设计 93.1.1 送料凸轮和分类凸轮的设计 .93.2 减速装置的尺寸设计 113.2.1 皮带传送 .123.2.2 齿轮系传动 .12第四章 机械系统的运动简图绘制及相关性能分析或说明 134.1 运动方案简图 134.2 健身球检验分类机工作原理 144.2.1 健身球检验分类机工作流程 .144.3 健身球检测分类机分析与评价 154.3.1 健身球分类机优点 .154.3.2 健身球分类机缺点 .154.3.3 健身球分类机的改进 .15第五章 课程设计体会及建议 15参考文献 16附图173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 4046mm，要求分类机将健身球按直径的大小分为三类：第一类： 4042 ； 第二类：42f5mgsinumgcos+uTsin+TcosT mgSinu(cos+sin)+cos即 (sin-cos)/(cos+sin)u45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6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：方案二：7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 44 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：料道 1 料道 2 料道 3料道直径（mm） 42 44 46另外，接料盘的直径为 150mm，放置孔的直径是 40mm。2.3 原动机的选择型号 额定功率 满载转速 电压Y132S-6 3KW 960r/min 380v2.4 执行构件的运动协调性（运动循环图）设计电机8减速 2减速 3减速 1运动分支分类拨片的转动送料滑块的间隙往复运动机构流程图9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10功能分解（匹配的机构）功能元1 2 3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+连杆机构分类拨片的匀速运动 带传动 齿轮传动 蜗杆传动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11计算结果：推程角 回程角 远休止角 近休止角 行程 基圆180 108 36 36 100 90机械原理教材 92 页，根据工程实践的经验，推荐推程的许用压力角为：移动推杆；当要求凸轮尺寸尽可能小时，可取所以选定推杆压力角r022estanedse=0mms=h滚子半径为 9mm( 2 ) 凸轮的绘制123.2 减速装置的尺寸设计13本分类装置采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，固采用轮系来实现。3.2.1 皮带传送如图所示为皮带减速机构，带轮 1 连接原动件转速为 0n=960r/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 1r，皮带 2 的半径为 2r，根据皮带传动原理有： 1rn= 0 (1)14皮带 1 与皮带 2 的转速与半径成反比：2rn= 1 (2)（同理带轮 3 与带轮 4 之比等于半径的反比）3.2.2 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 与带轮 3 同轴传动，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皮带轮 1 直径（mm） 75 224皮带轮 2 直径（mm） 125 250表： 各齿轮参数模数(mm)压力角()齿数(个 )直径(mm)分锥角()齿轮 1 3 20 25 75 /齿轮 2 3 20 50 150 /齿轮 3 3 20 20 60 /齿轮 4 3 20 80 240 /齿轮 5 3 20 30 90 /齿轮 6 3 20 30 90 /15第四章 机械系统的运动简图绘制及相关性能分析或说明4.1 运动方案简图164.2 健身球检验分类机工作原理4.2.1 健身球检验分类机工作流程 4.3 健身球检测分类机分析与评价4.3.1 健身球分类机优点（1）设计结构简单，能耗低；将待测健身球放入料槽中料槽中的小球在重力的作用下滚入带凹槽的导轨中电机通过变速器带动凸轮推动健身球健身球在滑块推动的作用下由导轨进入分料盘直径大于 42mm 的健身球会在拨片的拨动下进入第下一个轨道孔不同类型的健身球沿各自的轨道进入不同的收集箱中直径大于 44mm 的健身球会在拨片的拨动下进入第下一个轨道孔，直至健身球进入最后一个轨道孔17（2）设计制造简单；（3）调整送料口的角度，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。4.3.2 健身球分类机缺点（1）由于机构简单，故精确度不高；（2）不适用于高速分类。4.3.3 健身球分类机的改进（1）可通过增加震动器使得球在送料口不会卡住；（2）使用摩擦系数较小的导轨，提高选择精度。第五章 课程设计体会及建议机械原理课程设计就快结束了，虽然只有在课后才抽出时间来，但是在这次课程设计过程中，我们学到了不少知识，得到了很好的锻炼和实践。它不仅使我们平时所学的一些理论知识运用到了实际中，更好的培养了我们运用所学的基本理论和方法去发现、分析和解决工程实际问题的能力，而且，还使我们加深了对各类机械机构的认识和了解，学会了利用程序分析设计各类凸轮机构，用 UG 软件对机构杆件进行建模，并且通过各种计算，Word 文档编辑的能力以及其他方面的能力。另外，通过多次在软件上画图建模及仿真，让我对 UG 的使用越来越顺手，很大程度上提高了我的设计效率。这次机械原理课程设计是一个综合性的设计，在这次课程设计的过程中，我们深刻的体会到设计工作的严谨性和紧密性，以及我们自己在很多知识方面存在很大的不足。最初开始，我们无从下手，结合自己平时的理论基础，以及在网上查找和参考各种有用的资料和文献资源，一步一步地完成了这次课程设计。总而言之，在这次课程设计的过程中，我们受益匪浅。我相信：通过越来越多的实践体验，一定能更好地掌握机械类专