健身球检验分类机.doc

机械原理课程设计健身球检验分类XXX学院课程设计成果说明书题 目： 健身球检验分类机 学生姓名： xxxx 学 号： 081309104 学 院： xxxx学院 班 级： C08机械（1）班 指导教师： 同组者： 2010-6-17设计任务（ 1 ）健身球检验分类机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 ）绘制健身球检验分类机的机构运动方案简图和运动循环图。 （ 4 ）绘制凸轮机构设计图（包括位移曲线、凸轮廓线和从动件的初始位置）。要求确定运动规律，选择基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径，确定凸轮廓线。盘状凸轮用解析法设计，圆柱凸轮用图解法设计。 （ 5 ）设计计算其中一对齿轮机构。 （ 6 ）编写设计计算说明书。摘要: 健身球运动适合所有的人锻炼，包括需要康复治疗的人，它使锻炼者在锻炼时更安全，避免对关节造成强大冲击，避免运动伤害。有些腰背部有伤的人在做仰卧起坐时，因为腰背部有伤可能做不起来，但是在做健身球运动时，可以利用柔软的健身球来帮助运动者做运动，能够起到一个依托的作用。健身球运动有很强的趣味性；健身球运动有助于训练人体的平衡能力我所设计的检验分类机实现了进料，送料，检测和接料于一体的全自动化功能。其主要设计思路来自于对检验分类动作分解,然后按照相应功能的机构部件进行设计,对比,选定,以及优化组合. 综合利用凸轮蜗杆的循环运动,凸轮连杆的往复移动,皮带轮机构以及减速器的调速比的设定.定量送料,定位传送和摩擦力的设计都需要人工数据处理.利用Auto Cad软件强大绘图功能,和Word的编辑功能,把设计方案图文并茂.关键字:电动机 凸轮 减速器 皮带轮 蜗杆目录第一章总论及设计分析31.1设计题目31.2设计任务41.3设计提示41.4工作原理以及工艺流程图.5第二章动力源的选择62.1原动机的选择62.2电动机的型号选择7第三章 主要执行结构方案设计83.1进料机构93.1.1 方案（如图31）93.2送料机构93.3检验机构113.4接料机构123.5形态学矩阵133.6 拟定运动循环图14第四章 机械运动系统设计方案拟定144.1 拟定的方案14第五章 系统设计数据处理175.1方案b数据处理175.2传动机构的尺寸设计及数据处理18第六章 机械运动方案评价196.1 评价方案表19结束语22参考文献23第一章总论及设计分析1.1设计题目设计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.检测后送入各自指定位置,整个工作过程(包括进料,送料,检测,接料)自动完成.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.1. 40第一类422. 42第二类443. 44第三类46其他技术要求见表1: 表1 健身球分类机设计数据方案号电动机转速r/min生产率（检球速度）个/minA144020B96010C720151.2设计任务1.健身球检验分类机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.图纸上画出健身球检验分类机的机构运动方案简图和运动循环图.4.图纸上画凸轮机构设计图(包括位移曲线,凸轮廓线和从动件的初始位置);要求确定运动规律,选择基圆半径,校核最大压力角与最小曲率半径,确定凸轮廓线.盘状凸轮用电算法设计,圆柱凸轮用图解法设计.5.设计计算其中一对齿轮机构.6.编写设计计算说明书.7.学生可进一步完成:凸轮的数控加工,健身球检验分类机的计算机演示验证等.表2为设计任务分配表表2 设计任务分配表学生编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 电动机转速 A B C A B C A B C 生产率 A B C B C A C A B .1.3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.一般的思路在于: 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,中间接料口直径为44mm,而第三个接料口直径稍大于46mm.使直径小于(等于)42mm的球直接落入第一个接料口,直径大于42mm的球先卡在第一个接料口,然后由送料机构将其推出滚向中间接料口.以此类推.2.球的尺寸控制还可由凸轮机构实现.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1.4工作原理以及工艺流程图.如图11运定量球，以一定速度，一定数量送进定量送球完成接料动作，控制一定的速度将接受的健身球放在一个健身球容器中等待分类健身球分类机设计完成第一部分类机构，使第一类健身球得到分类健身球进入完成推送机构，以达到下一步的分类，使第2类得到分出最后一次分类，使所有的球得到分类将分类检验得到的健身球按一定的速度输出分类输出 图11第二章动力源的选择2.1原动机的选择选择电机类型：发动机是机器中运动和动力的来源，其种类很多，有电动机、汽油机、菜油机、液压机、汽动马达等。电动机结构简单、工作可靠、控制方便、维护容易，一般机械上大多数是均采用电动机驱动。电动机已经是系列化了，通常由专门的工厂按标准系列成批或大量生产。机械设计中应根据工作的载荷、工作的要求、工作的环境、安装的要求及尺寸、重量有无特殊限制等条件，从产品目录中选择电动机的类型和结构形式、容量和转速，确定具体的型号。原动机有许多不同的种类，按照不同的角度分类，有着不同的形式。原动机按其输入能量的不同可以分为两类：1）一次原动机 此类原动机是把自然界的能源直接转变为机械能。属于此类的原动机的有柴油机、汽油机、气轮机和燃气轮机等。2）二次原动机 此类原动机是将发电能所产生的各种形态的能量转变为机械能。属于此类原动机的有电动机、液压马达、气动马达、汽缸和液压缸等。原动机的输出形式有三种：1）转动 具有这种输出形式的原动机有电动机、液压马达、气动马达、柴油机、汽油机、气轮机和燃气轮机等。2）往复移动 具有这种输出形式的有直线电动机、汽缸、液压缸等。3）往复摆动 具有这种输出运动形式的原动机有摆动油缸、摆动气缸等。机械设计中应根据现场能源供应的情况、工作的载荷、工作的要求、工作的环境、经济成本等条件，还要考虑工作可靠，操作简便，维修方便这方面的因数，来选择原动机的类型和结构形式。在自动打印机中，不可能选择一次原动机，因为自动打印机体积本身不会很大，如果选用一次原动机，将大大增大其体积，而且需要经常购买燃料或自己制造动力，这样就会增加成本。根据总功能的要求，选择转动原动机。自动打印机打印的一般是纸制产品，不宜选择油类和气类电动机，否则会污染产品，而且电动机工作可靠、操作简便、维修方便。综上所诉，选择电动机。2.2电动机的型号选择电动机型号的选择需考虑到电动机的机械特性和工作制度与工作相匹配，考虑到工作机对电动机提出的起动、过载、运转平稳性、调速和控制等方面的要求。电动机型号的选择主要是容量、功率和转速的选择。电动机的容量选得合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作装置的正常的工作，或使用电动机因长期的过载而过早损坏；容量过大则电动机的价格高，能量不能充分利用，且常常不在满载下运行，其效率和功率的因数都较低，造成浪费。电机的容量的主要由电动机的运行时的发热情况决定，而发热又由其工作情况决定。电动机的工作情况一般分为两类：）、用于长期连续运转、载荷不变的或很少变化的、在常温下工作的电动机（如用于连续输送机械电动机），选择这类电动机的容量，只需要使电动机的负载不超过其额定的值，电动机便不会过热。2 ）、用于变载荷下长期运行的电动机、短时运行的电动机（工作时间短、停歇时间长）和重复短时运行的电动机（工作时间和停歇时间都不长），其中容量选择按等效率法计算，并校核过载能力和启动转速。额定功率相同的同类型电动机有若干种转速可供设计选用。电动机转速越高，则磁极越少，尺寸及重量越少，一般说价格也越低，但上由于所选用的电动机转速越高，当工作机械低速时，减速传动所需传动装置的总传动比必然增大，传动级数增多，尺寸及重量增大，从而使传动装置的成本增加。因此确定电动机转速时应同时兼顾电动机及传动装置两者加以综合分析比较确定。所以经过分析得：电机的容量的主要由电动机的运行时的发热情况决定，而发热又与其工作情况决定。 工作机所需工作功率，应由机器工作阻力和运动参数计算得来的，可按下式计算： 其中：T工作机的阻力矩，； n工作机的转速，；传动装置的总效率组成传动装置的各部分运动副效率之积，即 其中： 分别为轴承、齿轮、斜齿轮的传动效率 按推荐的传动比合理范围，取一级传动i1=20-50，二级圆柱直齿轮的传动比i2=4-6, 三级圆柱直齿轮的传动比i3=2-4,总的传动范围为40-200. 根据附。2选择Y系列三相异步电动机经过综合考虑决定选用Y132S8型号电动机考虑减小噪声、振动等方面的要求时，最好选用带传动。当原动机驱动主动轮时，由于带与带轮间的摩擦（或啮合），便拖动从动轮一起转动，并传递一定动力。带传动具有结构简单、传动平稳、选价低廉以及缓冲吸振等特点，在近代机械中被广泛应用。（如下图2-1） 图2.1 由以上优点再结合要求的工作条件可以得到，在此采用带传动。第三章 主要执行结构方案设计3.1进料机构3.1.1 方案（如图31）图318震荡器 6漏斗槽 7待检测球方案所采用的进球机构是如图所示的漏斗槽机构。在上面装个振荡器是有利于健身球更快，很好的控制健身球下落的时间。将其制造成锥型主要为了使球下落时有一定的下落次序，能够更好的为送球机构做保证，圆锥孔设计时，使它与健身球中直径最大类型的相-匹配，尽量稍大于最大球的直径，以保证每种球都能顺利通过，实现进料机构的功能。3.2送料机构 方案a：四连杆机构图329送料滑块 10连杆方案a采用的是四连杆机构，制作简单成本低，原理简单，但是有急回特征，有冲击。方案b：凸轮涡杆机构 图331原动件凸轮 2涡杆 3滚子连杆从动件方案b所采用送球机构是如图所示的凸轮涡杆机构。其主要由凸轮、涡杆和滚子连杆从动件组成。在图所示的传送机构中，当由电动机带动的涡杆2连续转动时，通过凸轮涡杆啮合带动凸轮1转动，凸轮1转动，从而带动滚子连杆从动件3，从滞留槽内推出一个球并将其送至斜坡滚道。当凸轮涡杆作连续转动时，完全实现定量，定长，并以间隙、直线送球功能。 与方案a比克避免冲击，功能损失更少，能出色的完成任务。3.3检验机构方案a：凸轮连杆机构图341凸轮 2连杆滑块 3弹簧 4检验挡板 5检验通道方案a采用的检验机构，此检验分类机的组要用途是将不同直径的健身球分成三类，根据凸轮易的转动改变5的宽度使小球逐一筛选出来。此方法在检验球时得考虑健身球是石料所作，故我们在检验分类的同时应注意到避免健身球损坏，还有检验通道对球身的摩擦作用。方案b 图357，10滚子从动件 8，9检测凸轮 方案b所采用的检测机构如图所示。其主要由两个凸轮、两个滚子连杆从动件、一个滚道和三个分开滑道组成。球从水平滑道进入斜坡滚道，此时使从动件10封住斜坡滚道，使最小直径的球进入第一个分开滑道，然后使从动件10退出斜坡滚道，在之前让从动件7堵住滚道，从而使较大的球进入第二个分开滑道 ，最后将从动件7退出滚道，直径最大的球进入第三个分开滑道。3.4接料机构 方案a；转动圆盘 图3611转动圆盘 12转动轴承方案a采用的饿是根据圆盘的转动不同大小的健身掉入不同的圆盘区域，这样的区分也是可行的，只是没有考虑球掉落可能存在弹性力 使球不能很稳的落入制定的区域，还有待完善。方案b ：不同容器分类 6接料箱图37方案b采用的是不同的容器对应不同的尺寸，简单明了相对于a比较合理。3.5形态学矩阵 功能元功能元解12345动力源电动机A1汽油机A2柴油机A3液压机A4汽动马达A5减速2蜗杆传动B1链传动B2带传动B3齿轮传动B4摆线针轮转动B5进料圆锥孔内球的运动自由下落C1连杆机构C2曲柄滑块机构C3凸轮机构C4检测机构凸轮从动件来回移动凸轮机构D1爪轮机构D2齿型带机构D3平面凸轮+正切机构D4空间凸轮+正切机构D5送料从动件的往复移动齿轮机构E1齿型带机构E2凸轮机构E3表37系统解的可能方案数： F=5*5*4*5*3=1500其中列出较为理想的两种： A1+B3+C1+D1+E3 A1+B2+C1+D1+E3 3.6 拟定运动循环图原动件凸轮转角0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 进料机构震荡送球停止运动送料机构滚子从动件送球滚子从动件急回运动检验机构第一个分分开滑道检验（上面的检测涡轮封道）第二个分滑道检验（下面的检测涡轮封道）进入第三个分滑道接料机构 无无无 表38第四章 机械运动系统设计方案拟定4.1 拟定的方案在上一章中，我已经分析了a,b两个方案的各构件的功能特点。根据形态学矩阵的分析和原理。现在对它们进行最佳组合。如图41方案a：图411凸轮 2连杆滑块 3弹簧 4检验挡板 5检验通道 6漏斗槽 7待检测球 8震荡器9送料滑块 10连杆11转动圆盘 12转动轴承方案b： 图421原动件凸轮2涡杆3滚子从动件4电动机5漏斗槽6接料箱7，10滚子从动件8，9检测凸轮第五章 系统设计数据处理5.1方案b数据处理上一章我已经设计出方案b的机构工作简图，参照该图：设计数据如下：健身球检验分类机的生产率：20个/分钟送球机构凸轮涡杆的转速：n=2(rad/s) 滚子从动件往复移动速度：v=0.4m/s检测机构凸轮转速：n=2(rad/s) 滚子从动件往复移动速度0.1m/s零件尺寸设计：r1=40/mm r2=30/mm 滞留槽深度5mm 滞留槽至下破滚道长度600mm 滚道宽度78mm 分开滑道长度分别为30mm 40mm 50mm 5.2传动机构的尺寸设计及数据处理 图521，2带轮 3，4，5，6传动齿轮接着计算传动装置的总传动比及分配各级传动比在前面的方案设计中已确定此次设计的减速器为齿轮传动，并且采用展开式传动。 分配原则：1、 使各级的传动的承载能力大致相同（齿面的接触强度大致相等）。2、 使减速器能获得最小的外形尺寸和重量。3、 使各级传动中大齿轮的浸油深度大致相等，润滑方便。 选用减速器为三级传动，先经过三级减速后，再经过分流得到轧辊所需要的转速和方向，经过综合分析选：i1=28.25 i2=4 i3= 轴名参数 转速(rad/s)输入功率KW710 8 2 2 22.2 2.046 1.98 1.925 1.905传动比效率28.25 4 10.93 0.97 0.97 0.99 表53传动齿轮设计： 齿轮参数 3 4 5 6 齿数8 32 16 32 模数 mm5 5 5 5表55 第六章 机械运动方案评价6.1 评价方案表评价方案细则表：序号评价项目评价等级评价尺度（评价分数）功能目标完成情况很好好较好不太好不好108530工作原理的先进性先进较先进一般落后10840系统的工作效率高较高一般低10840系统机械传动的精度高较高一般低10840系统的复杂程度简单较复杂复杂1050系统方案的可靠性可靠较可靠一般不可靠10840系统方案的新颖性新颖较新颖一般不新颖10840系统方案的实用性实用一般不实用1050系统方案的经济成本低较低高较高10840系统方案的环保问题好较好不好1050 表61方案评价明细：项目方案累计得分a54841040581058b888810841081082表62方案评价标准方案a方案b成本低+便于加工+结构简单+便于方便 +操作方便+总计1个“+”，4个“+”3个“+”2个“+”表