健身球自动检验分类机机械原理课程设计

广西科技大学

机械原理课程设计说明书

设计题目：健身球检查分类机

学院：汽车与交通学院

专业：车辆工程

班级：车辆111

设计者：*****

学号：*****

指导老师:♦3*^5^55^*5*

2023年7月5日

目录

第一章设计规定

1.1设计题目.........................................2

1.2设计任务.........................................2

1.3设计提醒..........................................3

第二章方案的选定

2.1解题思绪..........................................3

2.2不同方案的对比....................................3

第三章传动方案

3.1传动方案的拟定及电动的选择......................6

第四章重要执行结构方案设计

4.1进料机构..........................................12

4.2测健身球直径.....................................13

4.3送料机构..........................................13

4.4接料机构..........................................13

4.5工作原理以及工艺动作流程图......................14

课程设计的感受14

参考文献:15

第1章设计规定

1.1设计题目

（1）设计健身球自动检查分类机，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（涉及进

料、送料、检测、接料）自动完毕。

（2）健身球直径范围为“40、46mm,规定分类机将健身球按直径

的大小分为三类。

（3）直径范围在小40、42mm的为第一类，直径范围在小42〜44mm

的为第二类，直径范围在。44、46nlm的为第三类。

其他技术

规定见表电动机转速生产率（检球速度）

个/

1:r/minmin

方案号

A144020

B9601()

C72015

表1健身球分类机设计数据

1.2设计任务

(1)健身球检查分类机一般至少涉及凸轮机构、齿轮机构在内的

两种机构。

(2)设计传动系统并拟定其传动比分派。

(3)绘制健身球检查分类机的机构运动方案简图。

(4)绘制凸轮机构设计图(涉及位移曲线、凸轮轮廓线和从动件

的初始位置)。规定拟定运动规律，选择基圆半径，校核最大压力角

与最小曲率半径，拟定凸轮廓线。

(5)设计计算其中一对齿轮机构。

(6)编写设计计算说明书。

(7)学生可进一步完毕：凸轮的数控加工、健身球检查分类机的计

算机演示验证等。

表2为设计任务分派表。

表2设计任务分派表

学生编号123456789

甩动机转速ABCABCABC

生产率ABCBCACAB

1.3设计提醒

健身球自动检查分类机是发明性较强的一个题目，可以有多种

运动方案实现。一般的思绪在于：

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42nim,中间接料口直径为44mm,而第三个接料口直

径稍大于46nl联使直径小于（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。

第二章方案的选定

2.1解题思绪

（1）进料是一个间歇往复运动过程，因此用凸轮机构、四杆机

构和圆柱凸轮机构可以设计出相应的进料机构。

（2）题目规定根据球的直径不同分类，那就捉住直径的不同设计分

类机构进行分类。

（3）根据测出的直径，设计一个分离机构，从而进行分类。

2.2不同方案的对比

方案一

方案一：此方案是通过圆柱凸轮机构把健身球从进料口送入到检查

机构，当健身球直径为小于42mm时，就掉入1号滑道，再由滑道送

入到接球装置；当球直径大于42mm时，凸轮带动推杆将球向上顶,

以免卡在槽口，然后再由旋转叶片将球推到2号验料槽口，当球符合

尺寸规定（42〜44mm）时，将进入2号滑道送进接球装置；当球直径

大于44mm时，凸轮带动推杆将球上顶，再通过旋转叶片将球推到3

号槽口，然后从3号滑道进入接球装置。

方案二

方案二：此方案是通过圆柱凸轮机构把健身球从进料口送入到检查

机构，当健身球被送入验球口道后，凸轮推动微型开关与健身球相

接触，通过测压测量健身球直径，然后感应器做出一些列分析，当

健身球的直径符合第一类（小于42mm）,感应器控制1号滑道开关,

1号滑道仓门向上打开，健身球通过推杆向下传送，使健身球通过

变道进入1号滑道，从1号滑道送入到接球装置；当健身球的直径符

合第二类（42~44mll1）,感应器控制2号滑道开关，2号滑道仓门向

上打开，健身球通过推杆向下传送，使健身球通过变道进入2号滑

道，从2号滑道送入到接球装置；当健身球的直径符合第三类（大于

44mm）,健身球沿原轨道进入3号滑道，送入到接球装置。

对比结果：方案一是通过健身球的重力，在直径与槽口直径相同或

小于槽口时，可通过。虽然有推杆向上顶防止健身球卡在槽口叶片无

法推动小球，但是靠重力吃饭总有失效的时候，并且装置构造复杂,

制造比较繁琐。相对方案一而言，方案二采用了比较智能的方法，是

结构简朴化，通过电子检测直径进行智能分类，符合现在化的规定,

简化了设备，从而制造容易，成本低。所以方案二比较可行，比较有

优势。

第三章传动方案

3.1传动方案的拟定及电动的选择

带轮2

带轮T关-

(1)皮带轮

如图所示为皮带减速机构，带轮1连接原动机的转速为n0=720r/min

的交流电电动机，皮带轮2连接减速箱，皮带轮1的半径为R1,皮

带轮2的半径为R2,根据皮苗传动原理有:

nl=nO

皮带1与皮带2的转速与半径成反比：

nl/n2=R2/R1

总图中所示，皮T的传动比为：N1/N2=3

所以n2=240r/min

皮-2,皮-3的传动比均为1

（2）减速箱

如上图所示，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，根据齿轮系传

动原理有：

如图所示，直齿轮4与皮-2,皮-3,凸轮T同轴传动，直齿锥齿轮5

与皮-3同轴传动，直齿锥5与直齿锥6啮合传动，根据齿轮系传动

原理有：

力工5二八码

根据提供的原动件转速为n0=720r/min的交流电动机与课程设计规定，在nO的

前提下，设计机器的生产率为10个/min,设计的凸轮滑块结构实现凸轮转动一

圈完毕一个健身球的检测，可以得到凸轮2的转速为：

根据提供的原动件转速为n0=720r/min的交流电动机与课程设计要求,在

代卜，设计机器的生产率为10个/min,设计的凸轮滑块结构实现凸轮转

，三成•个健身球的检测，可以得到凸轮2的转速为：八「二15%1s

讨.齿轮4与皮-3是同轴传动，故

打M二Mz二"%"

产根据1比16的比例关系，我们选取适当的皮带轮半径和齿轮齿数

:得出：三|二Z0

N二90

N二2。

秀二和

同时，齿轮4与皮-3是同轴传动，故

变速箱根据1比16的比例关系，我们选取适当的皮带轮半径和齿轮齿数

故我们得出：

《如上图》

考虑到齿轮大小与传动的合理性，通过比

较设计皮带传动结构与齿轮系传动结构的相应参数如表1.表2:

表1皮带轮参数

带轮1带轮2带轮3带轮带轮带轮6

45

带轮

半径100300200200200200

(mm

)

表2各齿轮参数

模数(mm)压力角(°)齿数(个)分度圆直径(mm)分锥角

(0)

齿轮152020100/

齿轮252080400/

齿轮352020100/

齿轮452080400/

直齿轮5,65204020090

(4)凸轮设计:

—提供的原动件转速为n0=720r/min的交流电动机与课程设计要求,在

比卜，设计机器的生产率为10个/min,设计的凸轮滑块结尚实现凸轮转

.成•个健身球的检测，可以得到凸轮2的转速为：八「二15%1s

Gz二八汨

时,齿轮4与皮-3是同轴传动，故

n加二八H二15%；八

根据1比16的比例关系，我们选取适当的皮带轮半径和齿轮齿数

-有出：M二zo

幺；二90

右二2。

许二却

凸轮运动方式如下图

廓线坐标曲率半径［运动参数压力角［运动妮律圉丫动态仿■:

廓线坐标曲率半径］运动参数压力角I"运动规律图］动态仿真

第四章重要执行结构方案设计

其重要有进料槽、凸轮机构组成。当健身球不断的从进料槽中进入时,

运用凸轮机构，用滑块间歇的让球进入，以不至于无法控制球的进

入，最终球顺着右边的壁做自由落体运动，落在指定位置。

4.2测健身球直径

当健身球进入预定检测位置后，刚好凸轮将微动开关推向球，测出

球的直径后通过感应器进行分析归类，控制借料机构变道仓门的开

关。此微懂开关设有双重弹簧，防止凸轮卡住不能运动导致机器的损

坏。

4.3送料机构

当微动开关检测完健身球直径后，凸轮控制推杆下降，使健身球下

降进入接料机构。

4.4接料机构

健身球进入接料轨道，在感应器控制下，按照开关开合进行变道进

入接受滑道，通过接受减速带滑入包装盒进行包装。

4.5工作原理以及工艺动作流程图

。

进球

歇的

线、间

，以直

身球

量健

排定

使健

机构

凸轮

圆柱

运用

动。

的运

往复

健直线

身

球

雄

K小

相应

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丁作

出人

城的

能徐

检自碇

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分

类

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开

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凸轮

来，

掉下

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球间

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制

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发出

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，