健身球分類檢驗機課程設計說明書

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1.設計要求：2</b></p><p>　　2.工作情況分析：3</p><p><b>　　2.1系統(tǒng)拆分3</b></p><p>　　2.2 各機構方案比較、選擇：3</p>

2、<p>　　2.2.1 進料機構：3</p><p>　　2.2.1.1 方案比較：3</p><p>　　2.2.1.2分析：4</p><p>　　2.2.1.3選擇4</p><p>　　2.2.2送料機構：5</p><p>　　2.2.2.1 方案比較：5</p><

3、;p>　　2.2.2.2 分析：5</p><p>　　2.2.2.3 選擇6</p><p>　　2.2.3檢測機構：6</p><p>　　2.2.3.1方案比較：6</p><p>　　2.2.3.2 分析：6</p><p>　　2.2.3.3選擇7</p><p>　

4、　2.2.4接料機構：8</p><p>　　2.2.4.1方案比較8</p><p>　　2.2.4.2分析9</p><p>　　2.2.4.3選擇10</p><p>　　2.3最終機構方案的組合：10</p><p>　　2.4最終選定機構組合簡圖：11</p><p>　　

5、3.傳動系統(tǒng)的設計計算：11</p><p>　　3.1減速裝置的設計計算：11</p><p>　　3.2槽輪機構的設計計算：13</p><p>　　3.3凸輪機構的設計計算：14</p><p>　　3.4分動齒輪設計計算：17</p><p>　　3.5曲柄分動裝置設計計算：18</p>

6、<p><b>　　4.致謝：20</b></p><p>　　5.參考文獻：21</p><p><b>　　1.設計要求：</b></p><p>　　健身球自動檢驗分類機，將不同直徑尺寸的健身球（石料）按直徑分類。檢測后送入各自指定位置，整個工作過程（包括進料、送料、檢測、接料）自動完成。</

7、p><p>　　健身球直徑范圍為ф40～ф46mm，要求分類機將健身球按直徑的大小分為三類。</p><p>　　1. ф40≤第一類≤ф42</p><p>　　2. ф42<第二類≤ф44</p><p>　　3. ф44<第三類≤ф46</p><p>　　其他技術要求：電動機轉速（r/min）：1440

8、 生產(chǎn)率/檢球速度（個/min）:20 </p><p><b>　　2.工作情況分析：</b></p><p><b>　　2.1系統(tǒng)拆分</b></p><p>　　2.2 各機構方案比較、選擇：</p><p>　　2.2.1 進料機構：</p><p>　　2.

9、2.1.1 方案比較：</p><p>　　方案1：曲柄滑塊機構： </p><p>　　方案2：凸輪滑塊機構</p><p>　　方案3：四桿機構： </p><p>　　2.2.1.2分析：</p><p>　　方案1：設計、制造簡單可行，能實現(xiàn)小球的

10、逐個進料，滑塊在運動的過程中，料斗里的球?qū)瑝K有正向的壓力，則滑塊的速度不宜過快，滑塊的磨損比較嚴重。</p><p>　　方案2：可以實現(xiàn)小球精確的進料，但凸輪的設計制造過程比較復雜，與方案1一樣，滑塊的磨損比較嚴重。</p><p>　　方案3： 能滿足工作要求，要實現(xiàn)小球的精確進料需要嚴格的數(shù)學計算，桿件的形狀復雜，設計、制造難度大。</p><p>　　2.

11、2.1.3選擇：綜合考慮選擇方案1</p><p>　　2.2.2送料機構：</p><p>　　2.2.2.1 方案比較：</p><p>　　方案1：滑道直接送料： 方案2：滑塊機構：</p><p>　　方案3：槽輪等間歇機構：</p><p>　　

12、2.2.2.2 分析：</p><p>　　方案1：直接用滑道送料，能與進料機構較好的銜接，不需要機械裝置送料，不消耗機械功率，不增加動力機的負荷，因為摩擦的存在可能使得送料不太準確。</p><p>　　方案2：機構簡單，能準確的實現(xiàn)送料，但要與進料機構準確銜接需要復雜的計算、調(diào)試！</p><p>　　方案3：機構復雜，能準確的實現(xiàn)送料，需要的動力輸入很大，該機

13、構可以暫歇，與進料機構的銜接經(jīng)過簡單調(diào)試即可實現(xiàn)。</p><p>　　2.2.2.3 選擇：綜合分析，選擇方案1，只要將進料機構做稍微的調(diào)整，加快進料速度，提高小球在滑塊中的速度，即可克服送料不太準確的缺點。</p><p>　　2.2.3檢測機構：</p><p>　　2.2.3.1方案比較：</p><p>　　方案1：凸輪+滑道機構

14、 方案2：槽輪+擺桿機構</p><p>　　2.2.3.2 分析：</p><p>　　方案1：該機構比較簡潔，但是并不能滿足任務要求，因為健身球的直徑相差不大，機器運轉過程中會產(chǎn)生震動，容易使直徑小的球進入大的滑道，產(chǎn)生分檢不準確。因為球受重力而下落，當直徑大的球沒有進入相應的滑道，需要凸輪將其推入相應的滑道時，等待的時間過長！整個分檢滑道過高，要求凸輪

15、的頂桿行程較大，則需要附加其它的機構，增加行程，這樣使得整個機構比較復雜，設計、制造、安裝復雜，機器的維護、保養(yǎng)困難！</p><p>　　方案2：用槽輪機構帶動撥片，球在撥片暫停的時間里實現(xiàn)找正位置、檢測、下落等過程，但是當直徑較大的球在直徑較小的空上方時，因為球的直徑相差不大，球會卡在孔里，使得撥片無法推動小球到下一個孔進行檢測，則需要推出機構將卡在空中的小球推出。要想順利的完成任務，則軸只能沿著一個固定的方

16、向轉動！</p><p>　　2.2.3.3選擇：綜合考慮，選擇方案2，將圓盤換成中心線為圓，橫截面為半圓的管，在管的下方用凸輪帶動一頂出機構，以實現(xiàn)任務要求。因為球只可能卡在直徑為Φ42或Φ44的孔，故只需要在Φ42和Φ44孔下方加入球的頂出機構即可，考慮到凸輪的設計制造比較復雜，同時兩頂出機構要求的動作完全同步，所以將兩個頂出機構連在一個機架上，用一個凸輪帶動。</p><p><

17、;b>　　原理圖為：</b></p><p>　　不同直徑球的分檢裝置 </p><p>　　卡在孔里小球的頂出裝置</p><p>　　2.2.4接料機構：</p><p>　　2.2.4.1方案比較：</p><p>　　方案1：1/4圓管 &l

18、t;/p><p><b>　　方案2： 機械手</b></p><p>　　2.2.4.2分析：</p><p>　　方案1：機構簡單，能實現(xiàn)將小球的垂直方向的運動轉換成水平方向的運動，減少了小球接料時的沖擊，能與分檢機構實現(xiàn)較好的銜接，不需要動力的輸入，減少了原動機的負荷。</p><p>　　方案2：雖然能實現(xiàn)任務要求

19、，但是機構復雜，中間實現(xiàn)機械手開合的凸輪設計制造復雜。</p><p>　　2.2.4.3選擇：方案1</p><p>　　2.3最終機構方案的組合：</p><p>　　2.4最終選定機構組合簡圖：</p><p>　　3.傳動系統(tǒng)的設計計算：</p><p>　　3.1減速裝置的設計計算：</p>&

20、lt;p>　　∵ 電動機轉速（r/min）：1440 生產(chǎn)率/檢球速度（個/min）:20</p><p>　　健身球的分檢裝置中撥片每轉一周檢測出4個球，要求的檢球速度為20個/min，∴撥片的轉速為N=20/4=5r/min</p><p>　　撥片由槽輪帶動，槽輪的撥桿每轉一周，槽輪轉90°，所以撥桿的轉速N1==20r/min</p><p

21、>　　電動機的轉速為1440r/min，所以要求減速器的減速比為i==72 </p><p>　　i=72的減速比既可以用定軸輪系實現(xiàn)，也可以用周轉輪系實現(xiàn)，考慮到整個減速器的體積盡量小，選擇使用周轉輪系，考慮到設計的簡單，采用二級減速i=72=9×8</p><p>　　查找相關資料，設計出的傳動簡圖為：</p><p>　　各個齒輪的齒數(shù)為： Z

22、1=100 Z2=50 Z3=40 Z4=90 Z5= Z6=45 Z7=100 Z8=41 Z9=33 Z10=92</p><p>　　第一級減速機構的減速比iⅠ= </p><p><b>　　i41H=== </b></p><p>　　∴ = 則 iⅠ= =9 </p&g

23、t;<p>　　同理可得第二級減速機構iⅡ= =8</p><p>　　實現(xiàn)了整個減速裝置的減速比為72的要求，因為齒輪的模數(shù)為標準值，查找相關國標，取齒輪的模數(shù)為m=2，為了制造的方便以及齒輪能正確嚙合，該減速裝置所用到的齒輪模數(shù)均為m=2</p><p>　　3.2槽輪機構的設計計算：</p><p>　　要滿足設計動力傳動要求，所需的槽輪機構為四

24、槽外槽輪機構，槽輪的四槽均勻分布，撥盤的轉速N1=20r/min，所以撥盤的轉動周期T1=3s,槽輪的轉動周期T=12s</p><p>　　槽輪的分度轉位時間tf=1/4×3=0.75s,停歇的時間td=3-0.75=2.25</p><p>　　因為槽輪的四槽均勻分布，兩槽之間的夾角為90°，</p><p>　　取撥盤與槽輪餓中心距L=10

25、0mm,撥桿圓銷半徑r1=8mm,槽輪在槽口處厚度b=5mm </p><p>　　由幾何關系可知：圓銷中心的軌跡半徑R=L×sin45°=70.71mm</p><p>　　槽輪的外圓半徑R2==71.15mm</p><p>　　槽輪槽的深度h=R-(L-R)+r=49.42mm</p><p>　　撥盤的半徑R

26、3=R-r-b=57.71mm</p><p><b>　　槽輪機構原理圖為：</b></p><p>　　3.3凸輪機構的設計計算：</p><p>　　凸輪的工作要求：凸輪將回轉運動通過滑塊與連桿轉變成推出機構的往復擺動，推出機構的工作循環(huán)（向前擺動推出卡在孔里的球→暫?！蚝髷[動→暫停對球進行直徑檢測→向前擺動推出卡在孔里的球）需要與撥片

27、的工作循環(huán)相協(xié)調(diào)。</p><p>　　槽輪撥盤轉動1周需要3s,現(xiàn)在讓凸輪與槽輪撥盤的工作周期一致T=3，所以凸輪每秒轉動360/3=120°，根據(jù)設計需要與幾何關系相協(xié)調(diào)可知：頂出機構要將小球頂起，頂出機構需要擺動45°，凸輪推動滑塊的行程h=42mm,當頂出機構將小球頂起后，撥片推動小球滾動到小球剛好完全離開檢測孔撥片需要轉動35°，耗時t==s,凸輪需要轉動=35°

28、，此時為凸輪的遠休止角Φ0，給定凸輪推程轉角Φ1=175°，凸輪的回程轉角Φ2=120°，凸輪的近休止角Φ3=360°-175°-120°-35°=30°，所以頂出機構往回擺動耗時th==1s ,頂出機構往前擺動耗時tq==1.458s ,頂出機構近休耗時ts==0.25s</p><p>　　撥桿與凸輪相協(xié)調(diào)運動時間循環(huán)圖為：</p&g

29、t;<p>　　凸輪的推程采用余弦運動規(guī)律：s=(0Φ1)</p><p>　　凸輪的回程采用等加速、等減速運動規(guī)律：</p><p>　　等加速段運動規(guī)律，s=Φ0+Φ1+-)2 (Φ0+Φ1Φ0+Φ1+)</p><p>　　等減速段運動規(guī)律，s=--Φ0-Φ1-)2 (Φ0+Φ1+Φ0+Φ1+Φ2)</p><p>　

30、　凸輪基圓半徑的選擇：</p><p>　　根據(jù)諾模圖可得 =1.25 ，則rb==33.6mm ,取rb=35mm </p><p>　　將參數(shù)輸入計算機，得到凸輪的輪廓曲線為：</p><p><b>　　計算機凸輪分析：</b></p><p>　　該凸輪的的動力通過槽輪機構的撥盤軸用齒輪分出。</p&

31、gt;<p>　　3.4分動齒輪設計計算：</p><p>　　根據(jù)設計需要與幾何關系相協(xié)調(diào)，取槽輪機構撥盤回轉軸與凸輪回轉軸中心距為L1=344mm由設計過程可知，要求凸輪的轉向與槽輪機構撥盤的轉向一致，考慮到設計、制造的方便，選用3個參數(shù)一樣的標準齒輪，所以齒輪的分度圓直徑d=342/2=172mm，因為齒輪的模數(shù)已經(jīng)標準化，查表選用第一系列模數(shù)m=4,則齒輪的相關參數(shù)為：</p>

32、<p>　　齒數(shù)z=172/4=43 齒頂高ha=ha*m=4mm 齒根高hf=(ha*+hc*)m=5mm 齒全高h=ha+hf=9mm</p><p>　　齒頂圓直徑da=d+2ha=180mm 齒根圓直徑df=d-2hf=162mm </p><p>　　基圓直徑db=d×cosα=161.63mm</p><p&

33、gt;　　齒距p=πm=12.56mm 齒厚s=p/2=6.28mm </p><p>　　齒槽寬e=s=p/2=6.28mm </p><p>　　中心距a=m/2(z1+z1)=172mm 頂隙c=c*m=1mm</p><p>　　3.5曲柄分動裝置設計計算：</p><p>

34、　　曲柄滑塊機構作為進料機構，不需要與分檢機構有嚴格的傳動比，而且曲柄的回轉中心與槽輪機構回轉中心距離較遠，故選擇用帶傳動，因為檢測球的速度為3s/個，考慮到摩擦的因素，所以送球的速度略大于3s/個即可，所以選擇主動帶輪直徑為30mm,從動帶輪直徑為24，傳動比i=30/24=1.25，所以曲柄的轉速為N=1.25×20=25r/min，考慮到平帶容易打滑，故選擇V帶傳動，因為V帶為標準件，根據(jù)設計需要與幾何關系可知，曲柄回轉

35、中心與槽輪撥盤回轉中心的距離為L3=686mm,</p><p>　　所需帶長L4=2×[L32+(30-24)2]0.5+π(30+24)=1541.56mm，考慮到安裝的難易程度，查機械設計手冊，選擇帶長為1600mm</p><p>　　帶傳動工作一段時間之后，帶會變得松弛，又所選的標準帶長1600mm>L4，為了使工作狀況穩(wěn)定，需要加張緊裝置。</p>

36、<p><b>　　張緊輪示意簡圖：</b></p><p>　　將傳動系統(tǒng)與機構幾何連接起來，考慮到整個減速裝置在運轉需要油潤滑，將整個傳動裝置裸露在空氣中容易受到腐蝕，灰塵等渣滓的存在也會影響減速裝置的工作狀況，為了讓減速裝置的裝配維護、維修方便，將減速裝置用一個箱體零件裝起來，只留出動力輸入軸與動力輸出軸，用兩個聯(lián)軸器將減速裝置與電動機、槽輪撥盤的轉動軸相連接！</p

37、><p>　　傳動裝置與分檢機構組合簡圖為：</p><p><b>　　4.致謝：</b></p><p>　　整個課程檢驗了我們平時學習的效果，同樣也融入了學以致用的原則，開始拿到課程設計題目根本不知道如何下手，周圍的同學、朋友給了我不少幫助，自己才逐漸弄清方向！做課程設計的這一段時間，讓我明白合作的重要性，大家集思廣益對一個問題總能給出多種解

38、決的辦法，從中進行適當?shù)暮Y選與整合從而得出最優(yōu)解，在這個過程里我們又將所學到的知識強化了！</p><p>　　能夠完成這份課程設計，我要衷心的感謝我們小組的每一位成員，雖然這份課程設計還存在這樣或那樣的問題，但是當我們就一個問題需要解決的時候，不管問題有多么的繁瑣，我們小組的每一位成員都想盡辦法取解決它，都從各個方面提出自己解決問題的辦法，常常為了一個問題的數(shù)據(jù)計算而熬夜，當對設計方案進行優(yōu)化時，我們都盡可能的

39、考慮到每一個工作的細節(jié)，讓設計和方案盡可能的完美！在我們思維陷入盲區(qū)時，是林老師給我們指明了方向，在此也向林老師致謝！</p><p><b>　　5.參考文獻：</b></p><p>　　[1] 呂庸厚、沈愛紅. 組合機構設計與應用創(chuàng)新. 機械工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[2] 鄒慧君、殷鴻梁. 間歇運動機構設計與應用創(chuàng)新.