健身球分類檢驗(yàn)機(jī)課程設(shè)計(jì)說明書

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)方案比較、選擇：3</p>

2、<p>　　2.2.1 進(jìn)料機(jī)構(gòu)：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(jī)構(gòu)：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(cè)機(jī)構(gòu)：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(jī)構(gòu)：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(jī)構(gòu)方案的組合：10</p><p>　　2.4最終選定機(jī)構(gòu)組合簡(jiǎn)圖：11</p><p>　　

5、3.傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算：11</p><p>　　3.1減速裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算：11</p><p>　　3.2槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算：13</p><p>　　3.3凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算：14</p><p>　　3.4分動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算：17</p><p>　　3.5曲柄分動(dòng)裝置設(shè)計(jì)計(jì)算：18</p>

6、<p><b>　　4.致謝：20</b></p><p>　　5.參考文獻(xiàn)：21</p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　健身球自動(dòng)檢驗(yàn)分類機(jī)，將不同直徑尺寸的健身球（石料）按直徑分類。檢測(cè)后送入各自指定位置，整個(gè)工作過程（包括進(jìn)料、送料、檢測(cè)、接料）自動(dòng)完成。</

7、p><p>　　健身球直徑范圍為ф40～ф46mm，要求分類機(jī)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(shù)要求：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）：1440

8、 生產(chǎn)率/檢球速度（個(gè)/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(jī)構(gòu)方案比較、選擇：</p><p>　　2.2.1 進(jìn)料機(jī)構(gòu)：</p><p>　　2.

9、2.1.1 方案比較：</p><p>　　方案1：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)： </p><p>　　方案2：凸輪滑塊機(jī)構(gòu)</p><p>　　方案3：四桿機(jī)構(gòu)： </p><p>　　2.2.1.2分析：</p><p>　　方案1：設(shè)計(jì)、制造簡(jiǎn)單可行，能實(shí)現(xiàn)小球的

10、逐個(gè)進(jìn)料，滑塊在運(yùn)動(dòng)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(yán)重。</p><p>　　方案2：可以實(shí)現(xiàn)小球精確的進(jìn)料，但凸輪的設(shè)計(jì)制造過程比較復(fù)雜，與方案1一樣，滑塊的磨損比較嚴(yán)重。</p><p>　　方案3： 能滿足工作要求，要實(shí)現(xiàn)小球的精確進(jìn)料需要嚴(yán)格的數(shù)學(xué)計(jì)算，桿件的形狀復(fù)雜，設(shè)計(jì)、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(jī)構(gòu)：</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(jī)構(gòu)：</p><p>　　方案3：槽輪等間歇機(jī)構(gòu)：</p><p>　　

12、2.2.2.2 分析：</p><p>　　方案1：直接用滑道送料，能與進(jìn)料機(jī)構(gòu)較好的銜接，不需要機(jī)械裝置送料，不消耗機(jī)械功率，不增加動(dòng)力機(jī)的負(fù)荷，因?yàn)槟Σ恋拇嬖诳赡苁沟盟土喜惶珳?zhǔn)確。</p><p>　　方案2：機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，能準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)送料，但要與進(jìn)料機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確銜接需要復(fù)雜的計(jì)算、調(diào)試！</p><p>　　方案3：機(jī)構(gòu)復(fù)雜，能準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)送料，需要的動(dòng)力輸入很大，該機(jī)

13、構(gòu)可以暫歇，與進(jìn)料機(jī)構(gòu)的銜接經(jīng)過簡(jiǎn)單調(diào)試即可實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　2.2.2.3 選擇：綜合分析，選擇方案1，只要將進(jìn)料機(jī)構(gòu)做稍微的調(diào)整，加快進(jìn)料速度，提高小球在滑塊中的速度，即可克服送料不太準(zhǔn)確的缺點(diǎn)。</p><p>　　2.2.3檢測(cè)機(jī)構(gòu)：</p><p>　　2.2.3.1方案比較：</p><p>　　方案1：凸輪+滑道機(jī)構(gòu)

14、 方案2：槽輪+擺桿機(jī)構(gòu)</p><p>　　2.2.3.2 分析：</p><p>　　方案1：該機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)潔，但是并不能滿足任務(wù)要求，因?yàn)榻∩砬虻闹睆较嗖畈淮?，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，容易使直徑小的球進(jìn)入大的滑道，產(chǎn)生分檢不準(zhǔn)確。因?yàn)榍蚴苤亓Χ侣?，?dāng)直徑大的球沒有進(jìn)入相應(yīng)的滑道，需要凸輪將其推入相應(yīng)的滑道時(shí)，等待的時(shí)間過長(zhǎng)！整個(gè)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(jī)構(gòu)，增加行程，這樣使得整個(gè)機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)、制造、安裝復(fù)雜，機(jī)器的維護(hù)、保養(yǎng)困難！</p><p>　　方案2：用槽輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)撥片，球在撥片暫停的時(shí)間里實(shí)現(xiàn)找正位置、檢測(cè)、下落等過程，但是當(dāng)直徑較大的球在直徑較小的空上方時(shí)，因?yàn)榍虻闹睆较嗖畈淮?，球?huì)卡在孔里，使得撥片無法推動(dòng)小球到下一個(gè)孔進(jìn)行檢測(cè)，則需要推出機(jī)構(gòu)將卡在空中的小球推出。要想順利的完成任務(wù)，則軸只能沿著一個(gè)固定的方

16、向轉(zhuǎn)動(dòng)！</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(dòng)一頂出機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)任務(wù)要求。因?yàn)榍蛑豢赡芸ㄔ谥睆綖棣?2或Φ44的孔，故只需要在Φ42和Φ44孔下方加入球的頂出機(jī)構(gòu)即可，考慮到凸輪的設(shè)計(jì)制造比較復(fù)雜，同時(shí)兩頂出機(jī)構(gòu)要求的動(dòng)作完全同步，所以將兩個(gè)頂出機(jī)構(gòu)連在一個(gè)機(jī)架上，用一個(gè)凸輪帶動(dòng)。</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(jī)構(gòu)：</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(jī)械手</b></p><p>　　2.2.4.2分析：</p><p>　　方案1：機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)將小球的垂直方向的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成水平方向的運(yùn)動(dòng)，減少了小球接料時(shí)的沖擊，能與分檢機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)較好的銜接，不需要?jiǎng)恿Φ妮斎?，減少了原動(dòng)機(jī)的負(fù)荷。</p><p>　　方案2：雖然能實(shí)現(xiàn)任務(wù)要求

19、，但是機(jī)構(gòu)復(fù)雜，中間實(shí)現(xiàn)機(jī)械手開合的凸輪設(shè)計(jì)制造復(fù)雜。</p><p>　　2.2.4.3選擇：方案1</p><p>　　2.3最終機(jī)構(gòu)方案的組合：</p><p>　　2.4最終選定機(jī)構(gòu)組合簡(jiǎn)圖：</p><p>　　3.傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算：</p><p>　　3.1減速裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算：</p>&

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

21、>　　電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)，也可以用周轉(zhuǎn)輪系實(shí)現(xiàn)，考慮到整個(gè)減速器的體積盡量小，選擇使用周轉(zhuǎn)輪系，考慮到設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單，采用二級(jí)減速i=72=9×8</p><p>　　查找相關(guān)資料，設(shè)計(jì)出的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖為：</p><p>　　各個(gè)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(jí)減速機(jī)構(gòu)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(jí)減速機(jī)構(gòu)iⅡ= =8</p><p>　　實(shí)現(xiàn)了整個(gè)減速裝置的減速比為72的要求，因?yàn)辇X輪的模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，查找相關(guān)國(guó)標(biāo)，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(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算：</p><p>　　要滿足設(shè)計(jì)動(dòng)力傳動(dòng)要求，所需的槽輪機(jī)構(gòu)為四

24、槽外槽輪機(jī)構(gòu)，槽輪的四槽均勻分布，撥盤的轉(zhuǎn)速N1=20r/min，所以撥盤的轉(zhuǎn)動(dòng)周期T1=3s,槽輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期T=12s</p><p>　　槽輪的分度轉(zhuǎn)位時(shí)間tf=1/4×3=0.75s,停歇的時(shí)間td=3-0.75=2.25</p><p>　　因?yàn)椴圯喌乃牟劬鶆蚍植?，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(guān)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(jī)構(gòu)原理圖為：</b></p><p>　　3.3凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算：</p><p>　　凸輪的工作要求：凸輪將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過滑塊與連桿轉(zhuǎn)變成推出機(jī)構(gòu)的往復(fù)擺動(dòng)，推出機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)（向前擺動(dòng)推出卡在孔里的球→暫停→向后擺動(dòng)→暫停對(duì)球進(jìn)行直徑檢測(cè)→向前擺動(dòng)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(zhuǎn)動(dòng)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(zhuǎn)動(dòng)360/3=120°，根據(jù)設(shè)計(jì)需要與幾何關(guān)系相協(xié)調(diào)可知：頂出機(jī)構(gòu)要將小球頂起，頂出機(jī)構(gòu)需要擺動(dòng)45°，凸輪推動(dòng)滑塊的行程h=42mm,當(dāng)頂出機(jī)構(gòu)將小球頂起后，撥片推動(dòng)小球滾動(dòng)到小球剛好完全離開檢測(cè)孔撥片需要轉(zhuǎn)動(dòng)35°，耗時(shí)t==s,凸輪需要轉(zhuǎn)動(dòng)=35°

28、，此時(shí)為凸輪的遠(yuǎn)休止角Φ0，給定凸輪推程轉(zhuǎn)角Φ1=175°，凸輪的回程轉(zhuǎn)角Φ2=120°，凸輪的近休止角Φ3=360°-175°-120°-35°=30°，所以頂出機(jī)構(gòu)往回?cái)[動(dòng)耗時(shí)th==1s ,頂出機(jī)構(gòu)往前擺動(dòng)耗時(shí)tq==1.458s ,頂出機(jī)構(gòu)近休耗時(shí)ts==0.25s</p><p>　　撥桿與凸輪相協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)時(shí)間循環(huán)圖為：</p&g

29、t;<p>　　凸輪的推程采用余弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律：s=(0Φ1)</p><p>　　凸輪的回程采用等加速、等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律：</p><p>　　等加速段運(yùn)動(dòng)規(guī)律，s=Φ0+Φ1+-)2 (Φ0+Φ1Φ0+Φ1+)</p><p>　　等減速段運(yùn)動(dòng)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(jì)算機(jī)，得到凸輪的輪廓曲線為：</p><p><b>　　計(jì)算機(jī)凸輪分析：</b></p><p>　　該凸輪的的動(dòng)力通過槽輪機(jī)構(gòu)的撥盤軸用齒輪分出。</p&

31、gt;<p>　　3.4分動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算：</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)需要與幾何關(guān)系相協(xié)調(diào)，取槽輪機(jī)構(gòu)撥盤回轉(zhuǎn)軸與凸輪回轉(zhuǎn)軸中心距為L(zhǎng)1=344mm由設(shè)計(jì)過程可知，要求凸輪的轉(zhuǎn)向與槽輪機(jī)構(gòu)撥盤的轉(zhuǎn)向一致，考慮到設(shè)計(jì)、制造的方便，選用3個(gè)參數(shù)一樣的標(biāo)準(zhǔn)齒輪，所以齒輪的分度圓直徑d=342/2=172mm，因?yàn)辇X輪的模數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，查表選用第一系列模數(shù)m=4,則齒輪的相關(guān)參數(shù)為：</p>

32、<p>　　齒數(shù)z=172/4=43 齒頂高h(yuǎn)a=ha*m=4mm 齒根高h(yuǎn)f=(ha*+hc*)m=5mm 齒全高h(yuǎn)=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(dòng)裝置設(shè)計(jì)計(jì)算：</p><p>

34、　　曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為進(jìn)料機(jī)構(gòu)，不需要與分檢機(jī)構(gòu)有嚴(yán)格的傳動(dòng)比，而且曲柄的回轉(zhuǎn)中心與槽輪機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)中心距離較遠(yuǎn)，故選擇用帶傳動(dòng)，因?yàn)闄z測(cè)球的速度為3s/個(gè)，考慮到摩擦的因素，所以送球的速度略大于3s/個(gè)即可，所以選擇主動(dòng)帶輪直徑為30mm,從動(dòng)帶輪直徑為24，傳動(dòng)比i=30/24=1.25，所以曲柄的轉(zhuǎn)速為N=1.25×20=25r/min，考慮到平帶容易打滑，故選擇V帶傳動(dòng)，因?yàn)閂帶為標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)設(shè)計(jì)需要與幾何關(guān)系可知，曲柄回轉(zhuǎn)

35、中心與槽輪撥盤回轉(zhuǎn)中心的距離為L(zhǎng)3=686mm,</p><p>　　所需帶長(zhǎng)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇帶長(zhǎng)為1600mm</p><p>　　帶傳動(dòng)工作一段時(shí)間之后，帶會(huì)變得松弛，又所選的標(biāo)準(zhǔn)帶長(zhǎng)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(jiǎn)圖：</b></p><p>　　將傳動(dòng)系統(tǒng)與機(jī)構(gòu)幾何連接起來，考慮到整個(gè)減速裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)需要油潤(rùn)滑，將整個(gè)傳動(dòng)裝置裸露在空氣中容易受到腐蝕，灰塵等渣滓的存在也會(huì)影響減速裝置的工作狀況，為了讓減速裝置的裝配維護(hù)、維修方便，將減速裝置用一個(gè)箱體零件裝起來，只留出動(dòng)力輸入軸與動(dòng)力輸出軸，用兩個(gè)聯(lián)軸器將減速裝置與電動(dòng)機(jī)、槽輪撥盤的轉(zhuǎn)動(dòng)軸相連接！</p

37、><p>　　傳動(dòng)裝置與分檢機(jī)構(gòu)組合簡(jiǎn)圖為：</p><p><b>　　4.致謝：</b></p><p>　　整個(gè)課程檢驗(yàn)了我們平時(shí)學(xué)習(xí)的效果，同樣也融入了學(xué)以致用的原則，開始拿到課程設(shè)計(jì)題目根本不知道如何下手，周圍的同學(xué)、朋友給了我不少幫助，自己才逐漸弄清方向！做課程設(shè)計(jì)的這一段時(shí)間，讓我明白合作的重要性，大家集思廣益對(duì)一個(gè)問題總能給出多種解

38、決的辦法，從中進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮Y選與整合從而得出最優(yōu)解，在這個(gè)過程里我們又將所學(xué)到的知識(shí)強(qiáng)化了！</p><p>　　能夠完成這份課程設(shè)計(jì)，我要衷心的感謝我們小組的每一位成員，雖然這份課程設(shè)計(jì)還存在這樣或那樣的問題，但是當(dāng)我們就一個(gè)問題需要解決的時(shí)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(gè)方面提出自己解決問題的辦法，常常為了一個(gè)問題的數(shù)據(jù)計(jì)算而熬夜，當(dāng)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，我們都盡可能的

39、考慮到每一個(gè)工作的細(xì)節(jié)，讓設(shè)計(jì)和方案盡可能的完美！在我們思維陷入盲區(qū)時(shí)，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(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 呂庸厚、沈愛紅. 組合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用創(chuàng)新. 機(jī)械工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[2] 鄒慧君、殷鴻梁. 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用創(chuàng)新.