1、第一章 設(shè)計題目1、 設(shè)計要求1.1功能要求具體設(shè)計要求如下：健身球檢驗分類機能夠?qū)崿F(xiàn)進球、送球、檢測球、接球的一體化功能。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。健身球直徑范圍為4046mm，要求分類機將健身球按直徑的大小分為三類。 1. 40 mm第一類42 mm 2. 42 mm 第二類44 mm 3. 44 mm 第三類46 mm1.2工作原理健身球檢驗分類機的工作原理是由進料機構(gòu)、送料機構(gòu)、檢驗機構(gòu)、接料機構(gòu)以及電動機組成。進料機構(gòu)是持定量的健身球，以直線、間歇的運動過程進球；送料機構(gòu)是在往復(fù)直線運動過程中，運用曲柄滑塊或者凸輪推桿是健身球能持續(xù)定量的進入工作

2、臺相對應(yīng)的小槽內(nèi)，讓健身球每6秒鐘進入一個，使工作持續(xù)穩(wěn)定進行；檢驗機構(gòu)是由上往下直徑分別為42mm、44mm、47mm小槽，根據(jù)小球能通過而大球不能通過的原理，健身球先通過直徑為40-42mm的第一個孔，如果不能滾入，則通過直徑為42-44mm的第二個孔和直徑為4446mm的第三個孔，依次類推，直至用檢驗機構(gòu)來完成對所有球的檢驗和分離；接料機構(gòu)是在運用接球通道將分類掉下來球通過滾槽進入指定的裝置，然后再用接球儀器將球接住。1.3功能邏輯圖 健身球自動檢驗分類1.進料功能2.送料功能3.自動分類功能4.按類存放功能二、執(zhí)行構(gòu)件及其運動設(shè)計2.1進料與送料（1）進料機構(gòu) 如上圖所示為漏斗形狀的進

3、料機構(gòu)，槽體上安裝有一個振蕩器,槽體高度h，可根據(jù)待測球數(shù)量適度調(diào)整。槽壁的傾斜角度為，其對槽體和健身球的受力情況有較大的影響。如果角度過大，則健身球整體向下的壓力不足，影響了傳遞的連續(xù)性；如果角度過小，則球之間互相壓力增大，健身球流動性下降。所以，。我們?nèi)?=35對于導(dǎo)管直徑d，為了保證良好的流動性d應(yīng)該大于最大球的直徑，并保證的盈余空間；但也不宜過大，過大尺寸的直徑d容易造成球體之間的相互摩擦力增加，造成導(dǎo)管的堵塞。 考慮到待測球在漏口堵塞情況，設(shè)置了如下圖所示的振蕩器裝置：為了防止料槽中，健身球堵塞，本裝置使用了如上圖所示的解卡振蕩器。本振蕩器使用電動機2來帶動偏心輪1轉(zhuǎn)動，由于偏心輪質(zhì)

4、心偏離轉(zhuǎn)動中心，因此產(chǎn)生振動的效果。把解卡振蕩器安裝于料槽壁上帶動料槽振動，使料槽中健身球的流動性得到加強，很大程度的減小了健身球被卡住的幾率。（2）送料機構(gòu)方案一、四連桿機構(gòu) 方案二、對心凸輪滑塊機構(gòu) 以上兩種方案都同樣能完成工作任務(wù)，但前者有急回特性，有沖擊，而后者若采用擺線或五次多項式運動規(guī)律，則可避免沖擊，并且結(jié)構(gòu)更為簡單，便于設(shè)計，桿件少，功能損失更少。所以我們選用后者，即對心凸輪滑塊機構(gòu)。2.2檢驗分類與按類存放（1）檢驗分類機構(gòu) 方案一： 方案二： 理論上，兩種方案都可以實現(xiàn)健身球自動檢驗分類的功能，但實際上方案一在料道1處，直徑在44及以上的健身球會卡住，而無法實現(xiàn)分類，故選方

5、案二。在方案二的檢料箱體中，設(shè)有待測球出口料道1、料道2、料道3，料道順序為尺寸從小到大依次設(shè)置，小球先檢測，接著檢測中球，大球直接滾出，為了使球能夠快速穩(wěn)定地經(jīng)過料道尺寸檢測，設(shè)計軌道與水平夾角為：=10料道相應(yīng)尺寸大小如下表：料道1料道2料道3料道直徑（mm）444648設(shè)置滑塊軌道有關(guān)尺寸為：其中，是滑塊的行程， mmmm另外，在滑塊2的前端，留有在的距離，考慮到健身球的形狀以及其重力作用的因素，其能夠按照預(yù)想的路程進行檢料。（2）按類存放裝置 如下圖所示： 2.3原動機的選擇 方案號電動機轉(zhuǎn)速（r/min）生產(chǎn)率（檢球速度）（個/min）A1440202.4執(zhí)行構(gòu)件的運動協(xié)調(diào)性（運動循

6、環(huán)圖）設(shè)計電機減速1減速2減速3運動分支分類滑塊3的間隙往復(fù)運動分類滑塊2的間隙往復(fù)運動送料滑塊1的間隙往復(fù)運動2.5機構(gòu)選型及組合2.5.1根據(jù)工藝過程確定執(zhí)行構(gòu)件的運動形式送料功能的執(zhí)行構(gòu)件是滑塊1，它作間歇往復(fù)直線運動；檢驗分類功能的執(zhí)行構(gòu)件是滑塊2和滑塊3，它們都作間歇往復(fù)直線運動。2.5.2根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件的運動形式選擇機構(gòu)（1）送料滑塊1的間歇往復(fù)移動，可選凸輪機構(gòu)，連桿機構(gòu)，凸輪+連桿機構(gòu)等。（2）分類滑塊2的間歇往復(fù)運動，可選凸輪機構(gòu)，連桿機構(gòu)，凸輪+連桿機構(gòu)等。（3）分類滑塊3的間歇往復(fù)運動，可選凸輪機構(gòu)，連桿機構(gòu)，凸輪+連桿機構(gòu)等。2.6方案評價及優(yōu)選 功能元功能分解（匹配的機

7、構(gòu)）123減速1帶傳動齒輪傳動蝸桿傳動減速2帶傳動齒輪傳動蝸桿傳動減速3帶傳動齒輪傳動蝸桿傳動送料滑塊1的間隙往復(fù)運動凸輪機構(gòu)連桿機構(gòu)凸輪+連桿機構(gòu)分類滑塊2的間隙往復(fù)運動凸輪機構(gòu)連桿機構(gòu)凸輪+連桿機構(gòu)分類滑塊2的間隙往復(fù)運動凸輪機構(gòu)連桿機構(gòu)凸輪+連桿機構(gòu)如上表格所示的粗黑體的功能綜合，即為設(shè)計的最佳方案。 2.7結(jié)果分析根據(jù)實踐經(jīng)驗，在推程時，許用壓力角的值對于移動從動件，=3038。在回程時，對于力封閉的凸輪，這時使從動件運動的是封閉力，不存在自鎖的問題，故可采用較大的壓力角，通常取=7080。并且，最大壓力角，因此，我們可以取=30，=70。從上面的調(diào)試結(jié)果可知，升程=30，回程最大壓力

8、角=70，且沒有運動失真的現(xiàn)象，故滿足設(shè)計的要求。2.8減速裝置的尺寸設(shè)計 本分類裝置采用上圖所示的減速器，由傳送帶和齒輪系構(gòu)成的減速裝置。其中一對齒輪的傳動比是有限的，由于本裝置需要較大的傳動比，固采用輪系來實現(xiàn)。2.8.1齒輪系傳動帶輪2與齒輪1同軸傳動，齒輪1與齒輪2嚙合傳動，齒輪2與齒輪3同軸傳動，齒輪3與齒輪4嚙合傳動，齒輪4與直齒錐同軸連接，根據(jù)齒輪系傳動原理有： (3)由上式可得： (4)2.8.2皮帶傳送如圖所示為皮帶減速機構(gòu)，帶輪1連接原動件轉(zhuǎn)速為=1440r/min的交流電動機，皮帶2連接齒輪系中的齒輪1，皮帶1的半徑為，皮帶2的半徑為，根據(jù)皮帶傳動原理有：= (1)皮帶1

9、與皮帶2的轉(zhuǎn)速與半徑成反比：= (2)2.8.3直齒錐齒輪直齒輪4與直齒錐齒輪5、凸輪7、凸輪8同軸傳動，直齒錐齒輪5與直齒錐齒輪6垂直嚙合，直齒錐齒輪6與凸輪9同軸連接，根據(jù)齒輪傳動原理有：= (5)= (6)由凸輪9與直齒錐齒輪同軸傳動有： (7)根據(jù)提供的原動件轉(zhuǎn)速為=1440r/min的交流電動機與課程設(shè)計要求，在的前提下，設(shè)計機器的生產(chǎn)率為20個/min,設(shè)計的凸輪滑塊結(jié)構(gòu)實現(xiàn)凸輪轉(zhuǎn)動一圈完成一個健身球的檢測，可以得到凸輪9的轉(zhuǎn)速為：同時，齒輪4與凸輪7和凸輪8是同軸傳動，故 則 根據(jù)公式(4)可以得出：因此由上兩式可以得出:根據(jù)1比72的比例關(guān)系，我們選取適當(dāng)?shù)钠л啺霃胶妄X輪齒數(shù)

10、故我們得出:,考慮到齒輪大小與傳動的合理性，經(jīng)過比較設(shè)計皮帶傳動結(jié)構(gòu)與齒輪系傳動結(jié)構(gòu)的相應(yīng)參數(shù)如下： 表：皮帶輪參數(shù)帶輪1帶輪2皮帶輪半徑（mm）30240表： 各齒輪參數(shù)模數(shù)(mm)壓力角()齒數(shù)(個)直徑(mm)分錐角()齒輪13202060/齒輪232060180/齒輪33202060/齒輪432060180/直齒錐5，63204012090三、機械系統(tǒng)的運動簡圖繪制及相關(guān)性能分析或說明3.1運動方案簡圖注：1,2,3,4直齒輪 5，6錐齒輪7，8，9凸輪 10彈簧 11推桿12振蕩器13進料槽 14料槽15，16推桿 17，18，19收集箱3.2健身球檢驗分類機工作原理3.2.1健身球檢驗分類機工作流程 直徑大于44mm的健身球被滑塊3頂出進入導(dǎo)軌不同類型的健身球沿各自的軌道進入不同的收集箱中直徑大于42mm的健身球被滑塊2頂出由導(dǎo)軌滾入第二個檢料裝置口健身球在滑塊1推動的作用下由導(dǎo)軌進入第一個檢料裝置口電機通過變速器帶動凸輪滑塊9推動健身球料槽中的小球在振蕩器的作用下滾入帶凹槽的導(dǎo)軌中將待測健身球放入料槽中4.3.1健身球分類機優(yōu)點（1）設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，能耗低；（2）設(shè)計制造簡單；（3）使用解卡振蕩器，很大程度上減小健身球互相