健身球自動分類機說明書張培嘉

目錄第一章設(shè)計題目 31.1設(shè)計題目 31.2背景及意義 3第二章機械系統(tǒng)的方案擬定 32.1工作原理確定 32.1.1功能分解 32.1.2功能邏輯圖 32.2執(zhí)行構(gòu)件及其運動設(shè)計 42.2.1進料與送料 42.2.2檢驗分類與按類存放 62.3原動機的選擇 72.4執(zhí)行構(gòu)件的運動協(xié)調(diào)性（運動循環(huán)圖）設(shè)計 82.5機構(gòu)選型及組合 82.5.1根據(jù)工藝過程確定執(zhí)行構(gòu)件的運動形式 82.5.2根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件的運動形式選擇機構(gòu) 82.6方案評價及優(yōu)選 9第三章相關(guān)機構(gòu)的尺度綜合 93.1凸輪機構(gòu)的設(shè)計 93.1.1送料凸輪和分類Ⅱ凸輪的設(shè)計 93.2減速裝置的尺寸設(shè)計 113.2.1皮帶傳送 123.2.2齒輪系傳動 12第四章機械系統(tǒng)的運動簡圖繪制及相關(guān)性能分析或說明 134.1運動方案簡圖 134.2健身球檢驗分類機工作原理 144.2.1健身球檢驗分類機工作流程 144.3健身球檢測分類機分析與評價 154.3.1健身球分類機優(yōu)點 154.3.2健身球分類機缺點 154.3.3健身球分類機的改進 15第五章課程設(shè)計體會及建議 15參考文獻 16附圖……………..17第一章設(shè)計題目1.1設(shè)計題目1、健身球自動分類機總功能要求將不同直徑的健身球按直徑分類存放。2、工作原理及工藝動作分解提示健身球自動分類機的功能是將不同直徑的健身球按直徑分類，并送到各指定位置，整個工作過程（包括進料、送料、分類、按類存放）自動完成。3、原始數(shù)據(jù)和設(shè)計要求健身球直徑范圍為ф40～ф46mm，要求分類機將健身球按直徑的大小分為三類：第一類：40≤ф≤42；第二類：42<ф≤44；第三類：44<ф≤46。生產(chǎn)率（分類速度）20個/min。1.2背景及意義由于人工分類不同直徑的健身球比較麻煩，考慮到工作人員測量直徑十分不方便，為了將不同直徑的健身球按直徑分類存放，我們設(shè)計這個健身球自動分類機，能夠自動將不同直徑的球分類存放，很大程度上提高了工作人員的效率。第二章機械系統(tǒng)的方案擬定2.1工作原理確定2.1.1功能分解1.進料功能2.送料功能3.自動分類功能4.按類存放功能2.1.2功能邏輯圖健身球自動檢驗分類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2.2執(zhí)行構(gòu)件及其運動設(shè)計2.2.1進料與送料（1）進料機構(gòu)料斗的設(shè)計要考慮落料是否順暢，由于健身球的材質(zhì)是石料，所以我們設(shè)計的料斗采用了錐形漏斗形料斗。此料斗唯一會造成的堵塞的現(xiàn)象是兩、三個球在同一平面內(nèi)。如圖：但由于石料球自身重力與機器的微小震動，加上出現(xiàn)這種絕對同平面的概率甚微，因此只要設(shè)計好料斗的斜度就不會產(chǎn)生堵塞狀況。料斗斜度的設(shè)計要根據(jù)球的直徑和重量來計算。計算如下：f=uFN+TcosθFN=mgcosθ+TsinθF=mgsinθF>fmgsinθ>umgcosθ+uTsinθ+TcosθT>mgSinθ>u(cosθ+sinθ)+cosθ即(sinθ-cosθ)/(cosθ+sinθ)>uθ>45°其中m為球的質(zhì)量u為石料與鐵的摩擦系數(shù)T是球與球之間的擠壓力所以將料斗的斜度設(shè)計為45度時即可保證球下落，堵塞的概率很小很小。當然不能保證100%的順暢，如下圖所示（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)。2.2.2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φ44及以上的健身球會卡住，而無法實現(xiàn)分類，故選方案二。在方案二的撥片在轉(zhuǎn)動中，依次將小球推入料道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，最后檢測大球。料道相應尺寸大小如下表：料道1料道2料道3料道直徑（mm）424446另外，接料盤的直徑為150mm，放置孔的直徑是40mm。2.3原動機的選擇型號額定功率滿載轉(zhuǎn)速電壓Y132S-63KW960r/min380v2.4執(zhí)行構(gòu)件的運動協(xié)調(diào)性（運動循環(huán)圖）設(shè)計電機電機減速1減速1減速2減速2減速3減速3運動分支運動分支分類撥片的轉(zhuǎn)動分類撥片的轉(zhuǎn)動送料滑塊的間隙往復運動機構(gòu)流程圖機構(gòu)流程圖運動循環(huán)圖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，它作間歇往復直線運動；檢驗分類功能的執(zhí)行構(gòu)件是撥片分類，直接用齒輪進行控制。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）分類撥片是勻速轉(zhuǎn)動，直接利用齒輪傳動控制即可2.6方案評價及優(yōu)選功能元功能分解（匹配的機構(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的間隙往復運動凸輪機構(gòu)連桿機構(gòu)凸輪+連桿機構(gòu)分類撥片的勻速運動帶傳動齒輪傳動蝸桿傳動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。第三章相關(guān)機構(gòu)的尺度綜合3.1凸輪機構(gòu)的設(shè)計3.1.1送料凸輪的設(shè)計計算結(jié)果：推程角回程角遠休止角近休止角行程基圓180108363610090《機械原理》教材92頁，根據(jù)工程實踐的經(jīng)驗，推薦推程的許用壓力角為：移動推桿［α］＝３０°～３８°；當要求凸輪尺寸盡可能小時，可?。郐粒荩剑矗怠悖赃x定推桿壓力角［α］＝３０°．r0e=0s=h滾子半徑為9(2)凸輪的繪制3.2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)。3.2.1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=960r/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與皮帶2的轉(zhuǎn)速與半徑成反比：=(2)（同理帶輪3與帶輪4之比等于半徑的反比）3.2.2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與帶輪3同軸傳動，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)的相應參數(shù)如下：表：皮帶輪參數(shù)帶輪1帶輪2皮帶輪1直徑（mm）75224皮帶輪2直徑（mm）125250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13202575/齒輪232050150/齒輪33202060/齒輪432080240/齒輪53203090/齒輪63203090/第四章機械系統(tǒng)的運動簡圖繪制及相關(guān)性能分析或說明4.1運動方案簡圖4.2健身球檢驗分類機工作原理4.2.1健身球檢驗分類機工作流程直徑大于42mm的健身球會在撥片的撥動下進入第下一個軌道孔健身球在滑塊推動的作用下由導軌進入分料盤電機通過變速器帶動凸輪推動健身球料槽中的小球在重力的直徑大于42mm的健身球會在撥片的撥動下進入第下一個軌道孔健身球在滑塊推動的作用下由導軌進入分料盤電機通過變速器帶動凸輪推動健身球料槽中的小球在重力的作用下滾入帶凹槽的導軌中將待測健身球放入料槽中直徑大于直徑大于44mm的健身球會在撥片的撥動下進入第下一個軌道孔，直至健身球進入最后一個軌道孔不同類型的健身球沿各自的軌道進入不同的收集箱中不同類型的健身球沿各自的軌道進入不同的收集箱中4.3健身球檢測分類機分析與評價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）調(diào)整送料口的角度，很大程度上減小健身球互相卡住的機率；（4）傳送帶靠摩擦力工作，傳動平穩(wěn)，噪聲小。4.3.2健身球分類機缺點（1）由于機構(gòu)簡單，故精確度不高；（2）不適用于高速分類。4.3.3健身球分類機的改進（1）可通過增加震動器使得球在送料口不會卡??；（2）使用摩擦系數(shù)較小的導軌，提高選擇精度。第五章課程設(shè)計體會及建議機械原理課程設(shè)計就快結(jié)束了，雖然只有在課后才抽出時間來，但是在這次課程設(shè)計過程中，我們學到