健身球分类机

第一章设计题目一、设计要求1.1功能要求具体设计要求如下：健身球检验分类机能够实现进球、送球、检测球、接球的一体化功能。健身球自动检验分类机，将不同直径尺寸的健身球（石料）按直径分类。健身球直径范围为ф40～ф46mm，要求分类机将健身球按直径的大小分为三类。1.ф40mm≤第一类≤ф42mm2.ф42mm第二类≤ф44mm3.ф44mm第三类≤ф46mm1.2工作原理健身球检验分类机的工作原理是由进料机构、送料机构、检验机构、接料机构以及电动机组成。进料机构是持定量的健身球，以直线、间歇的运动过程进球；送料机构是在往复直线运动过程中，运用曲柄滑块或者凸轮推杆是健身球能持续定量的进入工作台相对应的小槽内，让健身球每6秒钟进入一个，使工作持续稳定进行；检验机构是由上往下直径分别为42mm、44mm、47mm小槽，根据小球能通过而大球不能通过的原理，健身球先通过直径为40-42mm的第一个孔，如果不能滚入，则通过直径为42-44mm的第二个孔和直径为44—46mm的第三个孔，依次类推，直至用检验机构来完成对所有球的检验和分离；接料机构是在运用接球通道将分类掉下来球通过滚槽进入指定的装置，然后再用接球仪器将球接住。1.3功能逻辑图二、执行构件及其运动设计2.1进料与送料（1）进料机构如上图所示为漏斗形状的进料机构，槽体上安装有一个振荡器,槽体高度h，可根据待测球数量适度调整。槽壁的倾斜角度为α，其对槽体和健身球的受力情况有较大的影响。如果α角度过大，则健身球整体向下的压力不足，影响了传递的连续性；如果α角度过小，则球之间互相压力增大，健身球流动性下降。所以，4530。我们取α=35°健身球自动检验分类1.进料功能2.送料功能3.自动分类功能4.按类存放功能对于导管直径d，为了保证良好的流动性d应该大于最大球的直径，并保证mm2~1的盈余空间；但也不宜过大，过大尺寸的直径d容易造成球体之间的相互摩擦力增加，造成导管的堵塞。考虑到待测球在漏口堵塞情况，设置了如下图所示的振荡器装置：为了防止料槽中，健身球堵塞，本装置使用了如上图所示的解卡振荡器。本振荡器使用电动机2来带动偏心轮1转动，由于偏心轮质心偏离转动中心，因此产生振动的效果。把解卡振荡器安装于料槽壁上带动料槽振动，使料槽中健身球的流动性得到加强，很大程度的减小了健身球被卡住的几率。（2）送料机构方案一、四连杆机构方案二、对心凸轮滑块机构以上两种方案都同样能完成工作任务，但前者有急回特性，有冲击，而后者若采用摆线或五次多项式运动规律，则可避免冲击，并且结构更为简单，便于设计，杆件少，功能损失更少。所以我们选用后者，即对心凸轮滑块机构。2.2检验分类与按类存放（1）检验分类机构方案一：方案二：理论上，两种方案都可以实现健身球自动检验分类的功能，但实际上方案一在料道1处，直径在φ44及以上的健身球会卡住，而无法实现分类，故选方案二。在方案二的检料箱体中，设有待测球出口料道1、料道2、料道3，料道顺序为尺寸从小到大依次设置，小球先检测，接着检测中球，大球直接滚出，为了使球能够快速稳定地经过料道尺寸检测，设计轨道与水平夹角为：β=10°料道相应尺寸大小如下表：料道1料道2料道3料道直径（mm）444648设置滑块轨道有关尺寸为：其中，1h是滑块１的行程，mmhhh60321444hmm425hmm另外，在滑块2的前端，留有在mm5的距离，考虑到健身球的形状以及其重力作用的因素，其能够按照预想的路程进行检料。（2）按类存放装置如下图所示：2.3原动机的选择方案号电动机转速（r/min）生产率（检球速度）（个/min）A1440202.4执行构件的运动协调性（运动循环图）设计2.5机构选型及组合2.5.1根据工艺过程确定执行构件的运动形式送料功能的执行构件是滑块1，它作间歇往复直线运动；检验分类功能的执行构件是滑块2和滑块3，它们都作间歇往复直线运动。2.5.2根据执行构件的运动形式选择机构（1）送料滑块1的间歇往复移动，可选凸轮机构，连杆机构，凸轮+连杆机构等。（2）分类滑块2的间歇往复运动，可选凸轮机构，连杆机构，凸轮+连杆机构等。（3）分类滑块3的间歇往复运动，可选凸轮机构，连杆机构，凸轮+连杆机构等。减速2减速3减速1运动分支分类滑块3的间隙往复运动分类滑块2的间隙往复运动送料滑块1的间隙往复运动电机2.6方案评价及优选功能元功能分解（匹配的机构）123减速1带传动齿轮传动蜗杆传动减速2带传动齿轮传动蜗杆传动减速3带传动齿轮传动蜗杆传动送料滑块1的间隙往复运动凸轮机构连杆机构凸轮+连杆机构分类滑块2的间隙往复运动凸轮机构连杆机构凸轮+连杆机构分类滑块2的间隙往复运动凸轮机构连杆机构凸轮+连杆机构如上表格所示的粗黑体的功能综合，即为设计的最佳方案。2.7结果分析根据实践经验，在推程时，许用压力角的值对于移动从动件，=30°～38°。在回程时，对于力封闭的凸轮，这时使从动件运动的是封闭力，不存在自锁的问题，故可采用较大的压力角，通常取=70°～80°。并且，最大压力角max，因此，我们可以取=30°，＇=70°。从上面的调试结果可知，升程29max=30°，回程最大压力角max=70°，且没有运动失真的现象，故满足设计的要求。2.8减速装置的尺寸设计本分类装置采用上图所示的减速器，由传送带和齿轮系构成的减速装置。其中一对齿轮的传动比是有限的，由于本装置需要较大的传动比，固采用轮系来实现。2.8.1齿轮系传动带轮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，齿轮4与直齿锥同轴连接，根据齿轮系传动原理有：433423211221zznnnnzznnnnzzzzzzrz(3)由上式可得：42231104zzrzzrnnz(4)2.8.2皮带传送如图所示为皮带减速机构，带轮1连接原动件转速为0n=1440r/min的交流电动机，皮带2连接齿轮系中的齿轮1，皮带1的半径为1r，皮带2的半径为2r，根据皮带传动原理有：1rn=0n(1)皮带1与皮带2的转速与半径成反比：21rrnn=12rr(2)2.8.3直齿锥齿轮直齿轮4与直齿锥齿轮5、凸轮7、凸轮8同轴传动，直齿锥齿轮5与直齿锥齿轮6垂直啮合，直齿锥齿轮6与凸轮9同轴连接，根据齿轮传动原理有：5zn=4zn(5)6zn=5zn(6)由凸轮9与直齿锥齿轮同轴传动有：69znn(7)根据提供的原动件转速为0n=1440r/min的交流电动机与课程设计要求，在0n的前提下，设计机器的生产率为20个/min,设计的凸轮滑块结构实现凸轮转动一圈完成一个健身球的检测，可以得到凸轮9的转速为：sradrnnn/323020min/20987同时，齿轮4与凸轮7和凸轮8是同轴传动，故sradnnnz/32874则sradrn/48301440min/14400根据公式(4)可以得出：sradzzrzzrnzzrzzrnz/4842231104223114因此由上两式可以得出:721422311zzrzzr根据1比72的比例关系，我们选取适当的皮带轮半径和齿轮齿数721313181422311zzrzzr故我们得出:128rr,123zz,343zz考虑到齿轮大小与传动的合理性，经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下：表：皮带轮参数带轮1带轮2皮带轮半径（mm）30240表：各齿轮参数模数(mm)压力角(°)齿数(个)直径(mm)分锥角(°)齿轮13202060/齿轮232060180/齿轮33202060/齿轮432060180/直齿锥5，63204012090三、机械系统的运动简图绘制及相关性能分析或说明3.1运动方案简图注：1,2,3,4—直齿轮5，6—锥齿轮7，8，9—凸轮10—弹簧11—推杆12—振荡器13—进料槽14—料槽15，16—推杆17，18，19—收集箱3.2健身球检验分类机工作原理3.2.1健身球检验分类机工作流程4.3.1健身球分类机优点（1）设计结构简单，能耗低；（2）设计制造简单；（3）使用解卡振荡器，很大程度上减小健身球互相卡住的机率；（4）传送带靠摩擦力工作，传动平稳，噪声小。将待测健身球放入料槽中料槽中的小球在振荡器的作用下滚入带凹槽的导轨中电机通过变速器带动凸轮滑块9推动健身球健身球在滑块1推动的作用下由导轨进入第一个检料装置口直径大于42mm的健身球被滑块2顶出由导轨滚入第二个检料装置口不同类型的健身球沿各自的轨道进入不同的收集箱中直径大于44mm的健身球被滑块3顶出进入导轨3.3.2健身球分类机缺点（1）由于机构简单，故精确度不高；（2）振荡器的使用加剧了健身球之间的相互碰撞，同时使机械运转的噪音加大；（3）不适用于高速分类。3.3.3健身球分类机的改进（1）可通过精确的调整解卡振荡器的频率，从而减小噪音；（2）使用摩擦系数较小的导轨，提高选择精度。