1、 吉 林 大 学设 计 计 算 说 明 书设计题目 健身球自动检验分类机设计汽车工程 学院 车辆工程专业421201 班设 计 者 张思涛 学号 42120126指导教师_2014 年 12 月 20 日设 计 计 算 说 明 书主 要 设 计 计 算 过 程 主要结果1、设计过程1.1 工作原理及已知条件该机的功能是将直径大小不等的健身球（ ） ，经m460过送球机构间歇地把球送至尺寸检测工位，由检测机构将三种尺寸的球一个不漏地分别检测出来，最后经分类接球机构将三种尺寸的球分别装入各自的存放处，完成一个自动检测运动循环。健身球自动检验分类机应有以下几个工艺动作：送料检测 接料健身球自动检验分
2、类机的电动机转速为 1400r/min，捡球速度为每分钟 52 个，分检健身球的三种尺寸为：小球中球 大球 m4240m442m464要求送料滑块的行程 H50mm，此分检机应为纯机械式的1.2 设计任务按工艺动作要求拟定总体机械运动方案简图和直线式运动循环图按三种工艺动作要求对送料结构、检测机构、接料机构进行选型、并排出功能、工艺动作及执行机构框图按给定的电动机转速和执行机构的运动参数算出总的传动比，然后拟定机械传动系统方案在 A2 图纸上画出机械运动方案简图和直线运动循环图对送料机构进行尺寸设计计算设 计 计 算 说 明 书主 要 设 计 计 算 过 程 主要结果编写设计说明书一份2、机械
3、系统的选择2.1 原动机的选择健身球自动检验分类机的原动机应使用 220V 交流电动机，并且其转速可调节并设定在 1400r/min2.2 传动机构的选择根据要求，该传动机构的减速器装置中第一级减速用皮带，第二、三级减速用齿轮，通过该装置将电动机转速降下来。由于该装置需要较大的传动比，故采用轮系来实现减速。在传递运动中，因检测机构和送料机构的两传动轴互相垂直，又因在检测过程中需要送料与检测同步，故在此采用一堆传动比为 1 的直齿圆锥齿轮。传动机构简图如下：设 计 计 算 说 明 书主 要 设 计 计 算 过 程 主要结果2.3 执行机构的选择送料机构：曲柄滑块机构该送料机构仅采用了曲柄滑块机构
4、，较凸轮机构省去了弹簧，并且具有急回特性，故选用此机构简单方便也可达到推送小球目的。检测机构：设 计 计 算 说 明 书主 要 设 计 计 算 过 程 主要结果机械运动方案简图：设 计 计 算 说 明 书主 要 设 计 计 算 过 程 主要结果将滑块的上表面制成斜面与检测通道倾斜角度一致，通道入口处倒圆角防止卡球。用凸轮机构实现休止通道检测并采用放大机构减小升程从而减小压力角。2.4 机械运动方案简图的拟定健身球自动检验分类机的功能、工艺动作及执行机构框图。设 计 计 算 说 明 书主 要 设 计 计 算 过 程 主要结果机械系统的运动循环图： 转角0 40 100 140 200 240 3
5、60检测机构 休止 升程 休止 升程 休止 回程送料机构 回程 推程3、各主要机构的运动、动力分析与设计3.1 检测机构凸轮机构的设计为了达到题目要求，凸轮机构的转速为 52r/min,斜通道与水平面夹角为 30,为使滑块每次运动到休止经历的位移相等，设计三个斜通道壁厚从上至下分别为 8mm、6mm、4mm，则滑块每次位移均为 50mm，滑块在竖直轨道内的总升程为：mh 205.173cos)466428( 放大机构的比例为 1:4，故滚子从动件的升程为：mh3.4/取偏心距 e=10mm,许用压力角=30。从动件运动规律可选用余弦加速度运动规律，取推程角 ,共两段；回程角60=120,共一段
6、；休止角 =40,共三段。0 s)cos(140hs )cos(120h)in(0d)(0)in(0d)0)cos(402h )cos(20hs设 计 计 算 说 明 书主 要 设 计 计 算 过 程 主要结果设 计 计 算 说 明 书主 要 设 计 计 算 过 程 主要结果设 计 计 算 说 明 书主 要 设 计 计 算 过 程 主要结果1）对于推程，代入数据得： 3sin475.2ds)co1(8.0所以由压力角公式： 20/tanersd经试验，当 时， mr50 3cos85.1.590in473t令 得： tan602故，当 时， 593.27 .max满足题目要求2）对于回程，带入
7、数据得： 23sin475.ds)co1(6.2s所以由压力角公式： 20/tanersd经试验，当 时， mr50 23cos65.1.700in4.3tan令 得： tan.51故，当 时， 593.27 3029max满足题目要求综上，凸轮基圆半径可以取 r50设 计 计 算 说 明 书主 要 设 计 计 算 过 程 主要结果凸轮机构设计图：h e r 0r max43.3 10 10 50 30 29设 计 计 算 说 明 书主 要 设 计 计 算 过 程 主要结果3.2 送料机构曲柄滑块机构的设计（1）确定滑块行程 ，偏心距 ，极位夹角mH50me20，行程比系数 ，许用压力角20
8、3.15.18K5最大压力角在 处B在 中， ,O BOBL20cos2HBeLS BBBO 210sin1解得： mLA23mLA59最大压力角： 79.46530arcsinarcsinxABOe满足条件： 5max设 计 计 算 说 明 书主 要 设 计 计 算 过 程 主要结果（2）由速度瞬心法可以得出滑块速度 143Pv故只需量取 距离即可得出速度大小1314由 Adams 仿真得到速度转角图像如下设 计 计 算 说 明 书主 要 设 计 计 算 过 程 主要结果3.3 减速机构齿轮传动（1）总传动比计算已知健身球检验分类机每分钟检球 52 个，电动机转速1400r/min，则： m
9、in/52412 rnni/0r总传动比： 92.612,1ni皮带轮和齿轮设计： 92.61324215, zri取： 3215r则齿轮传动比大于 8，应选用图示两级传动，根据要求：齿轮传动比 ， ，53齿i 后前 i则： 1.4314,3zi79.25132,1i且： 2,4,3.ii则实际传动比： 39.261543134215 zri实 际 %7.1092.6-%0理 论 理 论实 际传 动 比 误 差 i2% ,符合设计要求 设 计 计 算 说 明 书主 要 设 计 计 算 过 程 主要结果皮带轮及各齿轮设计结果：皮带轮 2 皮带轮 15 皮带轮半径 50 150模数(m/mm) 齿
10、数(z/个) 分度圆直径(d/min)压力角(/)齿轮 3 3 26 78 20齿轮 14 3 82 246 20齿轮 13 3 38 114 20齿轮 12 3 106 318 20锥齿轮4、53 20 60 20（2）变位齿轮的设计取减速器中的一对减速齿轮：齿轮 3（标号 1）和齿轮14（标号 2）其中：m=3mm , , ,261z82z0正常齿制： ， *ha5.0*c对于齿轮 3：最小变位系数 529.0176)(min*in zhax对于齿轮 4：最小变位系数 824.317)(min*in zhax设 计 计 算 说 明 书主 要 设 计 计 算 过 程 主要结果标准中心距： m
11、za162)(1标准压力角： 20取实际中心距： a165由中心距与啮合角的关系： coscs由无侧隙啮合方程： invzxinvta)(221)ta(i所以： 058.1)(tn2211 zivix由 ，查选择变位系数界限图可得：314,3i均满足： minx中心距变动系数： 136215ay齿顶高变动系数： 08.21yx则齿顶高： mha)(*齿根高： xcf)(*齿全高： hfa分度圆直径： mzd69.2530.1x28mha42.1f6.1mh7258.162md7142设 计 计 算 说 明 书主 要 设 计 计 算 过 程 主要结果齿顶圆直径： had2齿根圆直径： ff基圆直
12、径： cosdb分度圆齿厚： tan2xms分度圆齿槽宽： te齿距： mp节圆直径： cos/bd齿顶圆压力角： abrcos由重合度计算公式： )tan(t)tan(t21221 zz4.0t故满足 的设计要求2.1mda84.61252f.731d642mb0.132s87.512me.31562p4.91m2d5.710264.tan1243.1设 计 计 算 说 明 书主 要 设 计 计 算 过 程 主要结果4.设计感想通过本次机械原理课程设计，我综合运用了机械原理课程所学知识，在健身球自动检验分类机设计中综合使用了曲柄滑块机构、凸轮机构、齿轮机构，对这些机构的设计有了更加深刻的印象，同时也弥补了机械原理课程中知识离散的缺陷，形成了作为一个设计者应有的设计思路，基本掌握了设计方法。此外，由于能力有限，未能完全制作出所设计机构 Adams仿真，只做出了凸轮机构、曲柄滑块机构仿真。这使我更加认识到虚拟仿真技术在机械设计中的重要地位和作用，以后应该多加学习。
