目录
第一章总论及设计要求
1、1设计要求 (2)
1、2功能分解 (2)
第二章机构的选用
2、1 进料机构 (3)
2、2 检验机构 (4)
2、3分离机构 (5)
2、4 传动方案的拟定 (6)
第三章减速装置的尺寸设计
3、1皮带传动计算 (8)
3、2齿轮传动计算 (8)
3、3 其中一对齿轮的详细计算 (10)
第四章机构运动方案简图
4、1机构运动方案简图 (11)
4、2方案的讨论 (13)
第一章总论及设计要求
1、1 设计要求
计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。
检测后送入各自指定位置，整个工作过程（包括进料、送料、检测、接料）自动完成。
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：ф40≤第一类≤ф42；
ф42<第二类≤ф44；
ф44<第三类≤ф46三类。
要求使用转速720 r/min的电动机, 并使生产率（检球速度）达到10个/min.
1、2功能分解
为完成健身球分类过程，需实现下列运动功能要求
(1)进料是一个往复运动过程，因此需要设计相应的进料机构。
(2)要将球据直径大小分类，就必须抓住直径不同这一特点设计一个检验机构。
(3)检验之后还得将球分离开来，因此又必须设计一个分离机构。
第二章机构的选用
机构的选用
2、1 进料机构
设计要点：按照设计要求，健身球必须是按一定速度进行检验，其中不可有卡球和球被提前检验的情况。
方案1：采用如图的装置，主要有进料槽、凸轮机构组成。
让球不断的下落，滑块把球送入指定的位置。
图形如下。
方案2：主要由进料槽1和拨盘2组成。
当球从进料槽中不断的落下来时，进料槽的口宽大小要稍大于46 mm。
当拨盘逆时针转动，把球有序而限量的输送进去，这样也不会卡在那里。
2、2 检验机构
设计要点：根据设计要求，健身球要按照指定条件被精确、顺利的分类，其中不可出现误分、卡球现象，检验过程中尽量减少撞击，以保证机构的寿命。
方案1：检验机构除了能够识别球的大小之外没有任何要求，对此我们可以设计一个首段直径为46mm，中间段直径为44mm，末段直径为42mm的圆形平级递减的半圆形轨道，然而为了不让前面所检验的球阻挡后面球的路径，于是我们又在首、中段相交略偏上和中、末段相交略偏上的地方分别开一个槽，为分离机构能够顺利将球分开做好准备，这个机构有着结构简单、但不好控制。
图形如下：
方案2：
如下图，构件1为未封顶的圆柱形机架，在底圆沿着筒壁开槽，使其边沿距离圆筒壁距离依次为42mm、44mm和47mm。
检验机构中底圆1加工后俯视图形如下图（底盘）。
（开槽不可从进料口开始，这是避免出现连续小球时，小球都掉入槽下而达不到指定检验效率。
）检验球从送料口送入后，被推入槽中，如果球小于槽的宽度将会槽中掉落，从而达到检验分类的目的。
因为各级宽度的槽从小到大依级连接，避免了球被卡在槽中无法往下推现象和因变速而撞击
其他构件的缺点，而且在球的检验分类过程中，球受到的是滚动摩擦，阻力较小且匀速运动，功耗更低。
这个机构有着结构简单、且易于加工制造的优点。
因此它成为我的检验机构的首选。
2、3分离机构
设计要点：根据设计要求，分离机构要能顺利的将分好的球送走，避免卡球从而影响效率。
1）偏心轮与抓钩连接的组合机构。
这种机构可以完成分离球这一动作，但它一般只用端点处，而在此设计的分离机构中，需要一个在中间的分离机构。
2）几字形与抓钩连接的组合机构。
不仅能够完成分离的动作，还能够满足在中间工作这一点。
而且该机构便于加工，成本较低。
2、4 传动方案的拟定
设计要点：根据设计要求，传动机构要能实现规定的传动比，并能最大程度的减少摩擦损耗，再从可换性、经济方面考虑所选传动机构。
进料机构、检验机构、分离机构的分析及拟定如上。
整个机器的传动过程为：电动机传出最初的转速之后用皮带轮连接，皮带轮再与减速装置连接，减速装置用齿轮传动比来实现，减速装置同轴带动拨盘运动从而检验分离健身球。
本分类装置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，所以共分为5级进行降速。
常见传动机构相关资料
第三章减速装置的尺寸设计
3、1皮带传送：
电动机的传动，皮带传动比起齿轮传动相比具有成本低、噪声小、传动平稳、且易于更换的特点。
由于第一级传动的速度比较大，对传动构件的磨损比较严重，更有一点是齿轮加工非常困难，因此我选择皮带传动作为第一级传动。
如图所示为皮带减速机构，带轮1连接原动件转速为0n =720r/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： 1r n =0n (1)
皮带1与皮带2的转速与半径成反比：
21r r n n =1
2
r r (2) 3、2齿轮系传动
如上图所示，带轮2与齿轮1同轴传动，由上各齿轮啮合关系，再根据齿轮系传动原理有：
⎪⎪⎪⎪⎪
⎪⎪⎪⎩⎪
⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪
⎨⎧=======8
7786765565
443342
3
21
12z z n n n n z z n n n n z z n n n
n z z n n z z z z z z z z z z z z z z (3)
根据提供的原动件转速为0n =720r/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10个/min,设计的检验拨盘转动1圈完成2
个健身球的检测，根据1比144的比例关系，由上式可得：
144
1z r z r 8642275311=z z z z z z (4)
为了能尽量减少齿轮的损耗，各组传动比尽量不用整数比且单级的传动比尽量不要太大，所以选取适当的皮带轮半径和齿轮齿数为：
4
151
27151617151581z r z r 8
642275311⨯⨯⨯⨯=z z z z z z （5） 考虑到齿轮大小与传动的合理性，各级传动比应从小到大依次变换，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：
皮带轮参数
带轮1 带轮2
皮带轮半径（mm ）
50 80
各齿轮参数
模数(mm) 压力角(°) 齿数(个) 直径(mm) 分锥角(°)
齿轮1 2 20 21 42 / 齿轮2 2 20 45 90 / 齿轮3 2 20 20 40 / 齿轮4 2 20 64 128 / 齿轮5 2 20 20 40 / 齿轮6 2 20 70 140 / 直齿锥7 2 20 20 40 90 直齿锥8
2
20
75
150
90
3.3 其中一对齿轮的详细计算 选齿轮1、齿轮2进行分析。
模数m=1m =2m = 2 ;压力角α=α1=α2= 20°
渐开线标准圆柱直齿轮齿顶高系数*
a h =1 ; 顶隙系数*c =0.25
传动比21i =
1
2z z n n =
21z z =7
15
1
如上，选着齿轮1、2齿数分别为1z =21、2z =45。
第四章机构运动方案简图
4.1机构运动方案简图
方案一：
电机经一个减速器之后通过皮带带动连有齿轮和分离机构的轴一起转动。
齿轮1将转动传递给同一水平面的齿轮2，再由齿轮2传递给同一水平面的齿轮3，而齿轮3则带动圆柱凸轮机构转动，使滑块左右做往复运动，从而将漏斗中的健身球间断性地一个一个地推入检验轨道中。
而分离机构将在检验导轨中做去行程抓钩抬高，而回行程顺轨道返回以完成将球抓回这一动作，若轨道中有球被拦住，则将被抓钩在回程中抓回到侧边的轨道中。
整个机构综合完成对健身球的检验和分离。
机构的简图如下所示：
方案二：
电机经齿轮减速变向之后，通过与齿轮8相连的轴带动检验分离机构中的拨盘转动，此处拨盘既起到进料的作用，而且转动过程中一直推动检验球，防止了检验球被卡在检验槽中。
检验过正中，直径小于检验槽的球将从槽中落下，在各级检验槽正下方分别安装有承接落球的接料槽（本应有三个接料槽，但因难以在简图中全部画出，所以只画其一示意），从而达到分离的目的。
4、2 方案的讨论
方案一：该方案由于分离机构在分离球的过程中，球的运动有一段是水平的，因此整个设计中分离机构、三个齿轮的轴心线都必须在同一水平面上，这样整个机构所占的空间较大，而且机构运动较复杂，工艺生产较难。
方案二：该方案巧妙的把送料机构和检验分类机够结为一体，节省了一定材料成本，其检验机构采用了旋转的布局，使空间得到更充分的利用。
不足之处在于，减速机构分级较多，如果能用上周转轮系取代可能会使机构更简洁。
综
合而言，不仅达到了按一定生产率自动检验分离健身球的目的，而且此方案机构简单，易于工艺生产。
通过以上两方案的优缺点分析，方案二能实现指定功能之外，有结构相对更简单、所占空间更小、耗能更少更经济、制造工艺更简单等优点，所以确定方案二为最终方案。