广西科技大学
机械原理课程设计说明书
设计题目：健身球检验分类机
学院：汽车与交通学院
专业：车辆工程
班级：车辆111
设计者：*****
学号：*****
指导老师：*****
2013年7月5日
目录
第一章设计要求
1.1设计题目 (2)
1.2 设计任务 (2)
1.3 设计提示 (3)
第二章方案的选定
2.1 解题思路 (3)
2.2 不同方案的对比 (3)
第三章传动方案
3.1传动方案的拟定及电动的选择 (6)
第四章主要执行结构方案设计
4.1 进料机构 (12)
4.2 测健身球直径 (13)
4.3 送料机构 (13)
4.4 接料机构 (13)
4.5 工作原理以及工艺动作流程图 (14)
课程设计的感受 (14)
参考文献： (15)
第1章设计要求
1.1 设计题目
（1）设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。

（2）健身球直径范围为φ40~46mm，要求分类机将健身球按直径的大小分为三类。

（3）直径范围在φ40~42mm的为第一类，直径范围在φ42~44mm的为第二类，直径范围在φ44~46mm的为第三类。

其他技术要求见表1：
表1 健身球分类机设计数据
1.2 设计任务
(1)健身球检验分类机一般至少包括凸轮机构、齿轮机构在内的两种机构。

(2)设计传动系统并确定其传动比分配。

(3)绘制健身球检验分类机的机构运动方案简图。

(4)绘制凸轮机构设计图（包括位移曲线、凸轮轮廓线和从动件的初始位置）。

要求确定运动规律，选择基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径，确定凸轮廓线。

(5)设计计算其中一对齿轮机构。

(6)编写设计计算说明书。

(7)学生可进一步完成：凸轮的数控加工、健身球检验分类机的计算机演示验证等。

表2为设计任务分配表。

表2 设计任务分配表
1.3 设计提示
健身球自动检验分类机是创造性较强的一个题目，可以有多种运动方案实现。

一般的思路在于：
1.球的尺寸控制可以靠三个不同直径的接料口实现。

例如：第一个接料口直径为42mm，中间接料口直径为44mm，而第三个接料口直径稍大于46mm。

使直径小于（等于）42mm的球直接落入第一个接料口，直径大于42mm的球先卡在第一个接料口，然后由送料机构将其推出滚向中间接料口。

以此类推。

2.球的尺寸控制还可由凸轮机构实现。

3.此外，需要设计送料机构、接料机构、间歇机构等。

可由曲柄滑块机构、槽轮机构等实现。

第二章方案的选定
2.1 解题思路
（1）进料是一个间歇往复运动过程，因此用凸轮机构、四杆机构和圆柱凸轮机构可以设计出相应的进料机构。

（2）题目要求根据球的直径不同分类，那就捉住直径的不同设计分类机构进行分类。

（3）根据测出的直径，设计一个分离机构，从而进行分类。

2.2 不同方案的对比
方案一
方案一：此方案是通过圆柱凸轮机构把健身球从进料口送入到检验机构，当健身球直径为小于42mm时，就掉入1号滑道，再由滑道送入到接球装置；当球直径大于42mm时，凸轮带动推杆将球向上顶，以免卡在槽口，然后再由旋转叶片将球推到2号验料槽口，当球符合尺寸要求（42~44mm）时，将进入2号滑道送进接球装置；当球直径大于44mm时，凸轮带动推杆将球上顶，再通过旋转叶片将球推到3号槽口，然后从3号滑道进入接球装置。

方案二
方案二：此方案是通过圆柱凸轮机构把健身球从进料口送入到检验机构，当健身球被送入验球口道后，凸轮推动微型开关与健身球相接触，通过测压测量健身球直径，然后感应器做出一些列分析，当健身球的直径符合第一类（小于42mm），感应器控制1号滑道开关，1号滑道仓门向上打开，健身球通过推杆向下传送，使健身球通过变道进入1号滑道，从1号滑道送入到接球装置；当健身球的直径符合第二类（42~44mm），感应器控制2号滑道开关，2号滑道仓门向上打开，健身球通过推杆向下传送，使健身球通过变道进入2号滑道，从2号滑道送入到接球装置；当健身球的直径符合第三类（大于44mm），
健身球沿原轨道进入3号滑道，送入到接球装置。

对比结果：方案一是通过健身球的重力，在直径与槽口直径相同或小于槽口时，可通过。

虽然有推杆向上顶防止健身球卡在槽口叶片无法推动小球，但是靠重力吃饭总有失效的时候，而且装置构造复杂，制造比较繁琐。

相对方案一而言，方案二采取了比较智能的方法，是结构简单化，通过电子检测直径进行智能分类，符合现在化的要求，简化了设备，从而制造容易，成本低。

所以方案二比较可行，比较有优势。

第三章传动方案
3.1传动方案的拟定及电动的选择
（1）皮带轮
如图所示为皮带减速机构，带轮1连接原动机的转速为n0=720r/min的交流电电动机，皮带轮2连接减速箱，皮带轮1的半径为R1，皮带轮2的半径为R2，根据皮带传动原理有：
n1 = n0
皮带1与皮带2的转速与半径成反比：
n1/n2 = R2/R1
总图中所示，皮-1的传动比为：N1/N2 =3
所以n2=240r/min
皮-2，皮-3的传动比均为1
（2）减速箱
如上图所示，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，根据齿轮系
传动原理有：
(3)直齿锥齿轮：
如图所示，直齿轮4与皮-2，皮-3，凸轮-1同轴传动，直齿锥齿轮5与皮-3同轴传动，直齿锥5与直齿锥6啮合传动，根据齿轮系传动原理有：
根据提供的原动件转速为n0=720r/min的交流电动机与课程设计要求，在n0的前提下，设计机器的生产率为10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2的转速为：
同时，齿轮4与皮-3是同轴传动，故
变速箱根据1比16的比例关系，我们选取适当的皮带轮半径和齿轮齿数
故我们得出:
《如上图》
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表1、表2：
表1 皮带轮参数
表2 各齿轮参数
——模数（mm）压力角（°）齿数（个）分度圆直径（mm）分锥角（°）
齿轮1 5 20 20 100 /
齿轮2 5 20 80 400 /
齿轮3 5 20 20 100 /
齿轮4 5 20 80 400 /
直齿轮5,6 5 20 40 200 90 （4）凸轮设计：
凸轮运动方式如下图
第四章主要执行结构方案设计
4.1 进料机构
其主要有进料槽、凸轮机构组成。

当健身球不断的从进料槽中进入时，运用凸轮机构，用滑块间歇的让球进入，以不至于无法控制球的进入，最终球顺着右边的壁做自由落体运动,落在指定位置。

4.2 测健身球直径
当健身球进入预定检测位置后，刚好凸轮将微动开关推向球，测出球的直径后通过感应器进行分析归类，控制借料机构变道仓门的开关。

此微懂开关设有双重弹簧，防止凸轮卡住不能运动造成机器的损坏。

4.3 送料机构
当微动开关检测完健身球直径后，凸轮控制推杆下降，使健身球下降进入接料机构。

4.4 接料机构
健身球进入接料轨道，在感应器控制下，按照开关开合进行变道进入接收滑道，通过接收减速带滑入包装盒进行包装。

4.5 工作原理以及工艺动作流程图
持定量健身球，以直线、间歇的进球。

定量进球
课程设计的感受
经过了两个星期的课程设计使我深刻地体会了首次设计的艰辛。

_ 课程设计始的第一天，我一点也不知道改干什么，对于自己所按排到的课题一点思路也没有。

而且在设计过程中所遇到的一系列的问题都要通过自己的积极思考和查找资料去解决，由于目前所学的知识还十分的有限所以显的特别的困难，有的时候其实自己已经作出了错误的设计却不知道。

在老师指导下才能把错误改正过来。

通过本次机械原理课程设计，对机械刚刚有些概念的我来说是受益非浅。

不仅运用了机械原理的一些基础知识外，还加深了对专业知识的理解和掌握.让我真真体会到了说和动手做是存在很到的距离的。

在以后的工作中，要动手做才会有更大的收获。

在设计的过程中，由于没有学过画图软件，使我更加难上加难。

在设计的同时还要边学画图，所以花的时间就更多，而且有些图不能准确的表示出来。

这是我此次设计中存在的最大问题。

不过经过这些天的努力，工作算是成功完成。

机械原理作为机械类专业的最基本的基础课程，是一门传统的基础学科，内容丰富，涉及面广，是一切机械制造的基础，对于机械类专业的我们必须学好这门课程才能在机械领域生存。

参考文献：
[1]裘建新主编的《机械原理课程设计》.北京:高等教育出版社，2010
[2]孙桓陈作模葛文杰主编的《机械原理》北京：高等教育出版社，2006。