吉林大学机械原理课程设计说明书——健身球

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1、吉林大学机械原理课程设计说 明书一一健身球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、结果-要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（4046mm ）,经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类机的电动机转

2、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 40mm 42mm 中球 42mm 44mm 大球 44mm 46mm 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、结果要编写设计说明书一份2、机械系统

3、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/mi n2.2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：主要设计计算过程主要结果设计计算说明书2.3执行机构的选择送料机构：曲柄滑块机构wws wwzl该送料机构仅采用了曲柄滑块机构，较凸轮机构省去了弹簧

4、，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:i要设计计算过程机械运动方案简图:结果1-电动机直齿圆锥齿轮 脣放犬用的导轨渭块2. 15-皮带轮3. 12. 13、14-直齿齿轮5-曲柄滑块（送料）7-wm块4回位弹簧10-滚子从动件11-凸轮ZZZ2XZ/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。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

5、100140 200240360检测机构休升程休升程休回程止止止送料机构回程推程、各主要机构的运动、动力分析与设计33.1检测机构一一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 4mn，则滑块每次位移均为50mm滑块在竖直轨道内的总升程为:h (8 42 6 44 4 46) cos30 173.205mm放大机构的比例为1:4，故滚子从动件的升程为:h h /4 43.3mm取偏心距e=10mm许用压力角a =30 。从动件运动规律可选用余弦加速度运动规律，

6、取推程角60 ,共两段；回程角0=120 ,共一段;休止角s=40 ,共三段。h f/F S -1 COS(4 0)S 1 cos(2 0)ds h sin( d 4 00)(00)彳dS h sin( d 2 00)(00)2 2.d s h.2 / 2COs() d 4 0 02 2d s h.2 Q 2COs() d 2 0 0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flds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:ds 32.475sin3s 10.825(1 cos3 )所以由压力角公式:ds/d e2 2 etan,s

7、. r0经试验，当r 50mm时，tan325sin31059.815 10.825 cos3令tan 0得:27.59360故，当 27.593时,max 20.81 30满足题目要求2）对于回程，带入数据得:空32.475s in?d2s 21.65(1 cos3)所以由压力角公式:丄ds/d etan2 2s r e经试验，当r 50mm时，32.475si n310tan 2 370.65 21.65 cos 32令tan 0得:51.75120故，当 27.593时,满足题目要求综上，凸轮基圆半径可以取0max50mm29 30主要设计计算 过程主要结果凸轮机构设计图:herrmax

8、43.310105030 29 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 H 50mm，偏心距e 20mm，极位夹角20，行程比系数K1801801.25 1.3，许用压力角550妙柱柄 为避杆B为滑块压力角在B处最大OBB 中，COS202Lob LobLbb H解得Sa obb23mm1 sin 20 Lob2Lab 59mmLob Lbb e最大压力角:max arcsine Laarcsin20 23 46.79Lab59满足条件：max 55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vR3P14故只需量取厂丨厂：距离即可得出速度大

9、小由Adams仿真得到速度一一转角图像如下计算说明书过主要设计计算要程结果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 ，贝y：n12n4 n5 52r / minn11400r / mi n总传动比：ii,i226.92ni2115 乙4 乙2皮带轮和齿轮设计：咕2 26.92r2 Z3 Z13取：r15 3r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i齿3 5 , i前i3,14乙441 3.15Z313Z1253 c ”i13,122.79Z1319i3,141.13i13,12i实际r15Z14Z12341

10、5326.392Z3Z131319i后，则：且：则实际传动比:|实际I理论传动比误差100%|理论|26.39 -26.9226.92100%1.97%2% ,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2皮带轮15皮带轮半径50150皮带轮及各齿轮设计结果:模数(m/mm)齿数个）分度圆直径（d/mi n）压力角（a/ ）齿轮33267820齿轮1438224620齿轮1333811420齿轮12310631820锥齿轮4、53206020（2）变位齿轮的设计取减速器中的一对减速齿轮：齿轮3 （标号号2）其中：m=3mm , z126 ,Z282 ,20正常齿制：ha*0.25

11、对于齿轮3：最小变位系数xminhazmin(zminz1)17 26170.529对于齿轮4：最小变位系数xmin*ha (ZminZ1)zmin17 82173.8241）和齿轮14 （标主要设计计算 过程主要结果标准中心距:m(zi Z2)162mm标准压力角:20取实际中心距:a 165mm22.69由中心距与啮合角的关系：a cosa cos由无侧隙啮合方程:inv2(xi x2)tan invZ1 Z2所以:(invtan )invx1x2inv2ta n(Zi Z2)1.058Xi.530由 i3,14寻3，查选择变位系数界限图可得:X2.528均满足:Xmin中心距变动系数:a

12、 a 165 162,1齿顶高变动系数:xiX2y 0.058ha14.42mm则齿顶高:ha(ha)mha24.41mm2.16mm齿根高:hf(hax)mhf22.17mm58mm齿全高:ha hfh258mmd178mm分度圆直径:mzd2246mm主要设计计算 过程主要结果齿顶圆直径:da d 2hada186.84mmda2254.82mmdfi73.68mm齿根圆直径:df d 2hfdf2241.67mmdb173.30mm基圆直径:dbcosdb2231.16mmSi5.87mm分度圆齿厚:2xmta n分度圆齿槽宽:齿距:节圆直径:齿顶圆压力角:5.87mm2xmta ndb

13、/cosarccosra3.55mme2P1P2d1d2tantan3.56mm42mm42mm79.45mm250.55mma1a20.640.46+N(tana1 tan)z2(ta na2 tan ).43故满足tan0.421.2的设计要求主要设计计算 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。