1、機械原理課程設計計算說明書設計題目：健身球檢驗分類機 院 校：武漢大學東湖分校工學院專 業：機械設計制造及其自動化班 級：2005級（1）班設 計 者：方旭東學 號：200504035040指導老師：張 榮日 期：2009年1月6日目 錄設計任務書·····························&#

2、183;··············設計方案說明··································&#

3、183;·······一、設計要求·········································&#

4、183;二、方案確定··········································三、功能分解·····&#

5、183;····································四、選用機構············&#

6、183;·····························五、機構組合設計···················

7、···················六、運動協調設計·····························

8、3;········七、圓柱直齒輪設計····································八、方案評價···&

9、#183;······································參考文獻··········

10、83;····································設計小結·············

11、;··································方案設計說明一.設計要求 設計健身球自動檢驗分類機，將不同直徑尺寸的健身球按直徑分類。檢測后送入各自指定位置，整個工作過程（包括進料、送料、檢測、接料）自動完成。健身球直徑范圍為4046mm

12、，要求分類機將健身球按直徑的大小分為三類。1. 40第一類422. 42<第二類443. 44<第三類46電機轉速：720r/min，生產率（檢球速度）20個/min。二.方案確定 初選了三種設計方案，如下：方案一：方案二：方案三：方案三：(方案評分標準，由好到差依次為3，2，1分)方案鏈長效率價格重量總分一21227二13318三33129比較：方案一為整體布局最小，傳動平穩，而且可以實現較大的傳動比，但是工作時間長，接料機構不易控制，功率損失大，很不經濟。方案二布局比較小，但傳動效率低，傳動不精確，所以一般不采用。方案三布局一般，但只需用一臺電機和一臺減速器，傳動效率好，較平穩

13、，加工比較方便，且適合長期的工作環境。最終確定方案三。三.功能分解送料機構：健身球通過一細長管道逐個落到與滑道固連的平臺上。同時，由電動機帶動的一系列齒輪經過變速后帶動左側的平底直動從動件凸輪機構，使得與平底固連的推桿每隔一段時間就可將健身球推向滑道。由滑道傳送。分料機構：該裝置由一根傳動軸將三個固連在一起互為120°的轉頁和一個直齒錐齒輪連接在一起，轉頁與錐齒輪的次序為從上到下。分料槽由護沿圍著，以防止健身球隨著轉頁轉動時候滾落。將護沿形成的寬度為50mm的滾道分成三個互為120°的區域。各區域內分料槽寬度設計為42mm，44mm，46mm。入料口開在寬度為42mm分料槽

14、護沿處。分別各分料槽下設收容器，分別接直徑小于42mm，44mm和46mm的球。轉頁轉速= rad/s。 四.選用機構送料機構：根據動作要求，由于機構要具有停歇功能，且要進行運動變換，固選擇對心平底推桿盤形凸輪機構。分料機構：由工藝動作可得，該機構選用齒輪機構。五.機構組合設計1. 組合方式為使機構能夠順利工作，采用串聯的結構組合。2. 機構傳動比計算1）送料機構第一級：皮帶傳動 i0=2第二級：直齒圓柱齒輪傳動 i1=3第三級：直齒圓柱齒輪傳動 i2=3第四級：直齒圓錐齒輪傳動 i3=22）分料機構第四級：直齒圓錐齒輪傳動 i3=23）齒輪設計直齒輪設計：齒輪編號齒數模數齒頂高齒根高分度圓齒

15、頂圓齒根圓直齒輪134222.5647259直齒輪2108222.5116220111直齒輪334222.5647259直齒輪4108222.5116220111錐齒輪設計：齒輪編號齒數分錐角錐齒輪51826.57°錐齒輪63663.43°錐齒輪71826.57°錐齒輪83663.43°4) 凸輪設計根據已知的運動規律及凸輪基本尺寸，用解析法設計直動平底推桿盤形凸輪機構的凸輪輪廓曲線，并用計算機校核凸輪運動的位移，速度，加速度。推桿進程電機驅動，回程用彈簧驅動。凸輪轉一周所需時間3s，角速度= rad/s,推程運動角=150°，遠休止角=30&

16、#176;，回程運動角=120°，近休止角=60°，推桿行程h=40mm，基圓半徑取=80mm。凸輪的運動規律為簡諧運動：推程時運動方程：回程時運動方程：凸輪相應位移，速度，加速度計算：在O360°的范圍內每隔30°給一個角度值進行計算。下表中為相應位移，速度，加速度，及凸輪輪廓線的坐標值。轉角0°10°20°30°40°50°位移s00.2190.8651.9103.3095速度v00.0910.1780.2580.3260.380加速度0.0190.0190.0180.0160.0100.0

17、06轉角60°70°80°90°100°110°位移s6.9108.95511.04513.0901516.691速度v0.4170.4360.4360.4170.3800.326加速度0.002-0.002-0.006-0.010-0.016-0.018轉角120°130°140°150°150°180°位移s18.09019.13519.7812020速度v0.2580.1780.09100加速度-0.016-0.018-0.019-0.0190轉角180°19

18、0°200°210°220°230°位移s2019.65918.66017.0711512.588速度v0-0.142-0.274-0.388-0.475-0.530加速度-0.030-0.029-0.026-0.021-0.015-0.008轉角240°250°260°270°280°290°位移s107.41252.9301.3400.341速度v-0.548-0.530-0.475-0.388-0.274-0.142加速度00.0080.0150.0210.0260.029轉角3

19、00°300°360°位移s00速度v00加速度0.0300位移、速度、加速度與角度的關系如下：六.運動協調設計凸輪轉角0°150°150°180°180°300°300°360°送料機構快進休止快退休止分料機構單步進旋轉七.直齒圓柱齒輪設計（在此僅計算第二級齒輪，所用公式及圖表均出自機械設計）1.齒輪的材料，精度和齒數選擇因傳遞功率不大，轉速不高，材料按表7-1選取，都采用45號鋼，鍛選項毛坯，大齒輪、正火處理，小齒輪調質，均用軟齒面。齒輪精度用8級，輪齒表面精糙度為Ra1.6，軟齒

20、面閉式傳動，失效形式為占蝕，考慮傳動平穩性，齒數宜取多些，取Z1=34 則Z2= i Z1=3×34=1082.設計計算。（1）設計準則，按齒面接觸疲勞強度計算，再按齒根彎曲疲勞強度校核。（2）按齒面接觸疲勞強度設計，由式（7-9）T1=9.55×106×P/n=9.55×106×5.42/384=134794 N·mm由圖7-6選取材料的接觸疲勞，極限應力為 HILim=580MPa HILin=560MPa由圖 7-7選取材料彎曲疲勞極陰應力 HILim=230MPa HILin=210MPa應力循環次數N由式（7-3）計算 N1

21、=60n, at=60×(8×360×10)=6.64×109 N2= N1/u=6.64×109/2.62=2.53×109 由圖7-8查得接觸疲勞壽命系數； ZN1=1.1 ZN2=1.04 由圖7-9查得彎曲； YN1=1 YN2=1 由圖7-2查得接觸疲勞安全系數： SFmin=1.4 又YST=2.0 試選Kt=1.3 由式(7-1)(7-2)求許用接觸應力和許用彎曲應力 將有關值代入式(7-9)得 則V1=(d1tn1/60×1000)=1.3m/s (V1Z1 /100)=1.3×(34/100)m/

22、s=0.44m/s查圖7-10得Kv=1.05 由表7-3查和得KA=1.25.由表7-4查得K=1.08.取K=1.05.則KH=KAKvKK=1.42 ,修正 則 m=d1/Z1=1.96mm 由表7-6取標準模數：m=2mm(3) 計算幾何尺寸D1=mZ1=2×34=68mm D2=mZ1=2×108=216mm a=m(Z1Z2)/2=142mm b=ddt=1×68=68mm 取 B2=65mm 則 B1=B2+5=70mm3.校核齒根彎曲疲勞強度由圖7-18查得， YFS1=4.1， YFS2=4.0 取Y=0.7由式(7-12)校核大小齒輪的彎曲強度. 八方案評價運動精確性:由于齒輪設計和凸輪設計都是按