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遥控无极球

更新时间:2007-10-20:  来源:毕业论文
机械设计课程设计设计报告_遥控无极球|机械设计课程设计

  

1   设计任务

2   设计创意

3   机构布置方案

4   轴的设计与计算

5   轴承选择与校核

6   后期开发与应用

7   心得体会

8    附录

一、设计任务——遥控无极球

普通的球转动的过程中,其极轴是不断变化的,正因为极轴的无规律变化导致了整个球体的无规律运动,如果我们控制了极轴使其规律变化,并在其中加入我们的控制,那么我们就可以实现球有规律的无极转动。

整个球体内部结构分为:

1、驱动机构:电机驱动齿轮实现;

2、传动机构:轴Ⅰ、轴Ⅱ和差速器共同实现;

3、控制轴Ⅰ单向转动机构:棘轮和弹片实现;

整个设计任务涉及的内容:

1、根据任务要求,进行球体内部结构总体方案设计,确定驱动机构、传动机构的组成;

2、根据运动特性选择电动机、轴承等标准件,并进行工作能力设计计算;

3、对球体内部系统进行结构设计,绘制装配图及关键零件工作图;

4、编写机械设计课程设计报告。

二、     设计创意

   球在单向转动的过程中,是始终绕着其一根轴转动的,如果我们改变这根轴的方向的话,其必然会改变了球的转动方向,从这种意义上来说,如果我们控制了这根轴的周向环转和球的转动,我们就可以实现球的无极转动。

问题一:怎样实现轴的周向环转?

解决方案:我们将带沟槽的轨道紧固在球体上,轴两端的滚轮在轨道上反向转动可以带动轴的周向环转。(轨道示意图如下)

问题二:怎样实现两滚轮的正反转和同向转?

解决方案:当电机正转时,差速器使滚轮正反转;

当电机反转时,棘轮阻止滚轮1反转,此时两滚轮同向转动。(棘轮示意图如下)

问题三:怎样控制整个球体的重心,使我们的主轴始终是水平转动?

解决方案:我们把占主要重量的电机尽量靠近球心处,造成的不可避免的重心不稳我们可以用电池块来调节其重心位置,具体分布见我们的机构布置方案。

整个机构运动规律如下:

三、     机构布置方案

四、轴的设计与计算

考虑到整个机构运动以及功率的需要,我们选用184型直流伺服电机,其参数为:

n=30r/min V=12v  I=50mA  P=0.6W  T=9.55191000N mm

再结合整个机构的运动类型,我们可以按照扭转强度来进行轴的强度计算:

1、          选择轴的材料

选择轴的材料为45钢,经调质处理,硬度为217—255HBS。由手册查得对称循环弯曲许用应力[]=180MP。

2、          初步计算轴径

根据手册公式以及工作环境,我们初选轴的直径为3mm。

3、          轴的结构设计

按照扭转强度校核轴的强度

(1) 画轴空间扭矩图

(2) 校核轴的强度

因为

故安全。

 

四、     轴承选择与校核

根据轴的工作情况,我们选用型号为MR 93 ZZ微型轴承,其基本参数为:

内径(mm):3

外径(mm):9

宽度(mm):4

基本额定动负荷Cr(N)571

基本额定静负荷Cor(N)189

由机械设计手册我们可以查得: (轴承所受载荷平稳)

(1)             计算径向力:Fr=10N

(2)             计算当量动载荷

由线形插值法:X=1.0

P=Fr=10N

(3)             轴承寿命计算

*  

故所选的MR 93 ZZ微型轴承合格*  

五、     后期开发与应用

本次设计中我们仅仅就整个无极球的机械部分做了充分的说明,而且由于时间和条件的限制,我们的电路部分也只是简单地实现电机正反转的简单控制,只能基本实现了球的无极转动。

在以后的开发过程中,我们可以在球体内部再添加上单片机以增加其控制功能,譬如说控制它转过适当的角度;添加传感器以增加其辨识能力,使它能够自动搜索目标便于定位。我们可以把它广泛地运用于军事、民用等设施,同时它还具有玩具开发的意义。

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