机械设计毕业设计5.doc

MECHANIC DESIGN 机械设计课程设计设计报告设计题目: 遥控无极球系别: 机械工程系班级: 020011 班指导教师: 钱瑞明老师郁建平老师设计者: 陈汉清徐侨荣陈树报告人: 陈汉清校名: 东南大学 2004 年9月 17日目录 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= T= 191000N 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= P=Fr=10N ( 3) 轴承寿命计