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、轴和差速器共同实现；3、 控制轴单向转动机构：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217255HBS。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=1.0P=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。七、心得体会在这次课程设计的整个过程中，我做了一次全面、较规范的设计练习，全面地温习了以前所学过的知识，用理论联系实际并结合机械设计课程和生产实际分析和解决实际问题，巩固、加深和扩展了有关机械设计方面的知识。尤其重要的是让我们养成了科学的习惯，在设计过程中一定要注意掌握设计进度，按预定计划完成阶段性的目标，在底图设计阶段，注意设计计算与结构设计画图交替进行，采用正确的设计方法“边计算、边画图、边修改”。在整个设计过程中注意对设计资料和计算数据的保存和积累，保持记录的完整性。在课程设计的实践中进行了设计基本技能的训练，掌握了查阅和使用标准、规范、手册、图册、及相关技术资料的基本技能以及计算、绘图、数据处理等方面的能力。通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，掌握了一般机械设计的程序和方法，有助于树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力。光就这个我们动手去做、去实践的过程来讲，对于以后我们的发展与学习来说，都可以看作一笔不小的财富，前面还有很多需要我们去尝试。学生：陈汉清 02001123日期：2004.9. 八、附录 参考书目：机械设计 钱瑞明 等 主编机械设计课程设计指导书 （第二版） 龚桂义 主编 机械设