文档介绍：机械课程设计
目录
一课程设计书
二设计要求
三设计步骤
摇乐床总体设计方案
电动机的选择与固定
3. 齿轮的设计
4. 滑动轴承与传动轴的设计
5. 键联接设计
6. 箱体结构的设计
四设计小结
五参考资料
一. 课程设计书
设计一基于机械创新设计大赛的家用机械的智能摇床装置,该装置能自动感知婴儿的哭声,并自动摇摆来促进婴儿的睡眠,还能播放音乐,有效地促进婴儿的睡眠。该机构包含机械设计部分与电子控制部分。
二. 设计要求
(A1)。
、滑动轴承座、齿轮、万向节、盖壳、连杆等零件图各一张(A3)。
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三. 设计步骤
3. 齿轮的设计
4. 滑动轴承与传动轴的设计
5. 键联接设计
6. 箱体结构的设计
:
1. 组成:传动装置由电机、齿轮减速器、连杆、夹具组成。
3. 确定传动方案:考虑到电机减速,传递小功率,连杆与床间用夹具固定。
其传动方案如下:
电动机与其驱动器的选择
为了实现摇动床时的左右摆动,以及便于单片机的控制,选用两相四线制步进电机。
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。即:当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(及步进角)可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。
一、步进电机最大特点是:
1、它是通过输入脉冲信号来进行控制的。
2、电机的总转动角度由输入脉冲数决定。
3、电机的转速由脉冲信号频率决定。
实测数据:
婴儿床体积95*54*59 总重量20㎏= 婴儿重量5㎏+ 床重15㎏
建立受力模型:
设F1到中心的偏移距离为5㎝
产生阻力矩为M1=F1×L1=20×5×=980N·㎝
连杆力矩M2=M1 取斜长为L2=65㎝
所以M2=F2×L2 所以F2=15N
设计的摇杆长度为L3=10㎝,中间力矩为M3=F2×L3=150N·㎝=㎏·㎝
电机的静力矩M>M3=·cm。
三..电机的转速选取
做为婴儿的摇动产品,摇动要尽可能的轻柔,摇动也要尽可能的舒缓。从人体功能学的角度来讲,摇动的频率要小于50次/分钟,摇动的幅度需要在5-20CM之间,摇动的功率要小于1W,这样的摇动产品才能尽量让婴儿感觉到摇动的快乐,又不至于受到摇动的损伤。
基于以上选取:
频率:30次/分钟
幅度:10CM
步进电机为两相四线,,采用8拍(出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用八拍工作方式)制,就是18×8=,为一个整拍。设计取的杆长为10CM ,需要转过120度左右,才能达到10CM的幅度,120÷= ,可以取为10,即10个整拍,左右各5个整拍。而来回一次需20个整拍,频率为30次/分钟,一分钟20×30=600个整拍,,用一齿轮结构减速,转换成电机转速应为40r/min.
综上:负载选取57BYGH802-5 其静力矩为16㎏·㎝。其余具体参数见
鉴于使用单片机智能控制,故要求用低功率、低电压去控制相对较高的电压,故驱动装置要能隔离高低电压,不使单片机烧坏,同时又能有效的驱动电机。
综上考虑选用以L298N为主的驱动芯片,效果较佳,TLP521—4为光耦隔离芯片,即四路隔离
齿轮的设计
选定齿轮材料、齿数
初选铝合金作为齿轮材料,小齿轮齿数z1=36,大齿轮齿数z2=72
传动比i=z2/z1=72/36=2
两齿轮在工作中起到传递动力的作用,将电机轴提供的动力传递给输出轴。查阅相关资料知,机械手臂在摇动婴儿床是的理想转速为20r/min,则电机轴转速为40r/min,属于较低转速范围,故不进行强度校核。
确定齿轮的几何尺寸
小齿轮齿数z1=36,大齿轮齿数z2=72。
齿数比 i=z2/z1=72/36=2。
模数 m=1。
小齿轮分度圆直径d1=mz1=1×36=36mm。
大齿轮分度圆直径d2=mz2=1×72=72mm。
滑动轴承与传动轴的设计
滑动轴承的设计
结构设