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各级传动比分配取一级圆柱齿轮传动比i1=1.5,则二级圆柱齿轮传动比为:
i2=i/i1=6/3=1.26,i1和i2符的大小都符合一般齿轮减速器的正常范围。
2.5 电动机的选择
2.5.1 电动机的工作原理
电动机是应用运用电磁感应原理的电磁机械。用于将电能转换成蜘蛛机器人儿童玩具工作时所需要的机械能。电动机达到电动的作用是依靠在多匝线圈,多对磁极的作用下的原理。电动机在工作的时候从供电系统吸收电功率,然后再向机械系统输出机械功率。这个过程中直流电动机通过直流电流的线圈在磁场的作用下,产生电磁转矩,在电磁力的作用下动下点击实现定向旋转,通过靠近N极和S极的线圈总是恒定的电流,这样会使得电磁转矩的方向不变,从而使电机达到持续旋转的效果。 2.5.2 电动机的主要组成
电动机主要是由定子、转子和其它附件组成。定子就是静止部分,它又可以分为定子铁心、定子绕组;转子是其旋转的部分,它分为转子铁心、转子绕组两种。 2.5.3 电动机的分类 1.根据电机工作电源分类:
现阶段电动机主要分为直流电动机和交流电动机,这种分类是看电动机工作的时候是在上面的电源的种类。 2.根据电机结构和工作原理分类:
电动机还可以根据其结构来分类,一般可以分为驱动电动机还有同步电动机,在同步驱动电机中还有磁阻同步驱动电机、磁滞同步驱动电机、永磁同步驱动电机。在直流驱动电机里面根据电机的工作原理,电机又可以分为无刷直流电机还有有刷直流电机。
3.根据电机起动和运行方式分类:
现阶段电机的运行主要方式有电容启动式、电容盍式、电容起动运行式和分相式。可以根据其启动的方式的不同分类。 4.根据电机的用途分类:
电机的用途很广泛,可以用在遥控赛车,火箭。汽车等等,我们可以根据其用途把其分为驱动电动机和控制电动机,驱动电机一般就是运用在汽车、玩具赛车及一些机械设备方面的电机。控制电机一般可分为步进电机还有私服电机等多种电机。从 5.根据转子的结构分类:
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感应和绕线转子感应电机。 6.根据运转速度分类:
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现在市面上的电机的转子分为笼型还有绕转型转子,这样可以把电机也分为笼型
根据电动机的转速的不同可以分为四个等级不同的电机、分别为:高速电机、低速电机、恒速电机和调速电机。 2.5.4 电机类型的选择
如果电机容量过大,那么电机的效率就会很低,使得电机容量不能充分利用造成容量浪费;如果容量太小会造成电机过热,减少电机寿命。电动机里面还有一部分绝缘材料。这部分绝缘材料的最高的允许温度限制了电机的最高允许温度,假如在电机工作时,电机的工作温度超过其允许的最高温度,那样绝缘体的寿命将会随着电机温度的升高而减少,电机每升高则8℃,意味着电机的寿命也就减少一半。因此我们必须选择合适的容量的电机,当然,在容量选择的时候,还要考虑电机类型,电流的类型,电机速度等因素。
(1)先从重量说起:由于本款蜘蛛机器人玩具是提供给儿童使用所以不需要多中的电机,选择24g交直流小电动机。
(2)转速:在本设计中直流电机转速一般为12000转/分才能够达到蜘蛛机器人行走
速度的要求。
(3)使用寿命;正常情况下,交流电动机的使用寿命都比直流电动机的使用寿命高,但是无刷直流电动机的使用寿命比一般的交流电动机都要长。
直流驱动电机在工作的时候可以快速的无极限速度的启动而且可以随时的制动和反转,而且直流电机的过载能力也很大,能够承受的住频繁的冲击,在本设计中蜘蛛机器人儿童玩具在攀爬的过程中会多次的出现过载情况。而且直流电机调速性能也较好,可以实现平滑、准确的调速,并且其可调节的范围也比较广,蜘蛛机器人儿童玩具的电动机的工作特点是可以快速的启动,不需要对其进行调速,而且还需要一定的承载力,所以设计中采用用直流电动机来驱动蜘蛛机器人儿童玩具。
直流电动机是依靠直流工作电压运行的电动机,广泛应用于录音机、影碟机、传真机、按摩仪、吹风机、电脑、玩具等。在直流驱动电机中,永磁式直流驱动电动机的磁极才聊用的是永磁材料,这样抱保证了电机所需要的磁源,取代了电磁式电动机中的线圈式的磁极,使得电机在转动的过沉重能够平稳,而且在用一次是直流电机中因为不需要使用励磁线圈,所以耗电量少了,电机发热也少了,极大地延长了电机使
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了。
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用的时间,而且这样也使得电机损耗的能量少了。从而电能所转化的动能也更加完全
综上:蜘蛛机器人儿童玩具的驱动电机选则永磁直流驱动电机。 2.5.5 电机型号的选择
驱动电机应在满足机械载荷的要求的这个前提下,要选择最经济、最合适的驱动电机,若功率太大,投资也会随着增大,不仅会造成浪费资源,而且会经常因为欠载而停止运行,影响工作效率;若功率太小了,驱动电机会发生过载运行的情况,这会使驱动电机烧坏,会缩短电机的寿命。
根据上面的计算,可以计算出蜘蛛机器人儿童玩具在工作时的阻力,计算如下: F?F1?F2 =7.45N 线速度:
v=ωR
?2πnR/60
=2*3.14*12000*0.0001752 =13.2m/s
负载功率:
Pv=Fv
=7.45*13.4 =98.5w
电动机的额定功率Pd:
Pd≥Pv,且留有一定的余量, 取 Pd=1.3Pv =1.3*98.5 =128.05W
查阅参数表如图2-7最终选择驱动电机的型号为:130型小电机
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表2-7 130点击参数表
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数据如下:转速:12000转/分 功率:130W 电压:6V 电流:0.5A 重量:24g
该类电动机的特点是:体积小,使用寿命长,噪声小,有内部零件的通用化程度高。国内可以进行生产,而且因为是国产的,价格会比较适中,维修更换简单,使用也方便。
2.6牙箱的设计
根据测量算得最后一个齿轮路所带动的连杆的转动半径为26,其运动速度大概通 过测量得到的是0.6m/s,此时求得转速齿轮的转速n?v600??200(r/min) 3.14d3.14?52选用12000r/min的电动机牙箱的总传动比为I=12000/400=30通过传动比算,再加实 际的操作需要及SolidWorks的分析我们决定使用两级传动机5:4玩具内部的传动部 分中,有两个传动齿轮组共4个齿轮。
图2.7传动齿轮组示意图
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3 设计软件
3.1 SolidWorks软件介绍
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在本设计中采用的事SolidWorks软件,随着科学技术的不断发展,计算机技术也得到很大的改进,每个行业都有属于自己的设计软件和方法,现今,三维实体造型设计越来越广泛的运用实际设计中。由于SolidWorks 的三大特点:功能强大、易学易用和技术创新。使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks 的智能性,能够给与设计者很多种选择方案,精确的三维建模过程中能够减少在设计中的错误,从而以提高产品的质量。SolidWorks具有绘制二维草图、实体零件建模、曲面特征建模、工程图生成、零件装配及Pro/NC加工等功能,并且它的优点很多,多功能化、全面性及高效化等多种优点,更是吸引了很多设计者,并将它广泛地应用在机械、模具、自动化、汽车等等的各机电行业中。在本设计中最后的误差分析及运动仿真SolidWorks都可以完成,减少了很多不必要的工作。SolidWorks软件里面有专门设计塑料的这个模块比较方便,还有 灯画钣金,普通二维机械图,模具模块在后期的分析过程中很节约时间,其装配过程也比较简便,还可以出三视图、剖视图,现在从事机械设计工作中有必要掌握这款软件,因为它集各种制图软件优势于一体,比较节约劳动力。 3.2 CAD软件介绍
CAD一开始是由由美国通用汽车公司和波音航空公司自行开发一套绘图软件,广泛的应用在各个领域,存在到现在已经接近40年了依旧是主流的一款画图软件,其功能比较强大,能够绘制二维图,剖面图。半剖图等,而且其安装要求比较低,对电脑的配置要求不高,比较普遍化,而且CAD在标注方面很方便,尺寸都很标准,有对应的指令对图纸进行绘制。现在的图纸绘制中CAD是不可缺少的一款软件,他的规范化的标注还有简便的操作是它一直被大家选择的原因。在绘制本设计的二位图纸过程中感觉到了其需要掌握技术的全面性,这款软件作为一个从事机械类的工作者是不可缺少的一个得力帮手。
4 图纸
本设计中蜘蛛机器人儿童玩具的SolidWorks装配图纸及零件图纸如下:
本款设计蜘蛛机器人儿童玩具整体的装配效果如图4.1