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机械原理课程设计报告机器马 第9页

更新时间:2008-6-29:  来源:毕业论文
机械原理课程设计报告机器马 第9页
 maxis=3.1416*0.02*0.02*1.4*density;   //主轴为圆柱
  paxis=(0.85-0.55)/2;
  mcam=3.1416*0.175*0.175*0.03*density; //该部分为圆盘
  pcam=0.775;
  mothers=mneck+mhead+maxis+mcam;
  pothers=(mneck*pneck+mhead*phead+maxis*paxis+mcam*pca
m)/mothers;
  cout<<"其它部分(颈、头、主轴、凸轮)质量及质心位置为:
mothers="<<mothers<<","<<"pothers="<<pothers;
  cout<<endl; cout<<endl;  cout<<endl;

//以下计算整个机器马的质量和质心位置

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  cout<<"机器马的总质量为:"<<m<<endl;
  cout<<"机器马的质心坐标为:"<<p<<endl;
  cout<<endl; 
  cout<<endl;
  cout<<"退出程序请输入'exit',然后按回车"<<endl;
  cin>>x;
  return 0;
}

以上即为重心计算及参数选择和优化时用到的计算程序,该程序
主要包括以各构件质量及重心位置计算及系统质量和重心的计算。
材料选择时,首先使用 ADAMS 中默认的钢料,即输入:
density_a=density_b=7800;械原理课程设计

从计算结果(下页图 1)中可以看出重心横坐标为 x=0.8092,而前腿
坐标为 x’=1.030,从 ADAMS 读出马的步长大约为 0.3 到 0.4 之间,
也就是说运动过程中可能会出现失稳现象。为解决这个问题,可以考
虑把马头部和颈部的换为密度较小的材料,比较铝合金。当换成铝合
金后,即输入:desity_a=7800;densit_b=2700;
这时可得重心位置坐标(下页图 2)为 x=3931,能很好地满足稳定性的
条件。若图片无法显示请联系QQ752018766,本论文免费,转发请注明源于www.youerw.com
 
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图 2 中所示,机器马的质心位置的确满足要求,但是其质量却达
到了 500 千克以上,显然这与马的实际体重相比过大(常见种类的马
的实际体重约为 200 千克左右),而且对电机的要求也将大大提高,
所以还将选择其它的材料,使得最终的系统重心满足既定要求,材料
强度符合指标,同时质量也要与马的实际质量相近。经过反复的对比
修改,最终选定的材料为:头部和颈部采用 PVC(聚氯乙烯,密度约
为 1.3g/cm^3),腿部采用铝合金材料(密度为 2.7g/cm^3)。最7
 
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终得到的结果如下页图 3 所示,质量和重心位置均符合要求。
在选定材料之后,如果要将作品进行实际加工,需要对强度进行
校核及选择电机功率。根据本次设计的特点,下面从定性方面分析上
述两项内容,以避免过多繁琐的计算过程。
首先,主要承力部分是马小腿部分。这一部分的材料为铝合金。
查资料可知铝合金的抗压强度和许用应力均为 200MPa 以上。而这一
 
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部分杆件的危险截面积(取最小截面面积)为 5*10^(-4)平米,承力
约为 500 牛顿(最大不超过 1000 牛顿,不可能一只脚着地),所以受
到的应力约为 1MPa,远远小于许用应力大小,也就是说强是肯定是
符合要求的。
 

二、电机功率的定性分析
对于电机功率的选择,从 ADAMS 仿真分析中可以得到,主轴上受
力情况为:运动开始时受到一个较大的力矩作用,而运动稳定后受力
矩极小。这也就是说,尽管系统重量等很大,只要它开始运动之后,
其所需要的驱动功率其实是很小的。所以电机功率的选择不必过大,
但是对启动设置要求非常严格。因为如果选用中小功率的电动机,如
果启动转矩非常大,会造成电机电枢电流过大,严重时可能会出现电
动机损坏等情况。所以,电机选择不必太大,但启动方式需要较好地
控制电枢电流大小。根据电工学的有关知识可以知道,利用降压启动
和电枢高电阻启动可以很好地达到所以需要的目标。而且这两种启动
方式的参数选择有很大的灵活性,可以根据具体情况进行分析。因为
本次设计着重考虑的应该是机构方面的内容,电路方面并非重点,所
以这里不展开介绍。更详细的内容在高等教育出版社出版、秦增煌主
编的《电工学》和《电机与拖动》一书中均有详细介绍。

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