畢業(yè)設(shè)計（論文）-投射式自動投石機的設(shè)計（全套圖紙三維）

1、.本科畢業(yè)設(shè)計 題 目： 投射式自動投石器的設(shè)計 英文題目：Design of projection type automatic projection 學(xué) 院： 機電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 2016年3月20日：畢業(yè)設(shè)計獨創(chuàng)性聲明該畢業(yè)設(shè)計是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。文中除了特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或其他機構(gòu)已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。其他同志對本研究的啟發(fā)和所做的貢獻均已在論文中作了明確的聲明并表示了謝意。作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計使用授權(quán)聲明本人完全了解青島濱海學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)

2、設(shè)計的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交畢業(yè)設(shè)計的復(fù)印件，允許被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨既炕虿糠謨?nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存該畢業(yè)設(shè)計。保密的畢業(yè)設(shè)計在解密后遵守此規(guī)定。作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 摘 要可歸入“投石器”的武器技術(shù)有許多種,其中包括投石器、弩炮以及拋石機。在古代，投石器本身也是一種武器，其工作原理是利用杠桿的工作原理，當人們把石頭放在投石器的裝石頭的位置的時候，電機帶動曲柄搖桿機構(gòu)運動，從而將石頭投到預(yù)定的位置，過程中采用傳感器感應(yīng)投射點。 本次設(shè)計在題目是投射式自動投石器的設(shè)計，通過設(shè)計它的主體部分，以及動力源和執(zhí)行機構(gòu)，來對該自動投石器進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和

3、完善，此種類型的投射器將會大大地提高以往投石器的能力，給后續(xù)的投石器項目的研發(fā)和設(shè)計起到一定的參考作用。關(guān)鍵詞：投石器 杠桿 制造 參考全套圖紙，加153893706Abstract May be included in the "sling" weapon technology has many kinds, including catapults, trebuchets and ballista. In ancient times, the sling itself is a weapon, its working principle is using leverage

4、 work principle, when people put the stone in the cast stone stone with the position, the motor drives the crank and rocker mechanism movement, which will be a stone cast into a predetermined position, in the process of the sensor projection point. This design topic is projection type automatic cata

5、pult design, and by it the main part of the design, as well as the power source and the actuator to the automatic sling structure design and improve, this type of projector will greatly improve previous sling capacity, to the follow-up investment play a certain reference role in the research and des

6、ign of the stone project.Key words: cast stone lever manufacturing reference目 錄 1 緒論1 1.1課題的來源與研究的目的和意義1 1.2本課題研究的內(nèi)容2 1.3研究的意義32 投射式自動投石器總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計3 2.1投射器的設(shè)計方案4 2.2投射部分的工作原理53 機械傳動部分的設(shè)計計算7 3.1旋轉(zhuǎn)電機的選型計算8 3.2齒輪傳動的設(shè)計計算8 3.3軸承的設(shè)計計算9 3.4傳動軸的設(shè)計計算104 投射式自動投石器中主要零件的三維建模10 4.1投射器的三維建模11 4.2飛輪盤的三維建模12 4.3傳動齒輪的三

7、維建模13 4.4投射式自動投石器的三維建模155 投射式自動投石器中主要零件的強度分析與校核17 5.1滾動軸承強度的校核計算186 設(shè)計總結(jié)19結(jié) 論21參考文獻22致 謝231 緒論1.1 課題的來源與研究的目的和意義 與彈射器不同，拋石機是利用重錘的重力發(fā)射。出現(xiàn)于中世紀初期，使用至十五世紀，主要用于圍攻和防守要塞。拋石機的機架兩支柱間有固定橫軸，上有與軸垂直的杠桿，可繞軸自由轉(zhuǎn)動。杠桿短臂上固定一個重物，長臂末端有彈袋（類似投石帶的套子）用于裝彈。發(fā)射時，用絞車把長臂向后拉至幾乎水平，突然放開，石袋即迅速升起。當短臂重錘完全落下時，投射物從彈袋中沿約45度角飛出。30公斤的石彈射程約

8、140-210米，100公斤的石彈射程約40-70米。 當世界上第一門火炮在中國誕生之前，我們的祖先使用的重型武器之一就是這種拋擲石彈的石砲拋石機。所以古代的“砲”字偏旁是“石”而不是“火”。又叫拋車、發(fā)石車等，總之是用來攻守城堡，以石頭當炮彈的遠程拋射武器。 這種器械，比起古代希臘人和羅馬人所使用得投石機和弩砲來，是一種相當晚近的發(fā)明了。據(jù)說，是由法國人在12世紀將其引入圍城作戰(zhàn)的。而投石機和弩砲則在基督紀元前數(shù)世紀就已被人使用。1280年左右，埃吉迪奧科倫納曾對這種器械做了相當精確的描寫，當時配重式投石機(以下為省稱并和CATAPULT區(qū)別， 目前國外特別是西方資本主義國家正在考慮發(fā)展投射

9、式自動投石器的功率最大化，產(chǎn)能最優(yōu)化的問題。自“九·五”期間投射式自動投石器的開發(fā)和研制已經(jīng)被列入美國的重大科技攻關(guān)計劃，以跟蹤世界技術(shù)的發(fā)展和開發(fā)適合美國機械工業(yè)發(fā)展的投射式自動投石器。 我國從1953年開始生產(chǎn)投射式自動投石器，于1958年自行設(shè)計制造投射直徑在50、70、90、120、500等規(guī)格的投射式自動投石器之后，繼而推出了更大射程的自動投射器。目前機械式投射式自動投石器將逐漸被全自動投射式自動投石器所代替。傳統(tǒng)的機械式的投射式自動投石器已經(jīng)不能完全滿足當今市場的需要，迫切需要各種多功能的投射式自動投石器來滿足市場需求，如是福建金明公司加大人力開發(fā)出了五個規(guī)格十四種類型的

10、投射式自動投石器，然而我國機械人業(yè)所需的投射式自動投石器全部依賴進口，這使得國產(chǎn)機械人配備投射式自動投石器后，成本增加很大，而裝備自行開發(fā)生產(chǎn)投射式自動投石器，其成本提高不大，說明投射式自動投石器的市場前景令人樂觀。傳統(tǒng)的投射式自動投石器的產(chǎn)品圖如下圖1、圖2所示：圖1圖21.2 本課題研究的內(nèi)容 本次設(shè)計主要針對投射式自動投石器進行設(shè)計，從投射式自動投石器的整體方案出發(fā)，然后具體細化出具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個方面：（1）通過網(wǎng)絡(luò)和圖書館查找各種關(guān)于石頭投射機的相關(guān)資料，對投射式自動投石器進行方案的比較和預(yù)定。（2）分析投射式自動投石器的結(jié)構(gòu)與參數(shù)（3）確定設(shè)計總體方案（4

11、）確定具體設(shè)計方案（5）投射式自動投石器的三維圖的繪制、CAD裝配圖、零件圖的繪制。（6）說明書的整理1.3 研究的意義 本論文主要研究運用SolidWorks對投射式自動投石器進行設(shè)計。通過對投射式自動投石器進行設(shè)計，來了解投射式自動投石器的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及以后的發(fā)展趨勢和現(xiàn)狀。通過設(shè)計出投射式自動投石器，從而來掌握投射式自動投石器的整個設(shè)計生產(chǎn)流程，培養(yǎng)工程意識。 我國生產(chǎn)的投射式自動投石器結(jié)構(gòu)簡陋，投射效率始終不高，雖然經(jīng)過幾十年的發(fā)展，近期產(chǎn)品的質(zhì)量較早期有所提高。但受國產(chǎn)配套件質(zhì)量及設(shè)計水平等的影響，我國目前生產(chǎn)的投射式自動投石器的總體水平與進口產(chǎn)品及港口用戶的要求仍有較大差距

12、，投射式自動投石器的生產(chǎn)也是如此，為滿足市場需求，開發(fā)出一種新型的投射式自動投石器勢在必行！本文運用大學(xué)所學(xué)的知識，提出了投射式自動投石器的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及主要零部件的設(shè)計中所必須的理論計算和相關(guān)強度校驗，構(gòu)建了投射式自動投石器總的指導(dǎo)思想，從而得出了該投射式自動投石器的優(yōu)點是高效，經(jīng)濟，并且校正質(zhì)量高，運行平穩(wěn)的結(jié)論。 通過設(shè)計投射式自動投石器，要求學(xué)生掌握大學(xué)四年所學(xué)到的知識，了解機械原理，機械設(shè)計，以及傳動機構(gòu)設(shè)計等方面的知識，綜合運用三維繪圖軟件，二維繪圖軟件對機械設(shè)備進行設(shè)計。通過本次畢業(yè)設(shè)計，綜合提高學(xué)生的實際應(yīng)用水平和設(shè)計能力。 相信此種投射式自動投石器的出現(xiàn)將會大大提高石

13、頭的投射能力和質(zhì)量，為企業(yè)的生產(chǎn)的年產(chǎn)能方面，以及經(jīng)濟效益方面能夠帶來顯著的進步，同時也在某種程度上推進了機械工業(yè)的不斷發(fā)展。2 投射式自動投石器總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計2.1投射器的設(shè)計方案本次設(shè)計的頭射式自動投石器主要是利用杠桿的工作原理，當人們把石頭放在投石器的裝石頭的位置的時候，電機帶動曲柄搖桿機構(gòu)運動，從而將石頭投到預(yù)定的位置，過程中采用傳感器感應(yīng)投射點。本次設(shè)計的投射部分方案簡圖如下圖3所示： 圖32.2投射部分的工作原理主要是利用杠桿的工作原理，當人們把石頭放在投石器的裝石頭的位置的時候，電機帶動曲柄搖桿機構(gòu)運動，從而將石頭投到預(yù)定的位置，過程中采用傳感器感應(yīng)投射點。其具體原理簡圖如下圖4

14、所示：圖43 機械傳動部分的設(shè)計計算3.1旋轉(zhuǎn)電機的選型計算 根據(jù)投射系統(tǒng)的要求，應(yīng)考慮電動機的種類、型式、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速和額定功率、工作方式，在決定電動機功率時考慮到電動機的發(fā)熱，允許過載能力啟動能力等問題，現(xiàn)選用比較適合的Y系列三相異步電動機，這是由于Y系列三相異步電動機的功率等級和安裝尺寸與國外同類型的先進產(chǎn)品相當，因而具有與國外同類型產(chǎn)品之間良好的互換性，供配套出口及引進設(shè)備替換。選取功率為 1.0KW，額定電壓：380V， 頻率：50HZ ,額定轉(zhuǎn)速為1440rpm，額定轉(zhuǎn)矩2.3N .m，型號為Y100-2，電動機選用三角型啟動方法啟動。 3.2 機械傳動部分的設(shè)計計算3.2.

15、1 齒輪傳動的設(shè)計計算1） 選擇齒輪材料為45（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS.2） 精度等級選用7級精度； 3）小齒輪齒數(shù)z150，大齒輪齒數(shù)z275的； 4） 齒輪模數(shù)都為2的直齒輪 按齒面接觸強度設(shè)計 因為低速級的載荷大于高速級的載荷，所以通過低速級的數(shù)據(jù)進行計算 1） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 （1） 試選Kt1.6 （2）選取區(qū)域系數(shù)ZH2.433 （3）選取尺寬系數(shù)d1 （4）查得10.75，20.87，則121.62 （5）查得材料的彈性影響系數(shù)ZE189.8Mpa （6）按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限Hlim1600MPa；大齒輪的解除疲勞強度極限Hlim2550MPa； （

16、7）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N160n1jLh60×192×1×（2×8×300×5）3.32×10e8 N2N1/56.64×107； （8） 查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN10.95； KHN20.98 ；（9） 計算接觸疲勞許用應(yīng)力 ；取失效概率為1，安全系數(shù)S1，由得： H10.95×600MPa570MPa H20.98×550MPa539MPa HH1H2/2554.5MPa；3.3軸承的設(shè)計計算滾動軸承為雙列圓錐滾子軸承350324B，由文獻2表得KN，KN，。3.3.2壽命驗算 軸承所受支反力合力 N （4.1）對于雙列圓錐滾子軸承，派生軸向力互相抵消。 ，N由文獻2表得， ， N （4.2）按軸承B的受力大小驗算 h （4.3）h=年 由于投石器的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，必須選擇較大壽命的軸承，軸承能達到所計算的壽命。 經(jīng)審核后，此軸承合格。3.4傳動軸的設(shè)計計算 估算軸徑，選材料為45鋼，=650 MPa，=360MPa。取C=112，則軸的最小直徑 mm 該軸特點是：上端連接旋轉(zhuǎn)臺，下端敲入軸承，中間是齒輪傳動。所以用兩個軸承來支撐，設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)圖如下： 同上，該軸無須進行強度計算，只須齒輪部分滿足傳動要求，而此項計算已在設(shè)計齒輪傳動