【分享帖】硬币分类装置设计(源于炮手)第一阶段完毕
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先开个题在这里,待我明天将理论分析完毕和图纸画好了开始发帖分析每一步的过程。(待续。。。)
///***更新第二波(第一波更新完后一不小心没保存,,,)***///:
感觉计算量有点多,所以先把已经计算的结果发发贴吧。我的想法来源于RM炮手的发射机构,所以就在此论坛分享一下,首先说明一下需要分类的硬币种类有一元,五毛,一毛(小的),这个装置只针对我们学校的比赛。
首先把硬币参数给出,如下表:
///***更新第二波(第一波更新完后一不小心没保存,,,)***///:
感觉计算量有点多,所以先把已经计算的结果发发贴吧。我的想法来源于RM炮手的发射机构,所以就在此论坛分享一下,首先说明一下需要分类的硬币种类有一元,五毛,一毛(小的),这个装置只针对我们学校的比赛。
首先把硬币参数给出,如下表:
表1-1
我的想法最开始来源于RM炮手发射机构的供弹装置。先给出目前设计的图纸模型,这只是一个简图,还待完善。如下图所示:
图1-1
这只是一个方案设计图,还待细化,这个看上去是不是很像炮手上的供弹装置呢?嘿嘿{:2_25:}
首先定出设计的目标:10s内完成分拣300个硬币==>>1秒分拣30个硬币。
下面开始分析计算。一般分析计算的都是关键的尺寸,而这个分拣机构的关键尺寸有两个:
1.转盘的直径,因为转盘的尺寸决定了整体装置的尺寸;
2.固定板上的出口尺寸,该尺寸决定了硬币能否完美的从转盘上分拣出来。
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首先从简单的开始分析,从只有一环开始分析。
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下面先分析第一个关键尺寸:转盘的半径R。
先给出一些参数的符号及其定义:
一元硬币直径为D1;五毛硬币直径为D2;一毛硬币直径为D3;
设转盘的角速度为ω;一环上有m个圆筒;当转过1秒时转过的角度为β;β角度内有n0个圆孔;设γ=2π /m,表示在γ角度范围内当且仅当只有一个圆筒和出口时,γ为最大的角度;
图1-2
圆孔的直径为D;β角度对应的圆弧长为S͡ ;圆孔之间的间隙为Δ1;β角度范围内所有的圆孔直径D加上所有圆孔之间的间隙Δ1的值为 S͞ ;转盘的半径为R;γ-β角度α对应的圆弧长度为Δ͡S;
图1-3
圆孔与硬币之间的间隙,即直径之差为Δ2;
图1-4
圆孔与转盘边缘的距离为Δ3;
图1-5
下面根据各个参数的定义可以得到一些表达式:
γ=2π /m (公式1-1);
β=ω*1 (公式1-2);
Δ2=D-D1 (公式1-3);
S͡ =βr (公式1-4);
S͞ =n0*(D+Δ1) (公式1-5);
由公式1-3和公式1-5得:
S͞ =n0*(D1+Δ) (公式1-6) 其中Δ=Δ1+Δ2 (公式1-7) ;
由于S͡ ≈ S͞ ,所以根据公式1-4和公式1-6得:
r =n0*(D1+Δ) /β (公式1-8);
由图1-5,可得:
R=r+D/2+Δ3 (公式1-9);
结合公式1-8和公式1-9,得:
R=n0*(D1+Δ) /β +D/2+Δ3 (公式1-10);
公式1-10就是我们需要求的结果。下面开始确定参数并计算出结果。
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确定公式1-10中的各个参数
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未知数有n0 、Δ (Δ 1、Δ 2) 、β 、D 、 Δ3 。下面将对这些参数一个一个确定其具体数值。
//***首先确定n0的数值***//
首先来看看n0的定义:β角度内有n0个圆孔。
然后注意一下我们的设计目标是:10s内完成分拣300个硬币==>>1秒分拣30个硬币。
则一秒钟就得有30个硬币分拣出来,又已知一秒钟旋转角度是β,而β角内有n0个圆孔,则一秒钟β角内将会有n0个圆孔经过出口。又根据γ角的含义:表示在γ角度范围内当且仅当只有一个圆筒和出口时,γ为最大的角度。其中γ角内存在一个β角。根据公式1-1可知转盘一周上总的有m(m=2π /γ)个γ角。又由于一个γ角内存在一个β角,则将存在m个β角,即旋转一周将会有M个圆孔经过出口,其中M=m*n0。而根据设计目标,1秒分拣30个,即得出M=30。则m*n0为一个常数。因此可以列出一个表格表示,如下表所示:
表1-2
那么n0和m到底取多少才合适呢?这将是下面讨论的热点。
n0和m的取值已经由表1-2决定,一共有12组,不可能每一组都去计算一遍,后面的计算还有很多呢,,,如果有12个人的话可以去试试,,,但是我就一个人,况且是完全手动码字,,,更可恨的是这些字是我在打第二遍(说起都是泪{:2_28:})。
言归正传,n0和m的该取哪一组呢?首先简单分析一下,直觉(男生的第六感{:2_25:})告诉我这两个任何一个取大了即组号选择两端的时候都是不合理的。
其实这是可以分析的:
当角速度ω、Δ3和Δ一定时,根据公式1-2可知β也一定,这是n0越大,根据(公式1-9)则转盘的半径R就得越大,则整体尺寸就越大,这和我们的设计准则是相反的,我们的设计准则是在满足功能的条件下尽可能的使得R的值小;
当半径R不变时,由于m越大,根据公式1-1可知γ将越小,由于γ>β,所以β也会变小,将会导致圆孔之间的间隔Δ1越小,这将直接影响转盘的刚度。
所以根据上面的分析,n0和m的值都不能太大太小,那只有取一个中间量了。根据表1-2,我选择了第5组,n0=5,m=6。让m=6是想让圆周的个数是一个偶数。
由此确定出了n0的值。
//***确定β的大小***//
由前面分析已经知道了γ>β(图1-3可知),且γ=2π /m=2π /6=π /3;
所以β<π /3(公式1-11);
由β的定义可知和角速度ω关系较大,而角速度ω又与转速n有关系,那么β和转速n之间的关系又是什么呢?
首先看看各个参数的单位:ω (rad/s)、β(rad)、n(r/min)
再看看角速度ω和转速n之间的关系:ω=2π n/60=π n/30;
β与ω之间的关系为:β=ω*1;
所以β与转速n之间的关系为:β=π n/30(公式1-12)。
由公式1-11和公式1-12得:
n<10
n的取值主要看我们选择的电机,由于不需要什么增大扭转之类的条件,所以选择直接上电机,则电机选择减速电机,n<10r/min。
经过逛逛淘宝之后,决定选择一个n=5r/min的减速电机,这个具体等于多少每个人选择的不一样,得出的结果也有一定的差异。
为了保证整体尺寸尽量小,所以n不能太小,又由于不能让转盘转速过快,容易导致卡死,所以n也不能太大了。
根据公式1-12得出:
β=π/6 ;
/////*******下面计算见第九楼**********////
请问这篇文章对你有用吗?
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