| 首 页 | 中心简介 | 教学管理 | 训练项目 | 设备展示 | 规章制度 | 网络资源 | 创新园地 | 成果展示 |

 

新型黑板


一. 结构简图
正视图和侧视图如大图纸所示.

二. 结构简图说明与分析
(一) 组成
两部电动机(1和2) 黑板(1.2m×4m) 同步带(两个) 活块(M) 滚轮(1个) 滚台 黑板刷 网络杆(5-10)
(二) 各机构的说明
1 电动机1:主要是带动带轮运转,带轮运转同步带运动,使与同步带固定在一起的活块M能左右移动,活块M能在滚台上滚动.最终实现黑板刷能在黑板面上从左刷到右.电动机1可以正转,也可以反转(可以通过电路来实现),这样黑板刷可以从右边回到左边.
    2 电动机2:主要是实现黑板刷的上下运动.电动机2的转动,带动3杆4杆的运动,即4杆的上下运动,再通过如正视图所示的网络杆机构可以实现小不距离变大距离.这样可以使黑板收回时既不占较大的空间,且可方便杆3与杆4的设计.
    3 电动机1和2的转速的选择:这跟要完成一次完整的刷黑板过程的时间有关,尽管如此,我们选择适当的转速经减速(如蜗杆),就可以满足要求.
    4 自由度的分析:当电动机1不动时,代表活块M固定,一共有13个活动构件(2~14),转动副为15个(A B C D E F G H I J K L S T)D为复合铰链,移动副有4个(P L Q R)则F=3×13-[2×(15+4)]=1.  
三. 电动机的控制
(一) 电动机1和2的控制电路图如下页:
         电路图
(二) 电路图的说明
  1 特点:(1)主要实现电动机1和2的间歇运动和正反转不开运动.
       (2) 电动机1和2间隔一段时间轮流转动.
       (3) 刷黑板的过程分四步完成,每步刷黑板的四分之一面积.
  2 电路图的组成:接触器(KM1~KM4),时间继电器(KT1~KT3),行程开关(STa~STb)等组成.
  3 可操作按钮有:SB1,SB2,SBF,SBR
  4 简要说明可操作按钮:(1)按下SBF,则就会完成一个完整刷黑板过程,包括黑板刷回到左上角.(2)按下SBR,使黑板刷回到左上角.(3)按下SB1,使电动机1停止转动。(4)按下SB2,使电动机2停止转动.
  5 电路的具体工作原理:
      按SBF,线圈KM2 KM3 KT3接通,KM2和KM3的常开点闭合,时间继电器KT3也起动,则电动机2起动,时间继电器KT3的延时闭合开关和延时断开开关,经过延时t3时间相应的闭合和断开,则电动机2停转,线圈KM1 KT1通电,则电动机1转动,实现黑板刷向右移动,时间继电器KT1,经时延时t1,则它的延时断开开关和延时闭合开关相应地断开和闭合,线圈KM1断电,电动机1停止转动,电动机2开始转动,线圈KT2接通,经延时t2,KT2的延时断开开关就断开,线圈KT1断电,KT1的延时断开开关和延时闭合开关相应的闭合和断开,则线圈KM1通电,线圈KT2断电,则电动机1转动,电动机2停止转,线圈KT2的延时断开开关立即闭合,则线圈KT1通电.就这样循环下去,直到遇到行程开关STb,使电动机1反转回程,而电动机2则停转.
      时间继电器KT1,KT2,KT3的延时分别为t1, t2, t3,选取的时间,可以根据电动机的转速和黑板的上下及向右运动的速度来确定t1,t2,t3,而其中的t2应等于t3.
四. 机构的计算与取值
(一) 带轮与电动机1
1 同步带轮在径d1=12cm
2 电动机1经减速装置输入带轮轴的转速为n1=42r/min(可以用V型带进行减速)
3 同步带的线速度v=πn1d1/60=26.4cm/s
4 时间继电器KT1的t1取为t1=400cm/3v=5.05s
(二) 电动机2的选择
1 电动机2经减速,输入曲柄AB的轮速为n2=15r/min.(可以用蜗杆进行减速)
2 杆AB的取值为10cm,而DM=28.3cm, DF=33.75cm
3 电动机2的功率不必很大
(三) 黑板刷上下运动原理图如下页右上图所示的
曲柄滑块机构(CD杆相当于滑块).其
中D点要上下移动20cm,才能保证
黑板刷在1.2m范围内上下刷.
(四) BC杆取值要比2AB大一些,CD杆也
要比2AB大一些.
(五) 时间继电器KT2,KT3的t2,t3的取值
要求黑板刷上下运动反复2次,且每次
时间为 t=60/n2=60/15=4s,则t2=t3=2t=2×4=8s.
(六) 完成一次完整刷黑板的总时间为
t总=5.05×3+8×4+5.05×3=62.18s.即大约1分钟.
如果想总时间再短些,则可以调时间继电器的延时时间和电动机1和2的转速即可.
(七) 滑块12在槽中的移动范围,槽左端点距黑板刷中点为33.75cm,其槽的总长为9.75cm.
五. 黑板高度的调节
在黑板的最左端和最右端设有夹住黑板装置,而且可以调节黑板的高度.
六. 黑板刷与黑板之间的摩擦力
黑板刷与黑板之间的摩擦力F与黑板刷给黑板的正压力N成正比,设摩擦系数为f,则F=fN,改变N,则可以改变F.而N可以通过调节活块M与黑板平面的间距来实现.
七. 附带说明
 1 几个按钮的技巧运用(SB1 SB2 SBF SBR)A
当要求黑板刷只刷左半部黑板时,则先按SBF,当看到刷完左半时则按SB1;当要求黑板刷只刷右半部黑板时(设黑板刷起始位置在左上角),可同时按下SB2,SBF不放,使黑板刷右移到中部则放开SB2;按SBR可以使黑板刷复位(以防在刷时突然断电面干扰继电器的延时时间).
 2 机构的比较选择
(1) 同步带
采用同步带,第一传动比较平稳,第二噪音较小,面采用链条或V型带则就没有同步带的优点,所以本方案用同步带.
(2) 网络杆(5~10构件)
如果直接采用曲柄滑块机构,则曲柄和连杆的长度要很长,占的空间很大,不便于收缩和放置;采用网络杆既可以增大上下移动量,而且收缩时占很小的空间.
八. 新型黑板的评价
    设计此黑板是为了减轻老师的负担,方便老师刷黑板.
1. 优点
(1) 刷黑板全自动化
(2) 全过程大约1分钟
(3) 黑板刷收回时不占空间
2. 缺点
(1) 同步带距离太大
(2) 电路用的电器较多
九. 参考文献
<<机械原理>>第六版
<<机械创新设计>>


广东工业大学 版权所有2006