1、 毕 业 设 计课题名称 自动发牌机的设计 姓 名 王谦 学 号 201201130192所 在 系 机电工程学院专业年级 P12 机制五班指导教师 曲振华、赵娟 职 称 讲师 二零一五 年 五 月 二十三 目 录摘要1第一章 自动发牌机的研究现状和意义21.1 自动发牌机的研究现状21.2 自动发牌机的研究意义3第二章 机电系统的总体方案设计与选材 42.1 机电系统的方案设计42.2 机电系统的选材4第三章 机电系统机械本体各部分设计 53.1 直齿锥齿的设计53.2 圆柱齿轮的设计63.3 轴的设计73.3.1基座上轴的尺寸设计 73.3.2转盘上轴的尺寸设计 93.4 轴承的设计 11
2、3.4.1 基座上轴承的设计 113.4.2 转盘上轴承的设计 123.5 基座的设计 133.6 转盘的设计 133.7 储牌机构的设计 14四、机电一体化系统伺服驱动部分设计与校正 154.1 发牌直流电机的选择 154.2 基座直流电机的选择 16五、 传感与检测部分设计 175.1 红外感应光电开关原理 175.2 漫反射光电开关 17六、功能与实用性分析 196.1 功能分析 196.2 实用性分析 196.3 发牌机的零件图及最终效果 19七、能源的选择 22八、结束与展望 23致谢 24参考文献 25页第 0 页 共 25 页摘 要随着时代的发展,我们的生活水平普遍有了很大提高,
3、科技发展,作为一项重要的国家发展战略,逐渐取得了重大进步。在过去的几十年里,科技发展多数都着重于社会建设、事、工业等方面。全自动发牌机和全自动麻将机类似,都是为了降低人的工作强度而产生的一种工具.发牌机主要由牌套室、储牌室、分牌室、识牌装置、拨牌机构、传牌机构、分牌机构、牌套传送机构和控制电路组成,其中识牌装置主要由摄像头和照亮灯组成;本实用新型基于计算机图像识别技术,对要识别的扑克牌无特别要求,能够把识别出的扑克牌按预定要求迅速准确地发放到指定位置,实现了高可靠性、高效率的发牌;自动推入和推出牌套盒,实现了真正意义上的连续自动发牌,大大提高了发牌效率。根据对各方面的思考,我们从使用方法、发牌
4、效果、家用功能上对现有发牌机进行了创新改进,解决了目前市场上针对家庭的发牌机的空缺问题。本发牌机发牌时不受限于所玩的牌的种类,不受限于参与人数,运用了机电结合,装有红外感应装置,操作和控制轻松简便。关键词:发牌机、传送机构、步进电动机、高效率、照亮灯。山东淄博职业学院毕业设计 装订线第 1 页 共 25 页第一章 自动发牌机的研究现状和意义1.1 自动发牌机的研究现状随着时代的发展,我们的生活水平普遍有了很大提高,科技发展,作为一项重要的国家发展战略,逐渐取得了重大进步。在过去的几十年里,科技发展多数都着重于社会建设、事、工业等方面。在人们对生活质量有了更大要求的时代,我们的社会将越来越需要“
5、科技服务于生活”。目前我们在家庭清洁、家具、家庭装饰等方面都已经有了很多突破,家居生活用品的科技上升空间越来越少,而家庭娱乐却存在着许多空白。目前的与家庭娱乐有关的科技产品都有各自的限制,如家庭机器人,原理复杂、开发成本过高,虽然投入大并且已经发展多年但是娱乐效果很有限;健身器、跳舞毯,由于适用年龄层很低,在家庭中并不普遍,而且不够耐用;家庭影院、智能家电等,也都价格高昂,并非所有家庭都能拥有的。从经济、技术上,我们国家与发达国家有着不小差距,因此在家庭娱乐上依然处于落后状态。综合起来,现在国内市场上缺乏适合家庭的实用、低廉、娱乐效果明显的产品。我国自动发牌机市场发展迅速,产品产出持续扩张,国
6、家产业政策鼓励自动发牌机产业向高技术产品方向发展,国内企业新增投资项目投资逐渐增多。投资者对自动发牌机市场的关注越来越密切,这使得自动发牌机市场越来越受到各方的关注。本报告侧重行业宏观发展研究分析,从行业现状、产品市场、技术水平、产业链运行、产业政策、企业竞争、产品进出口、行业投资等角度对自动发牌机市场的发展进行细致研究。我们通过专家访谈定性分析和统计数据定量分析来揭示自动发牌机市场当前发展的规律、特点、存在问题,在此基础上提出相应的建议。1.2 自动发牌机的研究意义随着中国当前的经济形势的日趋好转,在我们国家,最常见,最方便的家庭游戏便是纸牌游戏了。针对我国家庭普遍都会参与并热衷的游戏纸牌。
7、我们团队特地设计并制作了机械式家用发牌机,尽管现在市场上已经有了类似产品,目前,我们了解到,全自动发牌机和全自动麻将机类似,都是为了降低人的工作强度而产生的一种工具发牌机主要由储牌室、分牌室、识牌装置、拨牌机构、传牌机构、分牌机构、牌套传送机构和控制电路组成,其中识牌装置主要由摄像头和照亮灯组成;本实用新型基于计算机图像识别技术,对要识别的扑克牌无特别要求,能够把识别出的扑克牌按预定要求迅速准确地发放到指定位置,以实现高可靠性、高效率的发牌;自动推入和推出牌套盒,实现了真正意义上的连续自动发牌。但普遍成本高,机构复杂,所受的限制较多,是专为赌场或棋牌社设计的,不适合家庭使用。除此之外,现今还出
8、现了多种新型的纸牌和玩法,如:“斗地主”需要三人参与,则许多设置为四人的发牌机不能适应;“打滚子”需要使用四副纸牌,部分发牌机储存空间不够,或者发牌速度不够,而人们玩时,在发牌上就会消耗很多时间;“三国杀”是一款需要 2 至 10 人参与的游戏,且是一次取一张,既对发牌的对象人数有灵活度的要求,有对发牌次数有要求,如果只发明一次发一张的发牌机就是没有实际意义的了。山东淄博职业学院毕业设计 装订线第 2 页 共 25 页根据对各方面的思考,我们从使用方法、发牌效果、家用功能上对现有发牌机进行了创新改进,解决了目前市场上针对家庭的发牌机的空缺问题。本发牌机发牌时不受限于所玩的牌的种类,不受限于参与
9、人数,运用了机电结合,装有红外感应装置,操作和控制轻松简便。在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下,中国的制造业也日趋蓬勃发展;而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一,模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高,并能获得极大的经济效益,因而引起了各国的高度重视和赞赏。而且近年来,塑料模具的产量和水平发展十分迅速,高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。山东淄博职业学院毕业设计 装订线第 3 页 共 25 页第2章 机电系统的总体方案设计2.1 机电系统的方案设计参数:PLC型号的选择,两个直流电机型号的选择,轴承的设计,转轴(100*45mm)的设计
10、,红外线传感器G18-3A30NA型号漫反射光电开关。机械本体:发牌机构和储牌机构。发牌机构能够发牌到玩家位置,储牌机构能够存放纸牌。传感检测装置:红外线传感器G18-3A30NA型号漫反射光电开关检测玩家位置2.2 机电系统的选材能源部分:直流电源驱动与执行部分:直流电机。信息处理与控制部分:PLC根据红外线光电开关的信号控制直流电机的转动,其中一个直流电机通过直齿锥齿带动齿轮轴转动,从而带动转盘转动,另外一个直流电机通过齿轮带动转轴转动实现发牌功能。山东淄博职业学院毕业设计 装订线第 4 页 共 25 页第三章 机电系统机械本体各部分设计3.1 直齿锥齿的设计齿轮选用45号钢,调质处理,H
11、B236,齿轮按 7等级精度制造。锥齿轮是圆锥齿轮的简称,它用来实现两相交轴之间的传动,两轴交角S称为轴角,其可根据传动需要确定,一般多采用90。锥齿轮的轮齿排列在截圆锥体上,轮齿由齿轮大端到小端逐渐收缩变小,如下图所示。由于这一特点,对应于圆柱齿轮中的各有关“圆柱“在锥齿轮中就变成了“圆锥“,如分度锥、节锥、基锥、齿顶锥等。锥齿轮的轮齿有直齿、斜齿和曲线齿等形式。直齿和斜齿锥齿轮设计、制造及安装均较简单,但噪声较大,用于低速传动(5m/s);曲线齿锥齿轮具有传动平稳、噪声小及承载能力大等特点,用于高速重载的场合。本节只讨论S=90的标准直齿锥齿轮传动。(1)直齿锥齿轮齿廓曲面的形成与圆柱齿轮
12、类似。如下图所示,发生平面1与基锥2相切并作纯滚动,该平面上过锥顶点O的任一直线OK的轨迹即为渐开锥面。渐开锥面与以O为球心,以锥长R为半径的球面的交线AK为球面渐开线,它应是锥齿轮的大端齿廓曲线。但球面无法展开成平面,这就给锥齿轮的设计制造带来很多困难。为此产生一种代替球面渐开线的近似方法。山东淄博职业学院毕业设计 装订线第 5 页 共 25 页(2)基本参数由于直齿锥齿轮大端的尺寸最大,测量方便。因此,规定锥齿轮的参数和几何尺寸均以大端为准。大端的模数 m 的值为标准值,按下表选取。在 GB12369-90 中规定了大端的压力角 a=20,齿顶高系数 ha*=1,顶隙系数 c*=0.2。(
13、3)当量齿数当量齿轮的齿数 zv 称为锥齿轮的当量齿数。zv 与锥齿轮的齿数 z 的关系可由上图求出,由图可得当量齿轮的分度圆半径 rv而 则有式中:d 为锥齿轮的分度锥角。zv 一般不是整数,无须圆整。3.2 圆柱齿轮的设计(1)设计要求根据异步轧制的研究内容,需要对轧机齿轮座的齿轮传动进行改造。在已经完成的阶梯轧辊,可以实现异径轧制的基础上,改变齿轮座齿轮的传动比,实现异转速轧制,这两种方法相结合,以扩大异步轧制的速比范围。(2)齿轮形状参数计算根据设计要求和现场轧机条件限制,原有齿轮座中心距为 224mm,中间垫块后64.9mm,则齿轮座中心距最小为 159.1mm。也即齿轮座中心距可调
14、范围是:159.1mm224mm。另一限制尺寸是齿轮座箱体内部的宽度 274mm,该尺寸限制了齿轮的最大齿顶圆直径,不能超过 274mm。由于受齿轮最小齿数 17 及中心距的限制,齿数和模数可选的范围如表:山东淄博职业学院毕业设计 装订线第 6 页 共 25 页3.3 轴的设计3.3.1基座上的轴的尺寸设计1、电动机轴的材料选择、热处理方式,许用应力的确定。选择 45 钢正火。硬度达到 170217HBS,抗拉强度=600MPa,屈服强度 =355MPa。 =55MPabeb12、 初步计算各轴段直径(1)按下列公式初步计算出轴的直径,输出轴的功率 P 和扭矩 T P=3.12x0.95x0.
15、95=2.8 W n=14 r/minT=9550P/n=1.91N.m最小直径计算(查机械设计基础教材表 142 取 =110)0AmnPAd43.630选择标准直径 d=20mm对轴材料要求:轴的强度和刚度足够;材料的热处理性能和加工工艺性好;材料来源广,价格适中。1、碳素钢:30、35、45、50(正火或调质),45应用最广。价廉,对应力集中不敏感,良好的加工性。2、合金钢:40Cr、40MnB、20CrMnTi等,强度高、寿命长,对应力集中敏感,价格较贵。用于重载、小尺寸的轴。3、合金铸铁、QT:铸造成形,吸振,可靠性低,品质难控制,常用于凸轮轴、曲轴。3、注意:钢材种类热处理对钢材弹
16、性模量E影响很小,用热处理合金钢不能提高轴的刚度。(4)、轴设计的主要问题设计的主要问题:山东淄博职业学院毕业设计 装订线第 7 页 共 25 页(1)、合理的结构设计 保证轴上零件有可靠的工作位置,装配、拆卸方便,周向、轴向固定可靠,便于轴上零件的调整;(2)、工作能力计算a、有足够的强度 疲劳强度、静强度;b、有足够的刚度 防止产生大的变形;c、有足够的稳定性 防止共振 稳定性计算。转轴的设计特点:不能首先通过精确计算确定轴的截面尺寸。轴的设计步骤选用合适的材料-结构设计-强度和刚度计算-轴的结构形状和尺寸(3)、轴的结构设计设计任务: 使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。设计要求: 1.轴和轴上零件应有确定的位置和可靠固定;2.轴上零件应便于安装、拆卸和调整;3.轴应具有良好的加工工艺性;4.应有利于提高轴的强度和刚度。