墊圈內(nèi)徑檢測(cè)裝置機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

1、 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：墊圈內(nèi)徑檢測(cè)裝置 目錄一、 設(shè)計(jì)題目及其要求.3二、 題目分析.3三、 運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)介.4四、 總體立體結(jié)構(gòu)圖.6五、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、尺寸設(shè)計(jì)及其計(jì)算65.1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).75.2壓桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).95.3止動(dòng)銷(xiāo)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).145.4微動(dòng)開(kāi)關(guān)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).18六、系統(tǒng)評(píng)價(jià).22七、設(shè)計(jì)小結(jié)22八、總結(jié)24九、參考書(shū)目24一、 設(shè)計(jì)題目及其要求 設(shè)計(jì)墊圈內(nèi)徑檢測(cè)裝置，檢測(cè)鋼制墊圈內(nèi)徑是否在公差允許范圍內(nèi)。被檢測(cè)的工件由推料機(jī)構(gòu)送入后沿一條傾斜的進(jìn)給滑道連續(xù)進(jìn)給，直到最前邊的工件被止動(dòng)機(jī)構(gòu)控制的止動(dòng)銷(xiāo)擋住而停止。然后，升降機(jī)構(gòu)使裝有微動(dòng)開(kāi)關(guān)的壓桿探頭下落，檢測(cè)探頭進(jìn)入工件的

2、內(nèi)孔。此時(shí)，止動(dòng)銷(xiāo)離開(kāi)進(jìn)給滑道，以便讓工件浮動(dòng)。檢測(cè)的工作過(guò)程如圖所示。當(dāng)所測(cè)工件的內(nèi)徑尺寸符合公差要求時(shí)（圖a），微動(dòng)開(kāi)關(guān)的觸頭進(jìn)入壓桿的環(huán)形槽，微動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，發(fā)出信號(hào)給控制系統(tǒng)（圖中未給出），在壓桿離開(kāi)工件后，把工件送入合格品槽。如工件內(nèi)徑尺寸小于合格的最小直徑時(shí)（圖b），壓桿的探頭進(jìn)入內(nèi)孔深度不夠，微動(dòng)開(kāi)關(guān)閉合，發(fā)出信號(hào)給控制系統(tǒng)，使工件進(jìn)入廢品槽。如工件內(nèi)徑尺寸大于允許的最大直徑時(shí)（圖c），微動(dòng)開(kāi)關(guān)仍閉合，控制系統(tǒng)將工件送入另一廢品槽。1工件 2帶探頭的壓桿 3微動(dòng)開(kāi)關(guān)a)內(nèi)徑尺寸合格 b)內(nèi)徑尺寸太小 c)內(nèi)徑尺寸太大二、 題目分析墊圈內(nèi)徑檢測(cè)裝置，主要的運(yùn)動(dòng)過(guò)程為：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)間歇的將

3、工件送到檢測(cè)的位置。在傳送的過(guò)程中將被止動(dòng)銷(xiāo)擋住剛好到所需檢測(cè)的內(nèi)徑圓孔到壓桿將要下來(lái)的地方，然后壓桿下來(lái)檢測(cè)內(nèi)徑是否符合要求。在壓桿下來(lái)檢測(cè)的時(shí)間里，微動(dòng)開(kāi)關(guān)向右移動(dòng)檢測(cè)墊圈內(nèi)徑是否符合要求。微動(dòng)開(kāi)關(guān)檢測(cè)完后向左移動(dòng)，回到其原來(lái)所在的。接下來(lái)，壓桿和止動(dòng)銷(xiāo)一起上升回到其原來(lái)的地方。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將已檢測(cè)的工件送走，并將下一個(gè)將被檢測(cè)的工件送到檢測(cè)處。三、 運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)介 墊圈內(nèi)徑檢測(cè)裝置，用以下4個(gè)機(jī)構(gòu)結(jié)合搭配組成：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，壓桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，止動(dòng)銷(xiāo)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，微動(dòng)開(kāi)關(guān)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。題目所給的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：平墊圈內(nèi)徑檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：方案號(hào)被測(cè)鋼制平墊圈尺寸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min每次檢測(cè)時(shí)間s公稱(chēng)尺

4、寸mm內(nèi)徑mm外徑mm厚度mma88.4161.614405b121320214406c202130314408d20213739608e30315649608經(jīng)小組討論，為使機(jī)構(gòu)的使用性能符合要求，適合本設(shè)計(jì)，我們采用方案dd20213739608周期t=8s，角速度=2/t=0.785 rad/s.在一個(gè)周期內(nèi)，滿足要求，各個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)壓桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)止動(dòng)銷(xiāo)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)微動(dòng)開(kāi)關(guān)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)02s01s傳送工件停在最高點(diǎn)停在最高點(diǎn)停在最左邊11.5s下降1.52s停在最低點(diǎn)23.5s停下降停在最低點(diǎn)停在最左邊3.56.5s3.54.5s停檢測(cè)停在最低點(diǎn)右移4.55.5s檢測(cè)5.56.5s左

5、移6.58s停上升上升停為使各個(gè)機(jī)構(gòu)滿足上述要求，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制采用間歇機(jī)構(gòu)，壓桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和止動(dòng)銷(xiāo)的運(yùn)動(dòng)匹配要求嚴(yán)格，則兩者用凸輪軸連接。微動(dòng)開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)的控制采用凸輪機(jī)構(gòu)。四、 立體結(jié)構(gòu)圖五、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)墊圈內(nèi)徑檢測(cè)裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)壓桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)止動(dòng)銷(xiāo)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)微動(dòng)開(kāi)關(guān)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是整個(gè)裝置中負(fù)責(zé)將待檢測(cè)的工件傳送到檢測(cè)位置的機(jī)構(gòu)。它需要在運(yùn)動(dòng)規(guī)律上和控制止動(dòng)銷(xiāo)的止動(dòng)機(jī)構(gòu)和壓桿升降機(jī)構(gòu)相互配合才能完成此裝置的工作要求。為了使工作周期易于控制，我們決定由皮帶輪傳動(dòng)來(lái)達(dá)到運(yùn)送工件的目的。機(jī)構(gòu)由齒輪來(lái)傳動(dòng)，因?yàn)槠涔β史秶?、傳?dòng)效率高的特點(diǎn)正好符合我們的需要。從所給的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中我們得知：原動(dòng)

6、件的轉(zhuǎn)動(dòng)周期為1/16s，而檢測(cè)周期為8s，因此推料機(jī)構(gòu)的齒輪系的傳動(dòng)比需為128：1，這要由多級(jí)齒輪傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。如圖為推料機(jī)構(gòu)的齒輪系簡(jiǎn)圖。其中：z1=z2=z3=20,z2=z3=80,z4=160傳動(dòng)比i14=z2z3z4/z1z2z3=80*80*160/203=128/1考慮到推料機(jī)構(gòu)具有送料停止送料的運(yùn)動(dòng)規(guī)律特征，我們決定使用槽輪機(jī)構(gòu)來(lái)達(dá)到間歇式運(yùn)動(dòng)的目的。電動(dòng)機(jī)輸出齒輪皮帶輪檢測(cè)周期周期1/16s8s32s8s由于是檢測(cè)機(jī)構(gòu)，所以傳動(dòng)齒輪模數(shù)不宜過(guò)大，初定模數(shù)m=2d1=d2=d3=40mmd2=d3=160mmd4=320mm皮帶輪直徑d=127.4mm，皮帶傳送速度v=50m

7、m/s 4號(hào)齒輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)1/4周，皮帶在這2s的時(shí)間內(nèi)將待測(cè)工件傳送到檢測(cè)位置，然后停留6s，等待檢測(cè)完畢后將已檢測(cè)的工件送走，并把新的工件傳送過(guò)來(lái)，如此重復(fù)。2、壓桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)控制壓感探頭的凸輪設(shè)計(jì)：方案一：用齒輪、連桿和彈簧來(lái)控制壓桿的運(yùn)動(dòng)；方案二：用凸輪和連桿機(jī)構(gòu)，為了設(shè)計(jì)加工方便把凸輪設(shè)計(jì)成3次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律；方案三：用凸輪和連桿機(jī)構(gòu)，凸輪設(shè)計(jì)成5次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律；綜合分析以上三種方案，方案一中彈簧用久后會(huì)變形，影響測(cè)量精度，考慮到探頭測(cè)量時(shí)沖擊力要小，故不能用三次多項(xiàng)式的凸輪，經(jīng)綜合考慮采用方案三采用5次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的凸輪。以下是推桿回程的計(jì)算過(guò)程：周期：t=8s；基

8、圓半徑=15mm；推程：h=6mm；推程運(yùn)動(dòng)角：0=3/8；回程運(yùn)動(dòng)角：0=3/8；遠(yuǎn)修止角=/2；近修止角=3/4；計(jì)算公式：s=c0+ c12+ c33+ c44+ c55； v= c1w+2 c2w+3 c3w2+4 c4w3+5 c5w4； a=2 c2w2+6 c3 w2+12 c4 w22+20 c5 w23；在始點(diǎn)處：=0，s=0,v=0,a=0；在終點(diǎn)處：=0 ,s=h,v=0,a=0；分別代入方程得到：c0=c1=c2=0 c3= 10h/03 c4= -15h/04 c5=6h/05位移：s=h-10h3/30+15h4/40-6h5/50 ；速度：v=7.5h2/30-1

9、5h3/40+7.5h4/50；加速度：a=3.752h/30-11.252h2/40+7.52h3/50；用c語(yǔ)言計(jì)算位移，速度，加速度；計(jì)算位移的c語(yǔ)言程序：#include#includevoid main() float x,s;int a,b;scanf(%d %d,&a,&b);x=(float)a/b;s=6-60*x*x*x+90*x*x*x*x-36*x*x*x*x*x;printf(%fn,s);計(jì)算速度的c語(yǔ)言程序：#include#includevoid main() float x,v;int a,b;scanf(%d %d,&a,&b);x=(float)a/b;v

10、=120*x*x-240*x*x*x+120*x*x*x*x;printf(%fn,v);計(jì)算加速度的c語(yǔ)言程序：#include#includevoid main() float x,a;int b,c;scanf(%d %d,&b,&c);x=(float)b/c;a=160*x-480*x*x+320*x*x*x;printf(%fn,a);經(jīng)計(jì)算得到以下結(jié)果：03/806/809/8012/8015/8018/8021/8024/8027/8030/80s6.0005.9495.6525.0224.0953.0001.9050.9780.3480.0510.000v0.0000.972

11、3.0725.2926.9127.5006.9125.2923.0720.9720.00003/1606/1609/16012/16015/16018/16021/16024/16027/16030/160a0.0006.84011.52014.28015.36015.00013.44010.9207.6803.9600.00033/16036/16039/16042/16045/16048/16051/16054/16057/16060/160a-3.960-7.680-10.920-13.440-15.000-15.360-14.280-11.520-6.8400.00008/3位移和角度

12、的曲線圖：08/3速度和角度關(guān)系的曲線圖：08/3加速度和角度關(guān)系的曲線圖：02一個(gè)周期內(nèi)推桿運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖：solidworks設(shè)計(jì)的凸輪： 安裝凸輪時(shí)應(yīng)注意凸輪開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)應(yīng)先遠(yuǎn)休2秒，然后再回程來(lái)測(cè)量墊圈的內(nèi)徑，故應(yīng)把凸輪應(yīng)安裝如上圖所示的位置；推程時(shí)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和回程時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律完全一致，各種參數(shù)均相同。3、止動(dòng)銷(xiāo)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)止動(dòng)銷(xiāo)機(jī)構(gòu)，由凸輪控制其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。凸輪類(lèi)型：對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)在在周期為8s的一個(gè)周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為：（0s時(shí)在最高處） 01s1s1.5s1.5s6.5s 6.5s8s停下降停上升凸輪機(jī)構(gòu)分析：為保證凸輪機(jī)構(gòu)不受過(guò)大地沖擊力，采用二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)

13、律。s=c0+c1+c22 v=ds/dt=c1+2c2a=dv/dt=2c22（1）在01s，凸輪在遠(yuǎn)休過(guò)程，遠(yuǎn)休止角01=/4 （0/4）。（2）在1s1.5s，凸輪為回程過(guò)程，回程運(yùn)動(dòng)角0=/8 （/43/8）在等加速回程段：（/45/16）s=h-2h2/20=6-2*62/(/8)2=6-77.892v=-4h/20=-4*6*0.785/(/8)2=-122.29a=-4h2/20=-4*6*(0.785)2/(/8)2=-96(=00/2)等減速回程：（5/163/8）s=2h(0-)2/20=2*6(/8-)2/(/8)2=77.89 (/8-)2v=-4h(0-)/ 20=-

14、4*6*0.785(/8-)/( /8)2=-122.29 (/8-)a=4h2/20=4*6*(2/t)/( /8)2=96(=/2-)（3）1.5s6.5s凸輪為近休過(guò)程，近休止角02=5/4 （3/813/8）（4）6.5s8s凸輪為回程過(guò)程，回程角0=3/8（13/82）等加速推程：（13/829/16）s=2h2/20=2*62/(3/8)2=8.662v=4h/20=4*6*0.785/( 3/8)2=13.59a=4h2/20=4*6*(0.785)2/(3/8)2=10.67（=00/2）等減速推程：（29/162）s=h-2h（0-）2/20=6-2*6（3/16-）2/(3

15、/16)2=6-8.66（3/16-）v=4h(0-)/ 20=4*6*0.785(3/16-)/( 3/16)2=13.59 (3/16-)a=-4h2/20=-10.67（=0/20）在一個(gè)周期內(nèi)，止動(dòng)銷(xiāo)上升高度與凸輪轉(zhuǎn)過(guò)角速度的關(guān)系：一個(gè)周期內(nèi)，止動(dòng)銷(xiāo)的速度與凸輪轉(zhuǎn)過(guò)角速度的關(guān)系：一個(gè)周期內(nèi)，止動(dòng)銷(xiāo)的加速度與凸輪轉(zhuǎn)過(guò)角速度的關(guān)系：4、微動(dòng)開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)微動(dòng)開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)：由凸輪控制其運(yùn)動(dòng)；凸輪類(lèi)型：幾何封閉的凸輪機(jī)構(gòu)；該機(jī)構(gòu)在一個(gè)周期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：03.5s3.5s4.5s4.5s5.5s 5.5s6.5s 6.5s8s靜止過(guò)來(lái)檢測(cè)回去 靜止結(jié)構(gòu)圖：凸輪機(jī)構(gòu)的分析與計(jì)算;為了保證凸輪機(jī)構(gòu)收到極小的

16、 沖擊，采用二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律其表達(dá)式：s=c0+c1+c22 v=ds/dt=c1+2c2a=dv/dt=2c22有圖可得：推程運(yùn)動(dòng)角0=/4遠(yuǎn)休止角 ：01=/4回程運(yùn)動(dòng)角：0=/4近休止角：02=5/4 推程加速過(guò)程的運(yùn)動(dòng)方程;s=2h2/20=12.9822v=4h/20=20.382a=4h2/20=16推程減速過(guò)程的運(yùn)動(dòng)方程;s=h-2h2/20=4-12.982（/4-）2v=4h/20=20.382（/4-）a=-4h2/20=-16s，v，a分析圖：回程時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律過(guò)程回程加速過(guò)程的運(yùn)動(dòng)方程;s=h-2h2/20=4-12.9822v=-4h/20=-20.382a=-4h2

17、/20=-16回程減速過(guò)程的運(yùn)動(dòng)方程；s=2h(0-)2/20=12.982（/4-）v=-4h(0-)/ 20=-20.382（/4-）a=4h2/20=16s，v，a分析圖： 六、系統(tǒng)評(píng)價(jià)綜合評(píng)價(jià)該檢測(cè)裝置，該裝置止動(dòng)銷(xiāo)、壓桿、微動(dòng)開(kāi)關(guān)精確地配合運(yùn)動(dòng)，符合每8秒檢測(cè)一個(gè)墊圈的技術(shù)要求，檢測(cè)的探頭對(duì)工件的沖擊較小，總的來(lái)說(shuō)該設(shè)計(jì)符合技術(shù)要求。七、設(shè)計(jì)小結(jié)這次課程設(shè)計(jì)是我們第一次獨(dú)立地對(duì)一個(gè)完整的機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)我們看到課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的第一眼時(shí)，還以為這次的作業(yè)和以往經(jīng)歷過(guò)的無(wú)數(shù)次的考試一樣：老師給你一份寫(xiě)滿了題目的試卷，而你只需要對(duì)這些題目一一分析，再寫(xiě)下自己的思考就算完成了。然而，在我們花

18、費(fèi)了一整個(gè)下午對(duì)課題進(jìn)行了一番研究之后，我們才預(yù)感到這不是一件簡(jiǎn)單的事：老師給我們的是一張白紙，連題目都還需要我們自己去寫(xiě)。我們選擇的課題是對(duì)墊圈內(nèi)徑檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)，這是一個(gè)檢測(cè)儀，它的工作機(jī)理理解起來(lái)并不難，難的是在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)于機(jī)器實(shí)際運(yùn)作時(shí)可能發(fā)生的一系列問(wèn)題的解決。第一個(gè)問(wèn)題，出現(xiàn)在設(shè)計(jì)各部件運(yùn)動(dòng)方式時(shí)。要知道我們以往解題的時(shí)候，機(jī)械的運(yùn)動(dòng)都是一定的，然而在檢測(cè)儀中，因被檢測(cè)工件的外形參數(shù)不同，在每個(gè)檢測(cè)周期中壓桿的垂直位移以及微動(dòng)開(kāi)關(guān)的水平位移都不一樣，如何保證我們?cè)O(shè)計(jì)的這些機(jī)構(gòu)在檢測(cè)不同的工件時(shí)即能圓滿完成工作要求，又不會(huì)對(duì)機(jī)器本身和工件造成損壞，成了擺在我們面前的第一道坎。首先我

19、們想到的是通過(guò)添加彈簧來(lái)滿足構(gòu)件的位移浮動(dòng)，在構(gòu)件的長(zhǎng)度允許變化的時(shí)候，這看上去是一個(gè)好方法，于是在設(shè)計(jì)微動(dòng)開(kāi)關(guān)時(shí)，我們就在其中加上卡一個(gè)彈簧。但是彈簧不是在任何情況下都適用，若我們?cè)趲筋^的壓桿中也使用了彈簧，那么機(jī)器在檢測(cè)工件時(shí)就無(wú)法區(qū)別出內(nèi)徑正常的工件與內(nèi)徑過(guò)小的工件了（壓桿的長(zhǎng)度如果變化的話，測(cè)量結(jié)果就不準(zhǔn)）。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們最后決定在凸輪的設(shè)計(jì)中（壓桿由凸輪傳動(dòng)），預(yù)留一段允許凸輪空轉(zhuǎn)的時(shí)間，其實(shí)際結(jié)果就是，在傳動(dòng)過(guò)程中，我們把壓桿“放”入了待測(cè)件的內(nèi)，而非將其“壓”進(jìn)去，這樣就達(dá)到了在不改變壓桿長(zhǎng)度的前提下測(cè)量不同工件內(nèi)徑的目的。另一個(gè)問(wèn)題是機(jī)器各部件的協(xié)調(diào)性問(wèn)題。什么時(shí)候止

20、動(dòng)銷(xiāo)升起，什么時(shí)候下壓桿，什么時(shí)候微動(dòng)開(kāi)關(guān)工作，最后這些部件又怎么回到初始位置，這些問(wèn)題困擾了我們很久，為此我們修改了方案數(shù)次。雖然這個(gè)問(wèn)題花費(fèi)了我們不少時(shí)間，但是在解決問(wèn)題的過(guò)程中我們確實(shí)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中的細(xì)節(jié)有了更全面的了解。從細(xì)節(jié)到整體，隨著設(shè)計(jì)進(jìn)度的推進(jìn)，我們仿佛親眼見(jiàn)證了一個(gè)個(gè)細(xì)小的零件在我們眼前組合成了一個(gè)完整的機(jī)器，如今它就在那邊轟隆隆地轉(zhuǎn)動(dòng)著。八、總結(jié)這次的課程設(shè)計(jì)完成了，經(jīng)過(guò)了十幾天的分析、計(jì)算和繪制，經(jīng)過(guò)了團(tuán)隊(duì)合作和各自的思考，經(jīng)過(guò)了無(wú)從下手和有所領(lǐng)悟，課程設(shè)計(jì)總算完成了。這是分工協(xié)作的的成果：蔣威負(fù)責(zé)止動(dòng)銷(xiāo)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；任杰負(fù)責(zé)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；楊海鋒負(fù)責(zé)微動(dòng)開(kāi)關(guān)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；王

21、雷負(fù)責(zé)壓桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。然而我們并不是等到各個(gè)部分的設(shè)計(jì)完成之后再將其合并匯總，交流和討論貫穿了設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程。在這次課程設(shè)計(jì)中找到的問(wèn)題和經(jīng)驗(yàn)，成為了我們走向外門(mén)世界的路上的鵝卵石，使原本崎嶇不平的道路變得饒有興致。在未來(lái)的學(xué)習(xí)當(dāng)中，我們?nèi)孕枰３肿‖F(xiàn)在這份熱情，將困難熔進(jìn)身體，使之成為自己與外界抗衡的資本。九、參考書(shū)目1.機(jī)械原理（第六版） 孫桓 陳作模 主編 高等教育出版社2.機(jī)械原理（第七版） 孫桓 陳作模 葛文杰主編 高等教育出版社3.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)總體概要及任務(wù)書(shū) 曾小惠 王玉丹 編 4.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 孫德志 張偉華 鄧子龍 編 科學(xué)出版社機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 “無(wú)線遙控

22、智能爬行機(jī)器人”設(shè)計(jì)目錄 第一篇 機(jī)械課程設(shè)計(jì)摘要 -2 第二篇 機(jī)械課程設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)（硬件）設(shè)計(jì)2.1 項(xiàng)目背景及意義-32.2 肢體的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-3-72.3 軀體的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-7-8 第三篇 機(jī)械課程設(shè)計(jì)步態(tài)分析及其實(shí)現(xiàn)- -8-9 第四篇 機(jī)械課程設(shè)計(jì)通信電路設(shè)計(jì)-10 第五篇 機(jī)械課程設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用軟件-11 第六篇 機(jī)械課程設(shè)計(jì)參考書(shū)目-11 第七篇 機(jī)械課程設(shè)計(jì)附錄-11-12 第八篇 機(jī)械課程設(shè)計(jì)心得，體會(huì)&意見(jiàn)，建議-12-13第一篇 機(jī)械課程設(shè)計(jì)摘要 機(jī)器人是機(jī)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、控制理論等學(xué)科發(fā)展水平的綜合體現(xiàn)，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。在各高校機(jī)器人設(shè)計(jì)活動(dòng)也已經(jīng)很廣的開(kāi)展起來(lái)，

23、我想這種氛圍對(duì)我國(guó)機(jī)器人的研制開(kāi)發(fā)特別以及專(zhuān)業(yè)方面人才的培養(yǎng)是具有積極意義的。我們是制作機(jī)器人的愛(ài)好者，“無(wú)線遙控爬行機(jī)器人”是我們?cè)O(shè)計(jì)的第一個(gè)機(jī)器人，從仿生學(xué)的角度，昆蟲(chóng)的生理構(gòu)造及行為是比較容易模仿的，我們的機(jī)器人正是在模仿四足行走的動(dòng)物，該機(jī)器人是一個(gè)仿生4足行走的機(jī)器人，通過(guò)對(duì)伺服馬達(dá)的精確控制模擬四足動(dòng)物的行走步態(tài)，實(shí)現(xiàn)行走、急跑、轉(zhuǎn)彎等各種步態(tài)行為，并能在各種地面環(huán)境下進(jìn)行步態(tài)的智能調(diào)整，自適應(yīng)光滑地面、粗糙地面、沙石地面、濕泥地面等惡劣的路面環(huán)境。該系統(tǒng)通過(guò)at89s51、usb100模塊、nt-tr01無(wú)線傳輸模塊及相應(yīng)的輔助電路實(shí)現(xiàn)智能控制及無(wú)線遙控。nt-tr01采用dds

24、+pll頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性極好，且功耗小, 工作頻率為國(guó)際通用的數(shù)傳頻段433mhz。pc端通過(guò)usb接口與nt-tr01模塊連接，遠(yuǎn)程控制端單片機(jī)與nt-tr01模塊連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。pc向終端發(fā)送控制指令并處理反饋來(lái)的狀態(tài)信息，終端執(zhí)行指令并反饋狀態(tài)信號(hào)。 最后進(jìn)行了系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試，結(jié)果表明：系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)合理可行，為后續(xù)的研究工作奠定了基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：仿生學(xué)，at89s51，usb100，nt-tr01，無(wú)線傳輸，pc，終端，反饋，dds+pll 第二篇 機(jī)械課程設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)（硬件）設(shè)計(jì)2.1 項(xiàng)目背景及意義仿生機(jī)器人（humanoid robot）是先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)的高級(jí)發(fā)展

25、階段，它綜合體現(xiàn)了高級(jí)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力學(xué)、現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、信息檢測(cè)和感知、微電子學(xué)、控制理論等諸多方面的研究和發(fā)展水平，是一個(gè)復(fù)雜的綜合系統(tǒng)。圖2-1是我們研制的機(jī)器人三維模擬圖。圖2-1 “無(wú)線遙控爬行機(jī)器人”三維模擬圖 大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃（student research training program-srtp）是我校大力開(kāi)展本科教育改革，實(shí)施理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、科學(xué)研究三位一體教學(xué)模式的重要組成部分，其目的是組織學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，通過(guò)自主進(jìn)行課題研究和探索。了解和掌握基本的科學(xué)研究方法和手段，培養(yǎng)大學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作精神，提高大學(xué)生的研究創(chuàng)新能力和綜

26、合實(shí)踐能力。 “無(wú)線遙控爬行機(jī)器人”正是東南大學(xué) srtp項(xiàng)目之一，機(jī)器人的開(kāi)發(fā)是來(lái)源于學(xué)生的興趣愛(ài)好，在指導(dǎo)老師的制導(dǎo)下完成機(jī)器人的開(kāi)發(fā)。2.2 肢體的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2-1 微型伺服馬達(dá)的機(jī)構(gòu) 我們的機(jī)器人是由8個(gè)微型伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，整個(gè)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)也是以微型伺服馬達(dá)為基礎(chǔ)的，所以在介紹機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)前我想把微型伺服馬達(dá)的機(jī)構(gòu)及工作特性作一下介紹。微型的伺服馬達(dá)在無(wú)線電業(yè)余愛(ài)好者的航模活動(dòng)中使用已有很長(zhǎng)一段歷史，而且應(yīng)用最為廣泛，國(guó)內(nèi)亦稱(chēng)之為“舵機(jī)”，含義為：“掌舵人操縱的機(jī)器”?？梢?jiàn)，微型伺服馬達(dá)主要用作運(yùn)動(dòng)方向的控制部件。伺服馬達(dá)本質(zhì)上是可定位的馬達(dá)。當(dāng)伺服馬達(dá)接受到一個(gè)位置指令，它就

27、會(huì)運(yùn)動(dòng)到指定的位置。因此，個(gè)人機(jī)器人模型中也常用到它作為可控的運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)，這些活動(dòng)關(guān)節(jié)我們也常稱(chēng)它為自由度 一個(gè)微型伺服馬達(dá)內(nèi)部包括了一個(gè)小型直流馬達(dá)；一組變速齒輪組；一個(gè)反饋可調(diào)電位器；及一塊電子控制板。其中，高速轉(zhuǎn)動(dòng)的直流馬達(dá)提供了原始動(dòng)力，帶動(dòng)變速（減速）齒輪組，使之產(chǎn)生高扭力的輸出，齒輪組的變速比愈大，伺服馬達(dá)的輸出扭力也愈大，也就是說(shuō)越能承受更大的重量，但轉(zhuǎn)動(dòng)的速度也愈低。我們正是依靠伺服馬達(dá)的兩個(gè)輸出轉(zhuǎn)矩作為驅(qū)動(dòng)的來(lái)源。圖2-2是我們所用微型伺服馬達(dá)的三維模擬圖圖2-2微型伺服馬達(dá)的三維模擬圖2.2-2 爬行機(jī)器人的的肢體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)流程 我們的設(shè)計(jì)是從4足機(jī)器人的一個(gè)肢體開(kāi)始的，因?yàn)?

28、個(gè)肢體的設(shè)計(jì)是非常相似的。 為了能夠充分利用伺服馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩，我把馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)臂就作為機(jī)器人的肢體的組成部分，這樣就大大提高了輸出功率的利用率。想到四足動(dòng)物的步行狀態(tài)，即做上下擺動(dòng)和前后搖動(dòng)，我開(kāi)始把一個(gè)肢體的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如下： 圖2-3肢體的單電機(jī)機(jī)構(gòu)我們通過(guò)下面電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)上面齒輪臂的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)圓住凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)并把它的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為上連桿的擺動(dòng)，再帶動(dòng)其它關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)。其結(jié)構(gòu)間圖如下：圖2-4肢體的單電機(jī)運(yùn)動(dòng)間圖由于此機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)比較單一，而且在運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性上不易控制我們最后選取了雙電機(jī)機(jī)構(gòu)。通過(guò)上下兩個(gè)電機(jī)的獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)肢體關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣在機(jī)器人行走的過(guò)程中就可以比較協(xié)調(diào)，而且我們的機(jī)器人

29、的自由度也將增加，具體的協(xié)調(diào)性分析及其行走的步態(tài)分析將在下面作詳細(xì)介紹。圖2-5肢體的雙電機(jī)機(jī)構(gòu)及其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)間圖 這樣通過(guò)兩個(gè) pwm 信號(hào)分別控制上下兩個(gè)電機(jī)就可以比較輕松的實(shí)現(xiàn)一個(gè)肢體的“抬高”和“邁進(jìn)”。通過(guò)4個(gè)肢體的協(xié)調(diào)工作我們就可以控制機(jī)器人的行走（前進(jìn)，后退，轉(zhuǎn)身等）。另外，在我們的考慮到我們的機(jī)器人實(shí)際工作環(huán)境時(shí)，想到了如果它在行走的過(guò)程中翻身了怎么辦？所以在原有雙電機(jī)的機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上我們加以了改進(jìn)，那就是在原來(lái)肢體上再加鏡向關(guān)節(jié)。（如圖2-6）這樣在機(jī)器人翻轉(zhuǎn)180度后依然可以利用上面的鏡向圖2-6肢體的雙電機(jī)含鏡向關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu) 關(guān)節(jié)行走。最后通過(guò)我們小組的討論，圖2-6的機(jī)構(gòu)在可行性

30、上有一定限制（機(jī)器人在翻身后未必翻到180度，這樣上關(guān)節(jié)就起不到），即無(wú)法充分可靠的利用鏡向關(guān)節(jié)最后我們放棄了這個(gè)方案。希望在以后的設(shè)計(jì)中能夠想到更好的方案。所以最后我們采用的還是圖 2-5的雙電機(jī)無(wú)鏡向關(guān)節(jié)的機(jī)構(gòu)。2.3 軀體的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)流程 軀體是連接四個(gè)肢體的關(guān)鍵部分，軀體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也顯得十分重要，我們從電機(jī)的結(jié)構(gòu)出發(fā)，結(jié)合實(shí)際四足動(dòng)物的形體特征，我們的軀體設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)階段：圖2-7軀體機(jī)構(gòu)的實(shí)際流程圖圖2-7軀體機(jī)構(gòu)的三維圖 通過(guò)最后的軀體機(jī)構(gòu)我們就可以把四個(gè)雙電機(jī)肢體很好的連接在一起了，并且通過(guò)最后改進(jìn)的軀體梁結(jié)構(gòu)，我們可以讓機(jī)器人有充分的靈活性，這主要是“中間軸”和兩個(gè)“鉸鏈”的

31、作用。圖2-7整體機(jī)構(gòu)圖（主視） 最后把軀體和四個(gè)肢體通過(guò)螺釘緊固在一起，這樣機(jī)器人的整體機(jī)構(gòu)就組合好了，過(guò)控制8個(gè)伺伏電機(jī)就可以讓它“行動(dòng)自如”了。第三篇 機(jī)械課程設(shè)計(jì)步態(tài)分析及其實(shí)現(xiàn) 3.1引言：根據(jù)節(jié)肢昆蟲(chóng)的步行原理，建立起步行運(yùn)動(dòng)的模型，將昆蟲(chóng)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，抽象出四足運(yùn)動(dòng)的基本原理，并制作出了一個(gè)理論驗(yàn)證模型，可以實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、避障等動(dòng)作。 3.2步行原理： 3.2-1 單足行為 每一條腿有兩種狀態(tài)：向前走和向后走，對(duì)于每一個(gè)動(dòng)作狀態(tài)來(lái)講，分為兩步：邁腿和收腿。這兩步連續(xù)不斷的循環(huán)，設(shè)其周期 為 t，邁腿的時(shí)間為收腿時(shí)間的1/3，為整個(gè)周期的1/4，這個(gè)動(dòng)作對(duì)于每條腿都

32、是一樣的：每相鄰的兩個(gè)抬腿動(dòng)作之間的相位差為1/4周期，由此可得出機(jī)器人在行走式的四條腿之間的時(shí)序關(guān)系，如圖3-1所示：圖3-1四條腿之間的時(shí)序關(guān)系3.2-1四足協(xié)調(diào) 機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的行走，必須保證每時(shí)刻都有三條腿著地，而另外一條腿用來(lái)行走。全部行走的奧秘在于當(dāng)一條腿抬起來(lái)時(shí)，其它三條腿是同時(shí)著地并且向后退的，這樣，機(jī)器人把抬起的腿向前邁一步再放下，就走完了一步，之后輪流邁其它的腿，機(jī)器人就可以連續(xù)向前走了。各種動(dòng)作順序如下（四條腿分別記為右后、右前、左后、左前，每條腿向前邁記為“”，向后邁腿記為“”）：前進(jìn)：右后 右前 左后 左前；后退：右后 右前 左后 左前；左轉(zhuǎn)：右后 右前 左前 左后

33、；右轉(zhuǎn)：右前 右后 左后 左前。各條腿動(dòng)作的時(shí)序關(guān)系如圖3-1所示。選擇不同的動(dòng)作順序則可以實(shí)現(xiàn)不同的行走方式。 圖3-2四條腿的空間三維模擬圖第四篇 機(jī)械課程設(shè)計(jì)通信電路設(shè)計(jì)4.1 usb 模塊通信電路設(shè)計(jì)4.2普通com通信電路設(shè)計(jì)第五篇 機(jī)械課程設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用軟件在本次設(shè)計(jì)中我們利用了以下技術(shù)應(yīng)用軟件： superices （g3000愛(ài)思仿真開(kāi)發(fā)系統(tǒng)）：初期程序調(diào)試。 cad、solidworks： 零件圖，裝配圖，三維圖的繪制。 vc+ 、keil c51：程序的編寫(xiě)。 protel：電路圖的設(shè)計(jì)繪制。 superpro/280、easy 51pro：程序的燒制。第六篇 機(jī)械課程設(shè)計(jì)參

34、考書(shū)目at89s51系列單片機(jī)原理與接口技術(shù)單片機(jī)原理及應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) usb接口設(shè)計(jì) 串口技術(shù) 8051單片機(jī)c語(yǔ)言控制與應(yīng)用 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編第七篇 機(jī)械課程設(shè)計(jì)附錄 7.1 usb 模塊電氣特性 7.2 nt-tr01 電氣特性第八篇 機(jī)械課程設(shè)計(jì)心得，體會(huì)&意見(jiàn)，建議在實(shí)踐中提高自己 -談 作本次機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的心得體會(huì)作為一名機(jī)械系，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化大三的學(xué)生，我覺(jué)得能做類(lèi)似的課程設(shè)計(jì)是十分有意義，而且是十分必要的。在已度過(guò)的大三的時(shí)間里我們大多數(shù)接觸的是專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。我們?cè)谡n堂上掌握的僅僅是專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的理論面，如何去鍛煉我們的實(shí)踐面？如何把我們所學(xué)到的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)用到實(shí)

35、踐中去呢？我想做類(lèi)似的大作業(yè)就為我們提供了良好的實(shí)踐平臺(tái)。在做本次大作業(yè)的過(guò)程中，我感觸最深的當(dāng)數(shù)查閱大量的設(shè)計(jì)手冊(cè)了。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，更加符合工程標(biāo)準(zhǔn)，一次次翻閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)是十分必要的，同時(shí)也是必不可少的。我們是在作設(shè)計(jì)，但我們不是藝術(shù)家。他們可以拋開(kāi)實(shí)際，盡情在幻想的世界里翱翔，我們是工程師，一切都要有據(jù)可依.有理可尋，不切實(shí)際的構(gòu)想永遠(yuǎn)只能是構(gòu)想，永遠(yuǎn)無(wú)法升級(jí)為設(shè)計(jì)。作為一名專(zhuān)業(yè)學(xué)生掌握一門(mén)或幾門(mén)制圖軟件同樣是必不可少的，由于本次大作業(yè)要求用solid works 制圖、protel繪制電路圖、vc+編程等，所以我們還要好好掌握這幾門(mén)軟件。雖然過(guò)去從未獨(dú)立應(yīng)用過(guò)它們，但在學(xué)習(xí)

36、的過(guò)程中帶著問(wèn)題去學(xué)我發(fā)現(xiàn)效率好高，記得大一學(xué)cad時(shí)覺(jué)得好難就是因?yàn)槲覀儧](méi)有把自己放在使用者的角度，單單是為了學(xué)而學(xué)，這樣效率當(dāng)然不會(huì)高。邊學(xué)邊用這樣才會(huì)提高效率，這是我作本次課程設(shè)計(jì)的第二大收獲。但是由于水平有限，難免會(huì)有錯(cuò)誤，還望老師批評(píng)指正。談?wù)勎业囊庖?jiàn)和建議： 首先，我覺(jué)得老師給我們作類(lèi)似的課程設(shè)計(jì)是十分必要的，這不僅可以提起我們對(duì)這門(mén)課的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)還可以在專(zhuān)業(yè)上用實(shí)踐鍛煉一下我們，使我們不但不在對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)感到陌生，而且還可以培養(yǎng)大家的積極性。 其次，我覺(jué)得應(yīng)該培養(yǎng)我們的團(tuán)隊(duì)合作精神，讓幾個(gè)人一起作這樣的課程設(shè)計(jì)我想會(huì)更好的發(fā)揮我們的特長(zhǎng)。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告熒光燈燈絲裝架機(jī)上料

37、機(jī)械手及芯柱傳送機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)02001112 袁滿目錄一 設(shè)計(jì)任務(wù) 2二 設(shè)計(jì)任務(wù)初步分析 3三芯柱傳送鏈輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3四機(jī)械手臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 9五機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 14六機(jī)構(gòu)傳動(dòng)分析 17附錄心得體會(huì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告一設(shè)計(jì)任務(wù)： 選擇設(shè)計(jì)任務(wù)b。圖1-1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)相對(duì)關(guān)系如圖1-1所示，已知軸芯柱傳送軸o2，上料機(jī)械手臂在軸i、ii的驅(qū)動(dòng)下配合運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到生產(chǎn)目的。圖1-2 各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖上料機(jī)械手和芯柱傳送軸的運(yùn)動(dòng)關(guān)系如圖1-2所示?，F(xiàn)要求以下設(shè)計(jì)內(nèi)容：1. 選擇驅(qū)使芯柱傳送鏈輪作單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，要求機(jī)構(gòu)原動(dòng)件與分配軸i或軸ii回定作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸。2. 計(jì)算確定圖

38、1-1中o5點(diǎn)位置及擺角。選擇使上料機(jī)械手作間歇上下移動(dòng)和間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，要求機(jī)構(gòu)原動(dòng)件與分配軸i或ii固定作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸。3. 編程計(jì)算所設(shè)計(jì)上述機(jī)構(gòu)中執(zhí)行構(gòu)作的位移與分配軸i轉(zhuǎn)角的對(duì)應(yīng)關(guān)系，繪制位移規(guī)律圖，并與圖1-2所給位移規(guī)律作比較。4. 選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)，確定電機(jī)到分配軸間的減速傳運(yùn)方案，并進(jìn)行傳動(dòng)比分配和傳動(dòng)工作能力設(shè)計(jì)計(jì)算。5. 對(duì)驅(qū)動(dòng)鏈輪和上料機(jī)械手間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。二設(shè)計(jì)任務(wù)初步分析1. 芯柱傳送鏈輪機(jī)構(gòu)選擇從圖1-2可以看出，芯柱傳送鏈輪處于低速輕載的運(yùn)動(dòng)鏈末端，且其轉(zhuǎn)停時(shí)間比為1:2，槽輪機(jī)構(gòu)在時(shí)間上可以準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)這樣的運(yùn)動(dòng)要求。因此擬用槽輪機(jī)構(gòu)

39、作為鏈輪單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的核心機(jī)構(gòu)。2. 機(jī)械手間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇從圖1-2可以看出，機(jī)械手的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)與擺動(dòng)較為復(fù)雜，凸輪機(jī)構(gòu)可以很好的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此擬選凸輪機(jī)構(gòu)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的核心機(jī)構(gòu)。三芯柱傳送鏈輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1. 槽輪機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)a) 運(yùn)動(dòng)系數(shù)計(jì)算由圖1-2不難看出，槽輪運(yùn)動(dòng)系數(shù)的值為： （3.1）b) 槽輪槽數(shù)確定為避免槽輪在啟停時(shí)沖受到?jīng)_擊，應(yīng)使圓銷(xiāo)在開(kāi)始進(jìn)入徑向槽或從徑向槽脫出的瞬間，圓銷(xiāo)中心的線速度方向均沿著徑向槽的中心線方向，由此，對(duì)與單梢的情況，不難得出槽輪的槽數(shù)z與系數(shù)的關(guān)系： （3.2） 將運(yùn)動(dòng)系數(shù)代入式2可得，適合的槽輪槽數(shù)為z=6。c) 槽輪與曲柄

40、中心距從圖1-1可以看出，軸ii到o2的距離為150mm，因此，從結(jié)構(gòu)緊湊的方面考慮，槽輪機(jī)構(gòu)的中心距設(shè)為100mm。d) 槽輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)鏈設(shè)置為了使槽輪運(yùn)動(dòng)周期和軸ii的轉(zhuǎn)動(dòng)周期一致，且實(shí)現(xiàn)空間上的動(dòng)力傳送，整個(gè)槽輪機(jī)構(gòu)需要用一對(duì)齒數(shù)比為1的錐齒輪將ii軸的角速度正交的傳進(jìn)機(jī)構(gòu)。由于槽輪運(yùn)動(dòng)系數(shù)為定值，應(yīng)此選用z=6的槽輪后，在槽輪的一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期中，槽輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度為的整數(shù)倍，而任務(wù)要求鏈輪每個(gè)運(yùn)動(dòng)周期轉(zhuǎn)過(guò)，在只有一個(gè)圓銷(xiāo)的情況下，需要一對(duì)傳動(dòng)比為5:3的齒輪部置在整個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的最末端。e) 槽輪驅(qū)動(dòng)構(gòu)示意圖繪制圖3-1和3-2分別為主視和俯視示意圖。2. 槽輪曲柄機(jī)構(gòu)的力學(xué)設(shè)計(jì)a) 減小沖

41、擊的進(jìn)一步措施由于圓銷(xiāo)有半徑，因此槽輪的實(shí)際半徑ra應(yīng)比名義半徑r大一些，根據(jù)勾股定理，圖3-1槽輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖主視圖圖3-2槽輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖俯視圖槽輪的實(shí)際半徑應(yīng)為： （3.3）其中式（3.3）中為圓銷(xiāo)半徑，名義半徑。b) 槽輪的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算對(duì)于本機(jī)構(gòu)，詁計(jì)克服摩阻力和生產(chǎn)阻力所需的承載力矩不大于100nm，則經(jīng)過(guò)末端的傳動(dòng)比為5：3的齒輪后，作用于槽輪軸的承載力矩mz詁計(jì)約為： （3.4）由鏈輪的直徑為200mm，詁計(jì)折算到槽輪軸上的最大轉(zhuǎn)動(dòng)貫量jn不會(huì)超過(guò)一個(gè)直徑250mm，厚50mm的鋼制圓盤(pán)（密度7.85g/mm3），即：（3.5）參考文獻(xiàn)1，六槽槽輪最大類(lèi)角加速度，槽輪的驅(qū)動(dòng)力

42、矩值為： （3.6）c) 圓銷(xiāo)的半徑計(jì)算由文獻(xiàn)1得，一般?。?（3.7）式（3.7）中r為曲柄的半徑，由幾何關(guān)系可得，r=50mm,則圓銷(xiāo)半徑取r=8mm。d) 槽輪的強(qiáng)度設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)1，六槽槽輪機(jī)構(gòu)圓梢所受最大作用力的計(jì)算公式如下： （3.8）式（3.7）中a為中心距，參數(shù)c、d的取值查文獻(xiàn)1為2.000、2.337，代入式（3.8）得，由以上較小結(jié)果得選擇接觸疲勞強(qiáng)度為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，選擇槽輪材料為45鋼，感應(yīng)淬火熱處理，熱處理等級(jí)mq，表面硬度45hrc，圓銷(xiāo)采用zcusn10p1錫青銅。由文獻(xiàn)3得，45鋼的彈性模量，泊松比，zcusn10p1錫青銅的彈性模量，泊松比，根據(jù)h.hertz公式，

43、槽輪與圓銷(xiāo)的最短接觸長(zhǎng)度為： （3.9）由于圓銷(xiāo)較易更換，且為耐磨材料，因此接觸強(qiáng)度以槽輪為準(zhǔn)，查文獻(xiàn)3，設(shè)，代入式（3.9）得，由此得選用10mm厚的槽輪是非常安全的。e) 各軸的直徑詁算參考文獻(xiàn)2，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算軸徑的最小值d為： （3.10）對(duì)于45鋼的軸，因?yàn)榇嬖谝欢ǖ臎_擊，a取較大值120，將各軸所承受扭矩代入式（3.10）得槽輪和曲軸所在軸的最小直徑應(yīng)大于23mm，圓整為25mm，鏈輪軸由（3.10）式所計(jì)算結(jié)果略大于25mm，從設(shè)計(jì)方便的角度，也取25mm。限于工作臺(tái)板和軸ii的空間位置，本機(jī)構(gòu)所用軸不可能太長(zhǎng)，因此在這里不進(jìn)行彎扭強(qiáng)度校核。f) 鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，直

44、徑25mm的軸的鍵高為7mm，按平鍵連接的擠壓壓強(qiáng)計(jì)算，最小工作鍵長(zhǎng)l按以下式計(jì)算，取： （3.10）將各軸所受扭矩代入式（3.10），槽輪與曲柄所在軸的工作鍵長(zhǎng)的最小值為不到13mm，鍵輪軸的為不到21mm。3. 鏈輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算a) 傳動(dòng)比5:3的齒輪副設(shè)計(jì)計(jì)算由于傳遞扭矩不大，采用直齒漸開(kāi)線齒輪方案，由圖3-1中所示幾何關(guān)系可得，此對(duì)齒輪中心矩為50mm，采用開(kāi)式齒輪，一般按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并將模數(shù)增大15%，以考慮磨損的影響。我的實(shí)際作法為，試選擇齒數(shù)為15，25，模數(shù)為2.5的齒輪，小齒輪為避免根切，變位系數(shù)計(jì)算如下：利用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件版r2.0漸開(kāi)線圓柱齒

45、輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)程序v2.00進(jìn)行校核計(jì)算，設(shè)置如下：傳遞轉(zhuǎn)矩60n.m齒輪1轉(zhuǎn)速5r/m，非對(duì)稱(chēng)布置（軸剛性較大），硬齒面，材料為45鋼表面淬火，硬度（45-50）hrc，熱處理質(zhì)量要求mq，精度等級(jí)三組偕6級(jí)，齒厚上下偏差f、l，齒寬20，變位系數(shù)0.12齒輪2轉(zhuǎn)速3r/m，非對(duì)稱(chēng)布置（軸剛性較大），硬齒面，材料為45鋼表面淬火，硬度（45-50）hrc，熱處理質(zhì)量要求mq，精度等級(jí)三組偕6級(jí)，齒厚上下偏差f、l，齒寬20，變位系數(shù)-0.12兩齒輪模數(shù)2，原動(dòng)機(jī)輕微振動(dòng)，工作機(jī)均勻平穩(wěn)，開(kāi)式傳動(dòng)，齒輪工作壽命10000小時(shí)，齒形作適當(dāng)修形程序校驗(yàn)結(jié)果表明這對(duì)齒輪在模數(shù)減小20%后彎曲疲勞強(qiáng)度依然足夠大。（具體結(jié)果見(jiàn)附錄1）b) 傳動(dòng)比1：1錐齒齒輪副設(shè)計(jì)計(jì)算依然采用開(kāi)式傳動(dòng)，為減小齒輪直徑并不產(chǎn)生根切，選用一對(duì)齒數(shù)為17的直齒錐齒齒輪，大端模數(shù)選試選5.5，齒寬系數(shù)選1/3，利用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件版r2.0，錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)程序 版本 1.50 進(jìn)行模數(shù)減少18%彎曲疲勞強(qiáng)度較驗(yàn)程序參數(shù)設(shè)置如下：傳遞轉(zhuǎn)矩70n.m，齒輪1、2轉(zhuǎn)速20r/min載荷特性：原動(dòng)機(jī)均勻平穩(wěn)，