墊圈內(nèi)徑檢測裝置機械原理課程設計

1、 機械原理課程設計報告題目：墊圈內(nèi)徑檢測裝置 目錄一、 設計題目及其要求.3二、 題目分析.3三、 運動方案簡介.4四、 總體立體結構圖.6五、 結構設計、尺寸設計及其計算65.1傳動機構設計.75.2壓桿運動機構設計.95.3止動銷運動機構設計.145.4微動開關運動機構設計.18六、系統(tǒng)評價.22七、設計小結22八、總結24九、參考書目24一、 設計題目及其要求 設計墊圈內(nèi)徑檢測裝置，檢測鋼制墊圈內(nèi)徑是否在公差允許范圍內(nèi)。被檢測的工件由推料機構送入后沿一條傾斜的進給滑道連續(xù)進給，直到最前邊的工件被止動機構控制的止動銷擋住而停止。然后，升降機構使裝有微動開關的壓桿探頭下落，檢測探頭進入工件的

2、內(nèi)孔。此時，止動銷離開進給滑道，以便讓工件浮動。檢測的工作過程如圖所示。當所測工件的內(nèi)徑尺寸符合公差要求時（圖a），微動開關的觸頭進入壓桿的環(huán)形槽，微動開關斷開，發(fā)出信號給控制系統(tǒng)（圖中未給出），在壓桿離開工件后，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（圖b），壓桿的探頭進入內(nèi)孔深度不夠，微動開關閉合，發(fā)出信號給控制系統(tǒng)，使工件進入廢品槽。如工件內(nèi)徑尺寸大于允許的最大直徑時（圖c），微動開關仍閉合，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微動開關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)徑檢測裝置，主要的運動過程為：傳動機構間歇的將

3、工件送到檢測的位置。在傳送的過程中將被止動銷擋住剛好到所需檢測的內(nèi)徑圓孔到壓桿將要下來的地方，然后壓桿下來檢測內(nèi)徑是否符合要求。在壓桿下來檢測的時間里，微動開關向右移動檢測墊圈內(nèi)徑是否符合要求。微動開關檢測完后向左移動，回到其原來所在的。接下來，壓桿和止動銷一起上升回到其原來的地方。傳動機構將已檢測的工件送走，并將下一個將被檢測的工件送到檢測處。三、 運動方案簡介 墊圈內(nèi)徑檢測裝置，用以下4個機構結合搭配組成：傳動機構設計，壓桿運動機構設計，止動銷運動機構設計，微動開關運動機構設計。題目所給的設計數(shù)據(jù)：平墊圈內(nèi)徑檢測裝置設計數(shù)據(jù)：方案號被測鋼制平墊圈尺寸電動機轉(zhuǎn)速r/min每次檢測時間s公稱尺

4、寸mm內(nèi)徑mm外徑mm厚度mma88.4161.614405b121320214406c202130314408d20213739608e30315649608經(jīng)小組討論，為使機構的使用性能符合要求，適合本設計，我們采用方案dd20213739608周期t=8s，角速度=2/t=0.785 rad/s.在一個周期內(nèi)，滿足要求，各個機構的運動情況：傳動機構壓桿運動機構止動銷運動機構微動開關運動機構02s01s傳送工件停在最高點停在最高點停在最左邊11.5s下降1.52s停在最低點23.5s停下降停在最低點停在最左邊3.56.5s3.54.5s停檢測停在最低點右移4.55.5s檢測5.56.5s左

5、移6.58s停上升上升停為使各個機構滿足上述要求，傳動機構的控制采用間歇機構，壓桿運動機構和止動銷的運動匹配要求嚴格，則兩者用凸輪軸連接。微動開關機構的控制采用凸輪機構。四、 立體結構圖五、 結構設計墊圈內(nèi)徑檢測裝置傳動機構壓桿運動機構止動銷運動機構微動開關運動機構1、傳動機構設計傳動機構是整個裝置中負責將待檢測的工件傳送到檢測位置的機構。它需要在運動規(guī)律上和控制止動銷的止動機構和壓桿升降機構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來達到運送工件的目的。機構由齒輪來傳動，因為其功率范圍大、傳動效率高的特點正好符合我們的需要。從所給的設計數(shù)據(jù)中我們得知：原動

6、件的轉(zhuǎn)動周期為1/16s，而檢測周期為8s，因此推料機構的齒輪系的傳動比需為128：1，這要由多級齒輪傳動來實現(xiàn)。如圖為推料機構的齒輪系簡圖。其中：z1=z2=z3=20,z2=z3=80,z4=160傳動比i14=z2z3z4/z1z2z3=80*80*160/203=128/1考慮到推料機構具有送料停止送料的運動規(guī)律特征，我們決定使用槽輪機構來達到間歇式運動的目的。電動機輸出齒輪皮帶輪檢測周期周期1/16s8s32s8s由于是檢測機構，所以傳動齒輪模數(shù)不宜過大，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號齒輪每轉(zhuǎn)動一周，槽輪轉(zhuǎn)動1/4周，皮帶在這2s的時間內(nèi)將待測工件傳送到檢測位置，然后停留6s，等待檢測完畢后將已檢測的工件送走，并把新的工件傳送過來，如此重復。2、壓桿運動機構設計控制壓感探頭的凸輪設計：方案一：用齒輪、連桿和彈簧來控制壓桿的運動；方案二：用凸輪和連桿機構，為了設計加工方便把凸輪設計成3次多項式運動規(guī)律；方案三：用凸輪和連桿機構，凸輪設計成5次多項式運動規(guī)律；綜合分析以上三種方案，方案一中彈簧用久后會變形，影響測量精度，考慮到探頭測量時沖擊力要小，故不能用三次多項式的凸輪，經(jīng)綜合考慮采用方案三采用5次多項式運動規(guī)律的凸輪。以下是推桿回程的計算過程：周期：t=8s；基

8、圓半徑=15mm；推程：h=6mm；推程運動角：0=3/8；回程運動角：0=3/8；遠修止角=/2；近修止角=3/4；計算公式：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；在始點處：=0，s=0,v=0,a=0；在終點處：=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語言計算位移，速度，加速度；計算位移的c語言程序：#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);計算速度的c語言程序：#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);計算加速度的c語言程序：#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)計算得到以下結果：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速度和角度關系的曲線圖：08/3加速度和角度關系的曲線圖：02一個周期內(nèi)推桿運動循環(huán)圖：solidworks設計的凸輪： 安裝凸輪時應注意凸輪開始轉(zhuǎn)動時應先遠休2秒，然后再回程來測量墊圈的內(nèi)徑，故應把凸輪應安裝如上圖所示的位置；推程時推桿的運動規(guī)律和回程時的運動規(guī)律完全一致，各種參數(shù)均相同。3、止動銷運動機構設計止動銷機構，由凸輪控制其運動規(guī)律。凸輪類型：對心直動滾子推桿盤形凸輪機構。凸輪機構在在周期為8s的一個周期內(nèi)的運動規(guī)律為：（0s時在最高處） 01s1s1.5s1.5s6.5s 6.5s8s停下降停上升凸輪機構分析：為保證凸輪機構不受過大地沖擊力，采用二次多項式運動規(guī)

13、律。s=c0+c1+c22 v=ds/dt=c1+2c2a=dv/dt=2c22（1）在01s，凸輪在遠休過程，遠休止角01=/4 （0/4）。（2）在1s1.5s，凸輪為回程過程，回程運動角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凸輪為近休過程，近休止角02=5/4 （3/813/8）（4）6.5s8s凸輪為回程過程，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）在一個周期內(nèi)，止動銷上升高度與凸輪轉(zhuǎn)過角速度的關系：一個周期內(nèi)，止動銷的速度與凸輪轉(zhuǎn)過角速度的關系：一個周期內(nèi)，止動銷的加速度與凸輪轉(zhuǎn)過角速度的關系：4、微動開關機構設計微動開關機構：由凸輪控制其運動；凸輪類型：幾何封閉的凸輪機構；該機構在一個周期的運動規(guī)律：03.5s3.5s4.5s4.5s5.5s 5.5s6.5s 6.5s8s靜止過來檢測回去 靜止結構圖：凸輪機構的分析與計算;為了保證凸輪機構收到極小的

16、 沖擊，采用二次多項式運動規(guī)律其表達式：s=c0+c1+c22 v=ds/dt=c1+2c2a=dv/dt=2c22有圖可得：推程運動角0=/4遠休止角 ：01=/4回程運動角：0=/4近休止角：02=5/4 推程加速過程的運動方程;s=2h2/20=12.9822v=4h/20=20.382a=4h2/20=16推程減速過程的運動方程;s=h-2h2/20=4-12.982（/4-）2v=4h/20=20.382（/4-）a=-4h2/20=-16s，v，a分析圖：回程時的運動規(guī)律過程回程加速過程的運動方程;s=h-2h2/20=4-12.9822v=-4h/20=-20.382a=-4h2

17、/20=-16回程減速過程的運動方程；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)評價綜合評價該檢測裝置，該裝置止動銷、壓桿、微動開關精確地配合運動，符合每8秒檢測一個墊圈的技術要求，檢測的探頭對工件的沖擊較小，總的來說該設計符合技術要求。七、設計小結這次課程設計是我們第一次獨立地對一個完整的機械進行設計。當我們看到課程設計任務書的第一眼時，還以為這次的作業(yè)和以往經(jīng)歷過的無數(shù)次的考試一樣：老師給你一份寫滿了題目的試卷，而你只需要對這些題目一一分析，再寫下自己的思考就算完成了。然而，在我們花

18、費了一整個下午對課題進行了一番研究之后，我們才預感到這不是一件簡單的事：老師給我們的是一張白紙，連題目都還需要我們自己去寫。我們選擇的課題是對墊圈內(nèi)徑檢測裝置的設計，這是一個檢測儀，它的工作機理理解起來并不難，難的是在設計過程中對于機器實際運作時可能發(fā)生的一系列問題的解決。第一個問題，出現(xiàn)在設計各部件運動方式時。要知道我們以往解題的時候，機械的運動都是一定的，然而在檢測儀中，因被檢測工件的外形參數(shù)不同，在每個檢測周期中壓桿的垂直位移以及微動開關的水平位移都不一樣，如何保證我們設計的這些機構在檢測不同的工件時即能圓滿完成工作要求，又不會對機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、們想到的是通過添加彈簧來滿足構件的位移浮動，在構件的長度允許變化的時候，這看上去是一個好方法，于是在設計微動開關時，我們就在其中加上卡一個彈簧。但是彈簧不是在任何情況下都適用，若我們在帶探頭的壓桿中也使用了彈簧，那么機器在檢測工件時就無法區(qū)別出內(nèi)徑正常的工件與內(nèi)徑過小的工件了（壓桿的長度如果變化的話，測量結果就不準）。為了解決這個問題，我們最后決定在凸輪的設計中（壓桿由凸輪傳動），預留一段允許凸輪空轉(zhuǎn)的時間，其實際結果就是，在傳動過程中，我們把壓桿“放”入了待測件的內(nèi)，而非將其“壓”進去，這樣就達到了在不改變壓桿長度的前提下測量不同工件內(nèi)徑的目的。另一個問題是機器各部件的協(xié)調(diào)性問題。什么時候止

20、動銷升起，什么時候下壓桿，什么時候微動開關工作，最后這些部件又怎么回到初始位置，這些問題困擾了我們很久，為此我們修改了方案數(shù)次。雖然這個問題花費了我們不少時間，但是在解決問題的過程中我們確實對設計過程中的細節(jié)有了更全面的了解。從細節(jié)到整體，隨著設計進度的推進，我們仿佛親眼見證了一個個細小的零件在我們眼前組合成了一個完整的機器，如今它就在那邊轟隆隆地轉(zhuǎn)動著。八、總結這次的課程設計完成了，經(jīng)過了十幾天的分析、計算和繪制，經(jīng)過了團隊合作和各自的思考，經(jīng)過了無從下手和有所領悟，課程設計總算完成了。這是分工協(xié)作的的成果：蔣威負責止動銷運動機構設計；任杰負責傳動機構設計；楊海鋒負責微動開關運動機構設計；王

21、雷負責壓桿運動機構設計。然而我們并不是等到各個部分的設計完成之后再將其合并匯總，交流和討論貫穿了設計的整個過程。在這次課程設計中找到的問題和經(jīng)驗，成為了我們走向外門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。在未來的學習當中，我們?nèi)孕枰３肿‖F(xiàn)在這份熱情，將困難熔進身體，使之成為自己與外界抗衡的資本。九、參考書目1.機械原理（第六版） 孫桓 陳作模 主編 高等教育出版社2.機械原理（第七版） 孫桓 陳作模 葛文杰主編 高等教育出版社3.機械原理課程設計總體概要及任務書 曾小惠 王玉丹 編 4.機械設計基礎課程設計 孫德志 張偉華 鄧子龍 編 科學出版社機械設計課程設計報告 “無線遙控

22、智能爬行機器人”設計目錄 第一篇 機械課程設計摘要 -2 第二篇 機械課程設計機構（硬件）設計2.1 項目背景及意義-32.2 肢體的機構設計-3-72.3 軀體的機構設計-7-8 第三篇 機械課程設計步態(tài)分析及其實現(xiàn)- -8-9 第四篇 機械課程設計通信電路設計-10 第五篇 機械課程設計技術應用軟件-11 第六篇 機械課程設計參考書目-11 第七篇 機械課程設計附錄-11-12 第八篇 機械課程設計心得，體會&意見，建議-12-13第一篇 機械課程設計摘要 機器人是機構學、運動學、控制理論等學科發(fā)展水平的綜合體現(xiàn)，是當前國內(nèi)外研究的熱點問題之一。在各高校機器人設計活動也已經(jīng)很廣的開展起來，

23、我想這種氛圍對我國機器人的研制開發(fā)特別以及專業(yè)方面人才的培養(yǎng)是具有積極意義的。我們是制作機器人的愛好者，“無線遙控爬行機器人”是我們設計的第一個機器人，從仿生學的角度，昆蟲的生理構造及行為是比較容易模仿的，我們的機器人正是在模仿四足行走的動物，該機器人是一個仿生4足行走的機器人，通過對伺服馬達的精確控制模擬四足動物的行走步態(tài)，實現(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)境下進行步態(tài)的智能調(diào)整，自適應光滑地面、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at89s51、usb100模塊、nt-tr01無線傳輸模塊及相應的輔助電路實現(xiàn)智能控制及無線遙控。nt-tr01采用dds

24、+pll頻率合成技術，頻率穩(wěn)定性極好，且功耗小, 工作頻率為國際通用的數(shù)傳頻段433mhz。pc端通過usb接口與nt-tr01模塊連接，遠程控制端單片機與nt-tr01模塊連接，實現(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的狀態(tài)信息，終端執(zhí)行指令并反饋狀態(tài)信號。 最后進行了系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試，結果表明：系統(tǒng)的軟、硬件設計合理可行，為后續(xù)的研究工作奠定了基礎。 關鍵詞：仿生學，at89s51，usb100，nt-tr01，無線傳輸，pc，終端，反饋，dds+pll 第二篇 機械課程設計機構（硬件）設計2.1 項目背景及意義仿生機器人（humanoid robot）是先進機器人技術的高級發(fā)展

25、階段，它綜合體現(xiàn)了高級機器人的機構學、運動與動力學、現(xiàn)代設計理論、信息檢測和感知、微電子學、控制理論等諸多方面的研究和發(fā)展水平，是一個復雜的綜合系統(tǒng)。圖2-1是我們研制的機器人三維模擬圖。圖2-1 “無線遙控爬行機器人”三維模擬圖 大學生科研訓練計劃（student research training program-srtp）是我校大力開展本科教育改革，實施理論教學、實踐教學、科學研究三位一體教學模式的重要組成部分，其目的是組織學生在教師的指導下，通過自主進行課題研究和探索。了解和掌握基本的科學研究方法和手段，培養(yǎng)大學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識和團隊合作精神，提高大學生的研究創(chuàng)新能力和綜

26、合實踐能力。 “無線遙控爬行機器人”正是東南大學 srtp項目之一，機器人的開發(fā)是來源于學生的興趣愛好，在指導老師的制導下完成機器人的開發(fā)。2.2 肢體的機構設計2.2-1 微型伺服馬達的機構 我們的機器人是由8個微型伺服馬達驅(qū)動，整個機器人的機構設計也是以微型伺服馬達為基礎的，所以在介紹機器人的機構設計前我想把微型伺服馬達的機構及工作特性作一下介紹。微型的伺服馬達在無線電業(yè)余愛好者的航?；顒又惺褂靡延泻荛L一段歷史，而且應用最為廣泛，國內(nèi)亦稱之為“舵機”，含義為：“掌舵人操縱的機器”?？梢姡⑿退欧R達主要用作運動方向的控制部件。伺服馬達本質(zhì)上是可定位的馬達。當伺服馬達接受到一個位置指令，它就

27、會運動到指定的位置。因此，個人機器人模型中也常用到它作為可控的運動關節(jié)，這些活動關節(jié)我們也常稱它為自由度 一個微型伺服馬達內(nèi)部包括了一個小型直流馬達；一組變速齒輪組；一個反饋可調(diào)電位器；及一塊電子控制板。其中，高速轉(zhuǎn)動的直流馬達提供了原始動力，帶動變速（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，伺服馬達的輸出扭力也愈大，也就是說越能承受更大的重量，但轉(zhuǎn)動的速度也愈低。我們正是依靠伺服馬達的兩個輸出轉(zhuǎn)矩作為驅(qū)動的來源。圖2-2是我們所用微型伺服馬達的三維模擬圖圖2-2微型伺服馬達的三維模擬圖2.2-2 爬行機器人的的肢體機構設計流程 我們的設計是從4足機器人的一個肢體開始的，因為4

28、個肢體的設計是非常相似的。 為了能夠充分利用伺服馬達的輸出轉(zhuǎn)矩，我把馬達輸出的轉(zhuǎn)臂就作為機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。想到四足動物的步行狀態(tài)，即做上下擺動和前后搖動，我開始把一個肢體的機構設計如下： 圖2-3肢體的單電機機構我們通過下面電機的轉(zhuǎn)動帶動上面齒輪臂的轉(zhuǎn)動，進而帶動圓住凸輪的轉(zhuǎn)動并把它的圓周運動轉(zhuǎn)化為上連桿的擺動，再帶動其它關節(jié)的轉(zhuǎn)動。其結構間圖如下：圖2-4肢體的單電機運動間圖由于此機構的運動比較單一，而且在運動的協(xié)調(diào)性上不易控制我們最后選取了雙電機機構。通過上下兩個電機的獨立轉(zhuǎn)動帶動肢體關節(jié)轉(zhuǎn)動，這樣在機器人行走的過程中就可以比較協(xié)調(diào)，而且我們的機器人

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介紹。圖2-5肢體的雙電機機構及其機構運動間圖 這樣通過兩個 pwm 信號分別控制上下兩個電機就可以比較輕松的實現(xiàn)一個肢體的“抬高”和“邁進”。通過4個肢體的協(xié)調(diào)工作我們就可以控制機器人的行走（前進，后退，轉(zhuǎn)身等）。另外，在我們的考慮到我們的機器人實際工作環(huán)境時，想到了如果它在行走的過程中翻身了怎么辦？所以在原有雙電機的機構基礎上我們加以了改進，那就是在原來肢體上再加鏡向關節(jié)。（如圖2-6）這樣在機器人翻轉(zhuǎn)180度后依然可以利用上面的鏡向圖2-6肢體的雙電機含鏡向關節(jié)機構 關節(jié)行走。最后通過我們小組的討論，圖2-6的機構在可行性

30、上有一定限制（機器人在翻身后未必翻到180度，這樣上關節(jié)就起不到），即無法充分可靠的利用鏡向關節(jié)最后我們放棄了這個方案。希望在以后的設計中能夠想到更好的方案。所以最后我們采用的還是圖 2-5的雙電機無鏡向關節(jié)的機構。2.3 軀體的機構設計流程 軀體是連接四個肢體的關鍵部分，軀體的結構設計也顯得十分重要，我們從電機的結構出發(fā)，結合實際四足動物的形體特征，我們的軀體設計經(jīng)過以下幾個階段：圖2-7軀體機構的實際流程圖圖2-7軀體機構的三維圖 通過最后的軀體機構我們就可以把四個雙電機肢體很好的連接在一起了，并且通過最后改進的軀體梁結構，我們可以讓機器人有充分的靈活性，這主要是“中間軸”和兩個“鉸鏈”的

31、作用。圖2-7整體機構圖（主視） 最后把軀體和四個肢體通過螺釘緊固在一起，這樣機器人的整體機構就組合好了，過控制8個伺伏電機就可以讓它“行動自如”了。第三篇 機械課程設計步態(tài)分析及其實現(xiàn) 3.1引言：根據(jù)節(jié)肢昆蟲的步行原理，建立起步行運動的模型，將昆蟲的運動進行簡化，抽象出四足運動的基本原理，并制作出了一個理論驗證模型，可以實現(xiàn)前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、避障等動作。 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，對于每一個動作狀態(tài)來講，分為兩步：邁腿和收腿。這兩步連續(xù)不斷的循環(huán)，設其周期 為 t，邁腿的時間為收腿時間的1/3，為整個周期的1/4，這個動作對于每條腿都

32、是一樣的：每相鄰的兩個抬腿動作之間的相位差為1/4周期，由此可得出機器人在行走式的四條腿之間的時序關系，如圖3-1所示：圖3-1四條腿之間的時序關系3.2-1四足協(xié)調(diào) 機器人要實現(xiàn)穩(wěn)定的行走，必須保證每時刻都有三條腿著地，而另外一條腿用來行走。全部行走的奧秘在于當一條腿抬起來時，其它三條腿是同時著地并且向后退的，這樣，機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，機器人就可以連續(xù)向前走了。各種動作順序如下（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：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。各條腿動作的時序關系如圖3-1所示。選擇不同的動作順序則可以實現(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 機械課程設計通信電路設計4.1 usb 模塊通信電路設計4.2普通com通信電路設計第五篇 機械課程設計技術應用軟件在本次設計中我們利用了以下技術應用軟件： superices （g3000愛思仿真開發(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。 protel：電路圖的設計繪制。 superpro/280、easy 51pro：程序的燒制。第六篇 機械課程設計參

34、考書目at89s51系列單片機原理與接口技術單片機原理及應用機械設計手冊 usb接口設計 串口技術 8051單片機c語言控制與應用 單片機應用技術選編第七篇 機械課程設計附錄 7.1 usb 模塊電氣特性 7.2 nt-tr01 電氣特性第八篇 機械課程設計心得，體會&意見，建議在實踐中提高自己 -談 作本次機械設計課程設計的心得體會作為一名機械系，機械設計制造及自動化大三的學生，我覺得能做類似的課程設計是十分有意義，而且是十分必要的。在已度過的大三的時間里我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)基礎課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎課的理論面，如何去鍛煉我們的實踐面？如何把我們所學到的專業(yè)基礎理論知識用到實

35、踐中去呢？我想做類似的大作業(yè)就為我們提供了良好的實踐平臺。在做本次大作業(yè)的過程中，我感觸最深的當數(shù)查閱大量的設計手冊了。為了讓自己的設計更加完善，更加符合工程標準，一次次翻閱機械設計手冊是十分必要的，同時也是必不可少的。我們是在作設計，但我們不是藝術家。他們可以拋開實際，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，不切實際的構想永遠只能是構想，永遠無法升級為設計。作為一名專業(yè)學生掌握一門或幾門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軟件。雖然過去從未獨立應用過它們，但在學習

36、的過程中帶著問題去學我發(fā)現(xiàn)效率好高，記得大一學cad時覺得好難就是因為我們沒有把自己放在使用者的角度，單單是為了學而學，這樣效率當然不會高。邊學邊用這樣才會提高效率，這是我作本次課程設計的第二大收獲。但是由于水平有限，難免會有錯誤，還望老師批評指正。談談我的意見和建議： 首先，我覺得老師給我們作類似的課程設計是十分必要的，這不僅可以提起我們對這門課的學習興趣，同時還可以在專業(yè)上用實踐鍛煉一下我們，使我們不但不在對所學專業(yè)感到陌生，而且還可以培養(yǎng)大家的積極性。 其次，我覺得應該培養(yǎng)我們的團隊合作精神，讓幾個人一起作這樣的課程設計我想會更好的發(fā)揮我們的特長。機械設計課程設計報告熒光燈燈絲裝架機上料

37、機械手及芯柱傳送機構設計02001112 袁滿目錄一 設計任務 2二 設計任務初步分析 3三芯柱傳送鏈輪驅(qū)動機構設計 3四機械手臂驅(qū)動機構設計 9五機構運動學分析 14六機構傳動分析 17附錄心得體會機械設計課程設計報告一設計任務： 選擇設計任務b。圖1-1 執(zhí)行機構相對關系如圖1-1所示，已知軸芯柱傳送軸o2，上料機械手臂在軸i、ii的驅(qū)動下配合運動，以達到生產(chǎn)目的。圖1-2 各執(zhí)行機構運動循環(huán)圖上料機械手和芯柱傳送軸的運動關系如圖1-2所示?，F(xiàn)要求以下設計內(nèi)容：1. 選擇驅(qū)使芯柱傳送鏈輪作單向間歇轉(zhuǎn)動的機構，要求機構原動件與分配軸i或軸ii回定作勻速轉(zhuǎn)動，確定機構運動尺寸。2. 計算確定圖

38、1-1中o5點位置及擺角。選擇使上料機械手作間歇上下移動和間歇往復運動的機構，要求機構原動件與分配軸i或ii固定作勻速轉(zhuǎn)動，確定機構運動尺寸。3. 編程計算所設計上述機構中執(zhí)行構作的位移與分配軸i轉(zhuǎn)角的對應關系，繪制位移規(guī)律圖，并與圖1-2所給位移規(guī)律作比較。4. 選擇電動機型號，確定電機到分配軸間的減速傳運方案，并進行傳動比分配和傳動工作能力設計計算。5. 對驅(qū)動鏈輪和上料機械手間歇運動的機構進行結構設計。二設計任務初步分析1. 芯柱傳送鏈輪機構選擇從圖1-2可以看出，芯柱傳送鏈輪處于低速輕載的運動鏈末端，且其轉(zhuǎn)停時間比為1:2，槽輪機構在時間上可以準確的實現(xiàn)這樣的運動要求。因此擬用槽輪機構

39、作為鏈輪單向間歇轉(zhuǎn)動的核心機構。2. 機械手間歇往復運動機構的選擇從圖1-2可以看出，機械手的上下往復運動與擺動較為復雜，凸輪機構可以很好的實現(xiàn)復雜的間歇往復運動，因此擬選凸輪機構作為驅(qū)動機械手的核心機構。三芯柱傳送鏈輪驅(qū)動機構設計1. 槽輪機構的方案設計a) 運動系數(shù)計算由圖1-2不難看出，槽輪運動系數(shù)的值為： （3.1）b) 槽輪槽數(shù)確定為避免槽輪在啟停時沖受到?jīng)_擊，應使圓銷在開始進入徑向槽或從徑向槽脫出的瞬間，圓銷中心的線速度方向均沿著徑向槽的中心線方向，由此，對與單梢的情況，不難得出槽輪的槽數(shù)z與系數(shù)的關系： （3.2） 將運動系數(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，從結構緊湊的方面考慮，槽輪機構的中心距設為100mm。d) 槽輪驅(qū)動機構傳動鏈設置為了使槽輪運動周期和軸ii的轉(zhuǎn)動周期一致，且實現(xiàn)空間上的動力傳送，整個槽輪機構需要用一對齒數(shù)比為1的錐齒輪將ii軸的角速度正交的傳進機構。由于槽輪運動系數(shù)為定值，應此選用z=6的槽輪后，在槽輪的一個運動周期中，槽輪轉(zhuǎn)過的角度為的整數(shù)倍，而任務要求鏈輪每個運動周期轉(zhuǎn)過，在只有一個圓銷的情況下，需要一對傳動比為5:3的齒輪部置在整個驅(qū)動機構的最末端。e) 槽輪驅(qū)動構示意圖繪制圖3-1和3-2分別為主視和俯視示意圖。2. 槽輪曲柄機構的力學設計a) 減小沖

41、擊的進一步措施由于圓銷有半徑，因此槽輪的實際半徑ra應比名義半徑r大一些，根據(jù)勾股定理，圖3-1槽輪驅(qū)動機構示意圖主視圖圖3-2槽輪驅(qū)動機構示意圖俯視圖槽輪的實際半徑應為： （3.3）其中式（3.3）中為圓銷半徑，名義半徑。b) 槽輪的驅(qū)動力矩計算對于本機構，詁計克服摩阻力和生產(chǎn)阻力所需的承載力矩不大于100nm，則經(jīng)過末端的傳動比為5：3的齒輪后，作用于槽輪軸的承載力矩mz詁計約為： （3.4）由鏈輪的直徑為200mm，詁計折算到槽輪軸上的最大轉(zhuǎn)動貫量jn不會超過一個直徑250mm，厚50mm的鋼制圓盤（密度7.85g/mm3），即：（3.5）參考文獻1，六槽槽輪最大類角加速度，槽輪的驅(qū)動力

42、矩值為： （3.6）c) 圓銷的半徑計算由文獻1得，一般?。?（3.7）式（3.7）中r為曲柄的半徑，由幾何關系可得，r=50mm,則圓銷半徑取r=8mm。d) 槽輪的強度設計參考文獻1，六槽槽輪機構圓梢所受最大作用力的計算公式如下： （3.8）式（3.7）中a為中心距，參數(shù)c、d的取值查文獻1為2.000、2.337，代入式（3.8）得，由以上較小結果得選擇接觸疲勞強度為設計準則，選擇槽輪材料為45鋼，感應淬火熱處理，熱處理等級mq，表面硬度45hrc，圓銷采用zcusn10p1錫青銅。由文獻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、槽輪與圓銷的最短接觸長度為： （3.9）由于圓銷較易更換，且為耐磨材料，因此接觸強度以槽輪為準，查文獻3，設，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2，按扭轉(zhuǎn)強度計算軸徑的最小值d為： （3.10）對于45鋼的軸，因為存在一定的沖擊，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大于23mm，圓整為25mm，鏈輪軸由（3.10）式所計算結果略大于25mm，從設計方便的角度，也取25mm。限于工作臺板和軸ii的空間位置，本機構所用軸不可能太長，因此在這里不進行彎扭強度校核。f) 鍵連接的強度計算根據(jù)國家標準，直

44、徑25mm的軸的鍵高為7mm，按平鍵連接的擠壓壓強計算，最小工作鍵長l按以下式計算，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的最小值為不到13mm，鍵輪軸的為不到21mm。3. 鏈輪驅(qū)動機構的齒輪設計計算a) 傳動比5:3的齒輪副設計計算由于傳遞扭矩不大，采用直齒漸開線齒輪方案，由圖3-1中所示幾何關系可得，此對齒輪中心矩為50mm，采用開式齒輪，一般按齒根彎曲疲勞強度進行設計計算，并將模數(shù)增大15%，以考慮磨損的影響。我的實際作法為，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)計算如下：利用機械設計手冊軟件版r2.0漸開線圓柱齒

45、輪傳動設計程序v2.00進行校核計算，設置如下：傳遞轉(zhuǎn)矩60n.m齒輪1轉(zhuǎn)速5r/m，非對稱布置（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，精度等級三組偕6級，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，非對稱布置（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，精度等級三組偕6級，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，原動機輕微振動，工作機均勻平穩(wěn)，開式傳動，齒輪工作壽命10000小時，齒形作適當修形程序校驗結果表明這對齒輪在模數(shù)減小20%后彎曲疲勞強度依然足夠大。（具體結果見附錄1）b) 傳動比1：1錐齒齒輪副設計計算依然采用開式傳動，為減小齒輪直徑并不產(chǎn)生根切，選用一對齒數(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，利用機械設計手冊軟件版r2.0，錐齒輪傳動設計程序 版本 1.50 進行模數(shù)減少18%彎曲疲勞強度較驗程序參數(shù)設置如下：傳遞轉(zhuǎn)矩70n.m，齒輪1、2轉(zhuǎn)速20r/min載荷特性：原動機均勻平穩(wěn)，