機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計

1、機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章 機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計第6章 機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計 6.4 設(shè)計實例地面反恐防爆機器人6.3 多功能專用鉆床傳動系統(tǒng)的設(shè)計 6.1 功能及其分類 6.2 功能原理方案設(shè)計機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計 機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計(簡稱功能原理設(shè)計)的內(nèi)容是構(gòu)思能實現(xiàn)功能目標的新的解法原理。 功能原理設(shè)計首先要通過調(diào)查研究，確定符合當時技術(shù)發(fā)展的明確的功能目標，然后進行創(chuàng)新構(gòu)思，尋求新的解法原理，并進行原理驗證，確定方案及評價，最后選擇一種較為合理的方案。 機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計 功

2、能及其分類 6.1.1 功能的描述 19世紀40年代，美國通用電氣公司的工程師邁爾斯首先提出功能的概念，并把它作為價值工程研究的核心問題。他認為，顧客購買的不是產(chǎn)品本身，而是產(chǎn)品的功能。在設(shè)計科學的研究過程中，人們也逐漸認識到產(chǎn)品機構(gòu)或結(jié)構(gòu)的設(shè)計往往首先由工作原理確定，而工作原理構(gòu)思的關(guān)鍵是滿足產(chǎn)品的功能要求。 功能是對于某一機械產(chǎn)品工作功能的抽象化描述，它和人們常用的功用、用途、性能和能力等概念既有聯(lián)系又有區(qū)別。 機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計 洗衣機的功用、用途、性能和功能的關(guān)系 功能的描述要準確、簡潔、抓住本質(zhì)，不同的功能定義會產(chǎn)生出完全不同的設(shè)計思想和設(shè)計方法，尋找到

3、不同的功能載體，得出完全不同的設(shè)計方案。 功能及其分類 例機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計 如果將功能定義為“鉆孔”，那么就只能聯(lián)想到鉆床，其思路就很狹窄。 如果表述為“打孔”，那么就可能聯(lián)想到激光打孔機、鉆床或沖床。 如果再抽象一些，定義為“加工孔”，那么就有可能聯(lián)想到激光打孔機、鉆床、沖床、鏜床、車床、線切割機、鍛床、腐蝕設(shè)備等。 新設(shè)計“鉆”床的功能下定義時，不同的功能定義會產(chǎn)生出不同的設(shè)計方案。 功能及其分類 例機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計 系統(tǒng)工程學用“黑箱法”來描述功能。對于復(fù)雜的未知系統(tǒng)，猶如不知其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的“黑箱”，可以利用外部觀測，通過分析

4、黑箱與周圍環(huán)境的聯(lián)系、輸入和輸出，了解其功能、特性，從而進一步探求其內(nèi)部原理和結(jié)構(gòu)。把待求系統(tǒng)看做“黑箱”，分析比較系統(tǒng)輸入輸出的能量、物料和信號，輸入輸出的轉(zhuǎn)換關(guān)系，從而來確定系統(tǒng)的總功能。 洗衣機未知系統(tǒng)的總功能 物料分離 黑箱與系統(tǒng)總功能 功能及其分類 例機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計6.1.2 功能的分類 從不同的角度出發(fā)，功能可以有各種不同的分類。按其性質(zhì)、用途、重要程度和邏輯關(guān)系可將功能作如下分類。 1. 基本功能與輔助功能 基本功能是產(chǎn)品所具有的用以滿足用戶某種需求的效能，也就是產(chǎn)品的用途或使用價值，如手表的基本功能是“指示時間”。 產(chǎn)品的基本功能根據(jù)定義的不同

5、可以有一個或數(shù)個，如冷暖空調(diào)夏天用于制冷、冬天用于制熱，具有兩個功能，當然，也可以把冷暖空調(diào)理解為一個功能，即調(diào)節(jié)室溫。 功能及其分類 機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計 輔助功能是與基本功能并存的、次要的、附帶的功能。它可以使產(chǎn)品的功能更加完善，但如果沒有它，產(chǎn)品并不失去基本使用價值。如自行車后面的書包架、轎車內(nèi)的音響與空調(diào)、電視機的遙控裝置等。 1. 基本功能與輔助功能有時卻很難嚴格加以區(qū)分，例如洗衣機的“清洗”與“甩干”可以把甩干視為清洗的輔助功能，但在洗衣物的過程中它們是不會分離的兩個動作過程，因此，在全自動洗衣機中，可以把兩者視為一個統(tǒng)一的基本功能。 功能及其分類 機械

6、創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計2. 目的功能和手段功能 任一功能的存在都有一定的目的，因此任何功能，不論是基本功能還是輔助功能都可視為目的功能。而該目的功能往往又是實現(xiàn)另一目的之手段，相對另一目的來說，它又是一種手段功能。 3. 使用功能和表觀功能 (1) 使用功能是指產(chǎn)品的實際使用價值，如銑齒機的“加工輪齒”、手表的“指示時間”等功能都是使用功能。 (2) 表觀功能是在使用功能的基礎(chǔ)上，對產(chǎn)品起美化、裝飾作用的功能，它是通過造型設(shè)計實現(xiàn)的。 功能及其分類 在市場競爭激烈的情況下，在眾多品牌產(chǎn)品使用功能都達到要求的前提下，產(chǎn)品的外觀造型起著重要的促銷作用。尤其是在現(xiàn)代化的環(huán)境里，

7、產(chǎn)品的表觀功能通常是造就文明環(huán)境的重要手段功能。而對于工藝品，其使用功能與表觀功能則往往合為一體。機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計4. 必要功能和不必要功能 必要功能是指用戶所需要的功能，包括產(chǎn)品的基本功能和輔助功能。由于產(chǎn)品的使用功能和表觀功能是通過基本功能和輔助功能來實現(xiàn)的，因此，必要功能也包括使用功能和表觀功能。 有人在風扇的扇葉保護罩上設(shè)計很多圖案，希望這種設(shè)計能增加風扇的表觀功能，然而這些圖案飾物既容易被灰塵污染，又影響了風扇的排風效果，所以增加這種表觀功能完全沒有必要。 功能及其分類 機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計6.2 功能原理方案設(shè)計 基于功能

8、原理方案設(shè)計包括原理方案的功能原理分析、功能分解、分功能求解和功能原理方案確定等5項內(nèi)容，就是求取一個最佳的功能系統(tǒng)的解，構(gòu)成一個原理方案，實現(xiàn)所提出的創(chuàng)造目標，并滿足周邊的各種限制條件。 1功能原理分析 任何一個機械產(chǎn)品的功能目標確定后，經(jīng)過功能分析和綜合，就能針對產(chǎn)品的主要功能提出一些原理方案。 例如設(shè)計孔加工設(shè)備，總體原理方案可以是激光打孔、機械加工、腐蝕等，不同的原理和加工工藝會有不同設(shè)備。 例機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計2功能分解 產(chǎn)品和技術(shù)系統(tǒng)的總體功能稱為產(chǎn)品的總功能。產(chǎn)品的用途不同，其總功能也不同。技術(shù)系統(tǒng)都比較復(fù)雜，難以直接求得滿足總功能的原理解，可利用系

9、統(tǒng)工程的分解性原理將功能系統(tǒng)按總功能、分功能、功能元進行分解，化繁為簡，以便通過各功能元解的有機組合求得技術(shù)系統(tǒng)解。6.2 功能原理方案設(shè)計 功能分解可圖示為樹狀的功能結(jié)構(gòu)，稱為功能樹。功能樹起于總功能，按分功能、二級分功能分解，其末端為功能元。功能元是可以直接求解的系統(tǒng)的最小組成單元。機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計6.2 功能原理方案設(shè)計數(shù)控車床的功能樹 例機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計 總功能確定后，功能分解可以按以下方法進行。 (1) 按照解決問題的因果關(guān)系或目的手段關(guān)系進行分解。數(shù)控車床采用功能樹的方法進行分解。 功能樹起源于相當于總功能的樹干，實現(xiàn)

10、總功能這一目的所需要采用的全部手段功能構(gòu)成一級分功能，這些分功能相當樹枝。實現(xiàn)一級分功能目的的手段功能又構(gòu)成了二級分功能，構(gòu)成小樹枝。如此分解，直到分解到可以直接求解的位于樹枝末端的功能元為止。 (2) 按照工藝過程的空間順序或時間順序來分解。為更好地尋求機械產(chǎn)品的工作原理方案，將機械產(chǎn)品的總功能分解為比較簡單的分功能是一種行之有效的方法。通過功能分解可使每個分功能的輸入量和輸出量關(guān)系更為明確，因而可以較易求得各分功能的工作原理解。6.2 功能原理方案設(shè)計機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計 啤酒瓶灌裝機按照生產(chǎn)工藝動作過程的順序可以分解為： 實際上，瓶、瓶蓋和汽水的儲存與輸送3個

11、分功能是并聯(lián)結(jié)構(gòu)；啤酒灌裝、加蓋和封口、貼商標和瓶裝啤酒輸出這4個分功能屬串聯(lián)結(jié)構(gòu)。 6.2 功能原理方案設(shè)計例機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計3分功能求解 分功能(功能元)求解的基本思路可以簡明地描述為：分功能作用原理功能載體。 分功能求解的目的是尋求完成分功能的作用原理和功能載體，其主要方法有調(diào)查分析法、創(chuàng)造性方法和設(shè)計目錄法。 6.2 功能原理方案設(shè)計 調(diào)查分析法 根據(jù)當前國內(nèi)外的技術(shù)發(fā)展狀況，大量查閱有關(guān)文獻資料，調(diào)查分析已有同類產(chǎn)品的優(yōu)缺點，構(gòu)思滿足分功能要求的作用原理和功能載體。 創(chuàng)造性方法 指的是設(shè)計人員憑借個人的經(jīng)驗、智慧、靈感和創(chuàng)造能力，采用“智暴法”、“類比

12、法”和“綜合法”等方法，來尋求各種分功能的原理解。 設(shè)計目錄法 是一種設(shè)計信息庫。它把設(shè)計過程中的大量信息有規(guī)律地加以分類、排列和存儲，以便于設(shè)計者查找和調(diào)用。 機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計4功能原理方案確定 由于每個功能元的解有多個，因此組成機械的功能原理方案(也就是機械運動方案)可以有多個。功能原理方案的組合可采用形態(tài)學矩陣進行綜合。 形態(tài)學矩陣法的運用步驟如下。 (1) 通過總功能分解可以求得若干分功能。 (2) 功能求解。 (3) 方案組成。 (4) 方案評價和選擇。6.2 功能原理方案設(shè)計機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計運用形態(tài)學矩陣法來構(gòu)思單缸洗

13、衣機的可行方案。 總功能分解。單缸洗衣機的總功能包括“盛裝衣物”、“分離臟物”和“控制洗滌”3個分功能。 分功能求解。 盛裝衣物的功能載體有鉛桶、塑料桶、玻璃鋼桶、陶瓷桶等4種； 分離臟物的功能載體有機械摩擦、電磁振蕩、超聲波等3種； 控制洗滌的功能載體有人工手控、機械定時、計算機自動控制等3種。 列出形態(tài)學矩陣。列出形態(tài)學矩陣，見表6-2，因此，理論上可組合出433=36種方案。6.2 功能原理方案設(shè)計例機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計形態(tài)學矩陣如表所示：理論上組合出4*3*3=36種方案6.2 功能原理方案設(shè)計機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計6.3 多功能專

14、用鉆床傳動系統(tǒng)的設(shè)計 1、設(shè)計任務(wù) 要求設(shè)計一專用自動鉆床用來加工圖1-1上所示零件上的三個8孔，并能自動送料。 三個主要功能為： 1）鉆孔 2）鉆孔深度（刀具或工作臺往復(fù)直線運動） 3）送料機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計2功能原理分析 6.3 多功能專用鉆床傳動系統(tǒng)的設(shè)計 由于設(shè)計要求為鉆孔，工作原理就是利用鉆頭與工件間的相對回轉(zhuǎn)和進給移動切除孔中的材料。 完成上述功能有三種方法： (1) 鉆頭既做回轉(zhuǎn)切削，又做軸向進給運動，而放置工件的工作臺靜止不動，如圖(a)所示。 (2) 鉆頭只作回轉(zhuǎn)切削，而工作臺和工件作軸向進給運動如圖(b)所示。 (3) 工件作回轉(zhuǎn)運動，鉆頭作軸

15、向進給運動 一般鉆床多采用第一種方案，但本設(shè)計因工件很小，工作臺很輕，移動工作臺比同時移動三根鉆軸簡單，故采用第二種方案。(a)(b)機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計6.3 多功能專用鉆床傳動系統(tǒng)的設(shè)計 3功能分解與工藝動作分解 (1) 為實現(xiàn)多功能專用鉆床的總功能，可將功能分解為送料功能、鉆孔功能。 (2) 工藝動作過程，機器的功能是多種多樣的，但每一種機器都要求完成某些工藝動作，所以往往把總功能分解成一系列相對獨立的工藝動作，一次作為功能元，然后用樹狀功能來描述。要實現(xiàn)上述分功能，有下列工藝動作過程。 送料桿做直線往復(fù)運動。 刀具轉(zhuǎn)動切削工件。 安裝工件的工作臺要求進行上下

16、往復(fù)運動。 機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計6.3 多功能專用鉆床傳動系統(tǒng)的設(shè)計 由所確定的運動方案可知，共有三個執(zhí)行構(gòu)件，即鉆頭、工作臺和送料桿。多功能專用鉆床傳動系統(tǒng)的工作過程是：送料桿從工件料倉里推出一待加工工件，并將已加工好的工件從工作臺上的夾具中頂出，使待加工工件被夾具定位并夾緊在工作臺上，送料桿退出；工作臺帶著工件向上快速靠近回轉(zhuǎn)著的鉆頭，然后慢速工進，鉆孔結(jié)束后，又帶著工件快速退回，等待更換工件并完成下一工作循環(huán)。而鉆頭回轉(zhuǎn)與送料桿和工作臺的運動間是獨立的。機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計多頭專用鉆床樹狀功能圖6.3 多功能專用鉆床傳動系統(tǒng)的設(shè)計

17、機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計4根據(jù)工作原理和運動形式選擇機構(gòu) 同一種功能可選擇不同的工作原理，同一種工作原理可選擇不同的機構(gòu)。按運動轉(zhuǎn)換的基本功能選擇機構(gòu)，由總功能分解成各功能元，確定各執(zhí)行構(gòu)件的運動形式，進一步要解決的問題如下。 (1) 選擇原動機，分析原動機運動形式與執(zhí)行構(gòu)件運動形式之間的關(guān)系。 (2) 配置傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)。一個原動機往往要驅(qū)動幾個執(zhí)行構(gòu)件動作，有的原動機靠近執(zhí)行構(gòu)件，可直接帶動執(zhí)行機構(gòu)；有的原動機與執(zhí)行構(gòu)件相距較遠，必須加入傳動機構(gòu)，并與執(zhí)行機構(gòu)相連接，才能把原動機的運動傳遞轉(zhuǎn)換為執(zhí)行構(gòu)件的運動。 (3) 確定傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)的運動轉(zhuǎn)換功能。 6

18、.3 多功能專用鉆床傳動系統(tǒng)的設(shè)計 機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計 任何一個復(fù)雜的機構(gòu)系統(tǒng)都可以認為是由一些基本機構(gòu)所組成的。這些機構(gòu)的基本功能如圖所示 6.3 多功能專用鉆床傳動系統(tǒng)的設(shè)計 機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計 多功能專用鉆床的運動轉(zhuǎn)換功能圖。它描述了原動機(電動機)與執(zhí)行構(gòu)件、刀具、工作臺、送料機構(gòu)之間的運動轉(zhuǎn)換功能。中間的矩形框內(nèi)表示傳動機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)的運動轉(zhuǎn)換基本功能，末端的平行四邊形框內(nèi)表示執(zhí)行構(gòu)件的運動形式。該機床由一個原動機通過傳動鏈來實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件的預(yù)期運動。 6.3 多功能專用鉆床傳動系統(tǒng)的設(shè)計 機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)

19、功能原理設(shè)計5用形態(tài)學矩陣法選擇多功能專用鉆床系統(tǒng)運動方案 形態(tài)學矩陣：縱坐標為功能元即基本運動轉(zhuǎn)換功能圖列，橫坐標為功能源匹配的機構(gòu)列。 可綜合出(N=6444=384)384種方案。6.3 多功能專用鉆床傳動系統(tǒng)的設(shè)計 機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計 根據(jù)是否滿足預(yù)定的運動要求，運動鏈機構(gòu)順序安排是否合理，運動精確度，成本高低，是否滿足環(huán)境、動力源、生產(chǎn)條件等限制條件，最后選擇出較好的運動方案。6.3 多功能專用鉆床傳動系統(tǒng)的設(shè)計 機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計根據(jù)上述各功能要求，選擇方案1，如圖所示。6.3 多功能專用鉆床傳動系統(tǒng)的設(shè)計 機械創(chuàng)新設(shè)計P

20、PT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計選擇方案1，原因說明如下： 1) 切削運動鏈設(shè)計 能實現(xiàn)減速的傳動有齒輪傳動、鏈傳動和帶傳動等。考慮到傳動距離較遠和速度較高等因素，決定采用V形帶傳動來實現(xiàn)減速和遠距離傳動的功能。 能夠?qū)崿F(xiàn)變換運動軸線方向的傳動有圓錐齒輪傳動、相錯軸斜齒輪傳動和蝸桿傳動等，考慮到兩軸垂直相交和傳動比較小，決定采用圓錐齒輪傳動來實現(xiàn)變換運動軸線方向的功能。 為使3個鉆頭同向回轉(zhuǎn)，可采用由一個中心齒輪帶動周圍3個從動齒輪的定軸輪系。由于結(jié)構(gòu)尺寸的限制，3個從動齒輪軸線間的距離遠大于3個鉆頭間的距離。為將3個從動齒輪的回轉(zhuǎn)運動傳遞給3個鉆頭，可采用雙萬向聯(lián)軸節(jié)或鋼絲軟軸，將上述所選

21、機構(gòu)經(jīng)適當組合后，即可形成鉆削運動鏈。6.3 多功能專用鉆床傳動系統(tǒng)的設(shè)計 機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計2) 進給運動鏈設(shè)計 采用直動推桿盤狀凸輪機構(gòu)作為執(zhí)行機構(gòu)較為合理。減速換向可采用蝸桿傳動，為達到很大的減速比和變換空間位置，在蝸桿傳動之前可串接帶傳動。3) 送料運動鏈設(shè)計 對送料運動鏈的功能要求與進給運動鏈基本相同，只是其往復(fù)運動的方向為水平，且運動行程較大。又因其減速比與進給運動鏈相同，故可由進給運動鏈中的蝸輪軸帶動。由于送料運動規(guī)律較為復(fù)雜，故宜采用凸輪機構(gòu)，又因其行程大，所以要采用連桿機構(gòu)等進行行程放大。6.3 多功能專用鉆床傳動系統(tǒng)的設(shè)計 機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課

22、件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計方案2：機電一體化系統(tǒng) （機電一體化系統(tǒng)簡單說它的頭腦由計算機、信息處理及控制軟件、輸入和輸出接口組成；它的五官由傳感器、信息放大、信息變換及接口組成；它的手足動力源、執(zhí)行及傳動機構(gòu)組成。） 由計算機、控制盒和多電機的機械系統(tǒng)組成機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計 機械系統(tǒng)簡化，計算機可以控制電機工作。 機電一體化系統(tǒng)機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計6.4 設(shè)計實例地面反恐防爆機器人1設(shè)計任務(wù) 要求地面反恐防爆機器人能排除銷毀爆炸物、偵察、搶救人質(zhì)、與恐怖分子對抗等，總之機器人的總功能是代替人去做一些地面反恐防爆工作。 根據(jù)總功能要求和

23、工作性質(zhì)，地面反恐防爆機器人應(yīng)由機械系統(tǒng)、控制技術(shù)、視音頻系統(tǒng)、各種傳感器應(yīng)用、武器系統(tǒng)等組成。機器人的機械系統(tǒng)是最重要的部分，根據(jù)反恐防爆工作的需要，機器人的機械系統(tǒng)又分為工作部分、行走部分、驅(qū)動部分等。本例主要是機械系統(tǒng)設(shè)計。 機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計2功能原理分析 1) 工作部分由臂桿部分和機械手組成 臂桿部分是開式連桿系，臂桿主要用于對爆炸物的抓取、搬運、放置等工作。對臂桿的要求從3個方面考慮：一是額定負載，指工作裝置在工作空間范圍中任意位置時機械手都能抓取搬運的最大重量；二是指工作裝置伸展最長距離；三是指工作裝置收縮最近距離。 機械手也稱作抓取機構(gòu)，用來抓住握

24、持爆炸物等物體，設(shè)計機械手時應(yīng)注意以下事項：一是手指的開閉范圍，此范圍是從手指張開的最大開口位置到閉合夾緊時的變動距離；二是手指的夾緊力，為使手指能夾緊物體，并保證在運動過程中不脫落，要求手指在夾緊物體時有足夠的夾緊力；三是根據(jù)物體的形狀和位置，選擇適當?shù)氖种感螤詈褪植拷Y(jié)構(gòu)，使手指抓持物體吻合。 2) 行走部分 行走部分不僅要像車輛一樣行走、越障還可以原地轉(zhuǎn)彎等。 3) 驅(qū)動部分 采用蝸輪蝸桿、減速器、行星齒輪減速器、諧波齒輪減速器等以及配套用的各種電機。 6.4 設(shè)計實例地面反恐防爆機器人機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計3功能分解與動作分解 (1) 為實現(xiàn)地面反恐防爆機器人的

25、總功能，可將總功能分解為抓取功能、移動功能和放置功能 (2) 機器的功能是多種多樣的，但每一種機器都要求完成某些動作，所以往往把總功能分解成一系列相對獨立的動作，依次作為功能元，然后用樹狀功能圖來描述。 臂桿可以在三維空間范圍內(nèi)運動。 機械手可以張開和閉合。 機器人行走。6.4 設(shè)計實例地面反恐防爆機器人機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計4根據(jù)工作原理選擇運動部件 1) 臂桿的選擇 根據(jù)不同的設(shè)計思想，工作裝置的臂桿和關(guān)節(jié)數(shù)量是不同的 。 單連桿兩關(guān)節(jié)自由度模式； 兩臂桿三關(guān)節(jié)自由度模式； 三連桿多關(guān)節(jié)模式 。6.4 設(shè)計實例地面反恐防爆機器人機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)

26、功能原理設(shè)計2) 機械手的選擇 一般情況下，機器人的手部只有兩個手指，個別的有3、4指如或多手指。手指結(jié)構(gòu)的形式取決于被夾持物體的形狀和特性，在反恐防爆工作中遇到的物體是不同的，因此手指的形狀設(shè)計也是不同的。 兩個手指4指多手指3) 行走部分的選擇 根據(jù)行走裝置的不同，地面反恐防爆機器人分有輪式移動機器人和履帶式移動機器人。6.4 設(shè)計實例地面反恐防爆機器人機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計5用形態(tài)學矩陣法選擇地面反恐防爆機器人的機械系統(tǒng)形態(tài)學矩陣：縱坐標為功能元；橫坐標為功能元解。 功能元功能元解123456臂桿獨臂兩臂三臂機械手兩指連桿型兩指齒輪-齒條兩指凸輪型三指四指多指行走部分輪式履帶式 表6-4描述了地面反恐防爆機器人傳動鏈的形態(tài)學矩陣，可綜合出(N=362=36)36種方案。6.4 設(shè)計實例地面反恐防爆機器人機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六章機械系統(tǒng)功能原理設(shè)計 根據(jù)是否滿足預(yù)定的運動要求、運動鏈機構(gòu)順序安排是否合理等，選擇出較好的運動方案。 上海交通大學研制的Super-D反恐防爆機器人如圖所示，它是由大臂、小臂、機械手和輪式行走部分組成的。 6.4 設(shè)計實例地面反恐防爆機器人機械創(chuàng)新設(shè)計PPT課件第六