机械原理课程设计说明书_爬杆机器人.docxVIP

1 机械原理课程设计 设计说明书 设计题目： 爬杆机器人 汽车与交通工程学院学院 车辆 0806 班 设计者： 王佳 指导老师： 王劲松 目录 1。设计题目 1 1。1 设计目的 1 1。2 设计题目简介 1 1.3 设计条件及设计要求 1 2。运动方案设计 2 2.1 机械预期的功能要求 2 2。2 功能原理设计 2 2。3 运动规律设计 3 2。3.1 工艺动作分解 3 2.3。2 运动方案选择 5 2.3。3 执行机构形式设计 6 2。3.4 运动和动力分析 7 2 2。3。5 执行系统运动简图 8 3.计算内容 8 4.应用前景 10 5.个人小结 11 6。参考资料 12 附录 13 1。设计题目 1 . 1设计目的 机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、 结构、 运动方式、 力和能量的 传递方式、各个零件的材料和形状尺寸以及润滑方式等进行构思、分析和计算, 并将其转化为创造依据的工作过程。 机械设计是机械产品生产的第一步， 是决定机械产品性能的最主要环节， 整 个过程蕴涵着创新和发明。 目的： 为了综合运用机械原理课程的理论知识， 分析和解决与本课程有关的 实际问题，使所学知识进一步巩固和加深 。 1。2设计题目简介 课程设计名为爬杆机器人。该机器人摹仿虫蠕动的形式向上爬行，其爬行 运用简单的曲柄滑块机构。其中机电与曲柄固接,驱动装置运动。曲柄与连杆铰 接,其另一端分别铰接一自锁套 (即上下两个自锁套)，它们是实现上爬的关键结 构。当自锁套有向下运动的趋势时，由力的传递传到自锁套，球、锥管与圆杆之 间形成可靠的自锁， 阻挠构件向下运动,而使其运动的方向始终向上(运动示意见 右图)。 1 . 3设计条件及设计要求 首先确定机器人运动的机构原理及所爬行管道的有关数据,制定多套运动方 案.再查阅相关资料， 通过精确的计算,对设计题目进行创新设计和运动仿真， 最 后在多方面的考虑下确定一套方案并完成整套课程设计说明书。 3 2。运动方案设计 该机器人摹仿的动作是沿杆向上爬行，整个机构为曲柄滑块机构 ,而且目前 所设计机器人爬行的杆是圆杆. 2 . 1机械预期的功能要求 通过机电的驱动和减速， 赋予曲柄一个绕定轴旋转的主动力， 在该力的驱使 下带动连杆及相应的自锁装置， 由两个自锁套的先后自锁和曲柄连杆机构带动机 器人向上爬行. 2 . 2功能原理设计 通常情况下 ,一部的机器需要通过机电带动一系列复杂的机构使其正常运 转，这其中涉及到不少简单且基本的机械机构。固然,也可以直接通过机电带动 整部机器的运转， 这彻底取决于机器所需完成的工作以及设计该机器时所面临的 种种实际情况。 针对该爬杆机器人，提出了两套设计方案，分别是：由曲柄滑块机构带动和 由气压元件直接驱动。 首先，来看一下曲柄滑块机构是如何工作的。 在平面连杆机构中，能绕定轴或者定点作整周回转的构件被称为曲柄 .而通过 改变平面四杆机构中构件的形状和运动尺寸能将其演化为不同的机构形式， 就曲 柄滑块机构而言， 它是通过增加铰链四杆机构中摇杆的长度至无穷大而演变过来 的。改机构实际上是由一曲柄一端铰接在机架上,另一端铰接一连杆,连杆的另一 端联结一滑块,在曲柄为主动件运动时带动连杆，连杆又带动滑块，使其在平面 某一范围内做直线往复运动(图1) . 其次是气动的原理。 该运动原理与上述的曲柄滑块机构相比， 在保留两滑块作为自锁装置的前提 下，省略了联结两滑块的传动装置， 转而用两个汽缸直接带动两个滑块的上下移 动。这样的设计更直接也更简洁,至于两者到底哪个更合理呢？ 2 . 3运动规律设计 2。3 . 1工艺动作分解 首先，我们基于曲柄滑块机构的启示，想到了在曲柄与连杆的两端分别铰接 4 上两个滑块(即作为自锁套)，使两个滑块分别作为机架交替上升，从而实现爬 杆动作.其中上滑块与曲柄相连，相应的连杆接下滑块。当机构具有向下运动的 趋势时， 下自锁套因受到自锁机构的限制而固定不动， 把其受到的向下的力转化 为向上的动力，推动机构反而向上运动. 于是，我们就把机电与曲柄固接作为驱动装置 ,连杆作为传动，两滑块作为 自锁装置。该爬杆机器人的设计装配图如图2： 那上下自锁套又是怎样自锁的呢？ 可以做成为了如图3所示的形状(主视、鸟瞰)： 图3所示的两个构件,两者用铰链铰接,能使其自如地打开或者收拢， 再在它们 套住圆杆之后用销钉在铰支端对边销住， 这样方便装配和安装到圆杆上， 也方便 在调试过程中不断调整内部结构的具体尺寸。 可这仅仅只是一个滑块， 那要怎样才干实现它所要起到的自锁作用呢？其实 很简单，想想为什么当初要把一个原本简简单单的矩形滑块做成如上图示的这样 的形状：套住圆杆的两端多出了两个梯形状的“耳朵”，而且这“