文档介绍：机械创新设计
计算说明书
题目爬杆机器猫
指导教师卓耀彬
院系工学院
班级机自092
学号(09105010119)(09105010121)
姓名梅晓靖钱奔腾
完成时间 2012年5月12日
目录
一、设计要求……………………………………………………2
二、设计方案的构思及分析……………………………………2
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伸缩头动作的实现………………………………………4
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执行机构形式的计算………………………………………5
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四、作品主要创新点及推广价值……………………………12
五、机械运动方案自评………………………………………13
六、创新设计小结……………………………………………13
七、参考文献…………………………………………………14
一、设计要求
,因此对动感效果要求高一点。
,并在上升时完成伸缩头以及摆尾的动作。
,各零件大小要适中。
二、设计方案的构思及分析
爬杆功能的实现
要实现爬杆动作的连续,我们想到了用简单的曲柄滑块机构来实现。
首先,我们在曲柄与连杆的两端分别铰接上两个滑块(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。如图一所示。图一
那上下自锁套又是怎样自锁的呢?
我们设计了两个如图二所示的构件,滑块套住圆杆的两端多出了两个梯形状的“耳朵”,而且这“耳朵”还是中空的。我们在这中空的空间里分别放置两个小球,并用弹簧把它支撑起来。此小球的直径
小于梯形底边而大于梯形顶边(l梯顶<d球<l梯底)。当滑块有向上的运动趋势的时候,小球有向下的运动趋势,不能被卡住,从而滑块能够上移;当滑块有向下的运动趋势的时候,小球有向上运动的趋势而被卡住,从而滑块形成了可靠的自锁。
若曲柄是逆时针转动。
1)曲柄在底端转至顶端的过程中,经力的分析,下自锁套受到向上的拉力,此时小球未被卡住,它将无阻碍地被连杆往上拉;与此同时,上自锁套受的却是往下的拉力,与上面的相反,其具有向下运动的趋势,内部的小球被自锁套卡住,从而上自锁套被固定而使整个连杆机构看作是一个曲柄摇杆机构。
2)曲柄由顶端向底端逆时针转动时,上下滑块的受力情况恰与第一种情况相反,下自锁套因受力自锁而被固定,此时上自锁套仍向上运动,在曲柄过最底端时又出现了第一种情况。于是,两滑块周而复始交替向上爬。(见图三)
伸缩头动作的实现。
伸缩头动作我们采用偏心轮机构来实现。如图四所示。
摆尾动作我们采用双摇杆机构来实现。如图五所示。
传动机构的设计
传动机构我们采用齿轮传动来实现,如图六。电动机直接带动齿轮1转动,齿轮1同时带动齿轮2和齿轮3转动,齿轮2带动曲柄转动,实现爬杆动作,齿轮3带动凸轮,实现伸缩头动作。
三、执行机构形式的计算
针对上述的种种实际情况,我们小组在设计此爬杆机器人的时候就全面考虑了各方面的因素,从而确定各构件的尺寸与制造构件的材料。详见下表
机构名称
构件尺寸
所选材料
选用理由
曲柄滑块
曲柄
30mm(轴距)
2mm铝板
价格便宜、材质轻便、成型后具有时效强化性
连杆
300mm(轴距)
2mm铝板
价格便宜、材质轻便、成型后具有时效强化性
锥管(4个)
2mm铝板
价格便宜、材质轻便、成型后具有时效强化性
自锁机构
圆球(4个)
成品橡胶球
取材方便、具有高韧性、材质轻盈
Φ8mm
上述构件全部采用钣金造型,然后由焊接连接,使其加工制造简单,易保证较高配合精度。
在我们设定了曲柄与连杆的长度后,每一步机构各构件的上升位移便也能自然而然地计算出来了。
当曲柄逆时针由最底端转至最顶端时,下滑块上升2倍曲柄的长度位移,即120mm。同样,曲柄逆时针由最顶端转动到底端时,上滑块也走过120mm(自锁套在自锁时的下滑距离不计)。
下面我们就该机构运动一周的情况列表作一下分析(此时曲柄处于顶端逆时针旋转)