機(jī)械課程設(shè)計(jì)---爬桿機(jī)器人

1、<p><b>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：爬桿機(jī)器人</p><p><b>　　學(xué)院：機(jī)械學(xué)院 </b></p><p><b>　　目錄</b></p&g

2、t;<p>　　1.設(shè)計(jì)題目……………………………………………１</p><p>　　1.1設(shè)計(jì)目的………………………………………………１</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)題目簡介…………………………………………１</p><p>　　1.3設(shè)計(jì)條件及設(shè)計(jì)要求…………………………………１</p><p>　　2.運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)………

3、……………………………２</p><p>　　2.1機(jī)械預(yù)期的功能要求…………………………………２</p><p>　　2.2功能原理設(shè)計(jì)…………………………………………２</p><p>　　2.3運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)…………………………………………３</p><p>　　2.3.1工藝動(dòng)作分解……………………………………………３</p>

4、;<p>　　2.3.2運(yùn)動(dòng)方案選擇……………………………………………５</p><p>　　2.3.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)形式設(shè)計(jì)………………………………………６</p><p>　　2.3.4運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析…………………………………………７</p><p>　　2.3.5執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡圖………………………………………８</p><p>

5、　　3.計(jì)算內(nèi)容……………………………………………８</p><p>　　4.應(yīng)用前景……………………………………………10</p><p>　　5.個(gè)人小結(jié)……………………………………………11</p><p>　　6.參考資料……………………………………………12</p><p>　　附錄………………………………………………………13&l

6、t;/p><p><b>　?。?設(shè)計(jì)題目</b></p><p><b>　?。?１設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)是根據(jù)使用要求對機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞方式、各個(gè)零件的材料和形狀尺寸以及潤滑方式等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計(jì)算，并將其轉(zhuǎn)化為制造依據(jù)的工作過程。</p><p&

7、gt;　　機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)的第一步，是決定機(jī)械產(chǎn)品性能的最主要環(huán)節(jié)，整個(gè)過程蘊(yùn)涵著創(chuàng)新和發(fā)明。</p><p>　　為了綜合運(yùn)用機(jī)械原理課程的理論知識，分析和解決與本課程有關(guān)的實(shí)際問題，使所學(xué)知識進(jìn)一步鞏固和加深，我們參加了此次的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)。</p><p><b>　?。?２設(shè)計(jì)題目簡介</b></p><p>　　我們此次做的課

8、程設(shè)計(jì)名為爬桿機(jī)器人。</p><p>　　該機(jī)器人模仿蟲蠕動(dòng)的形式向上爬行，其爬行運(yùn)用簡單的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。其中電機(jī)與曲柄固接，驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)。曲柄與連桿鉸接，其另一端分別鉸接一自鎖套（即上下兩個(gè)自鎖套），它們是實(shí)現(xiàn)上爬的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。當(dāng)自鎖套有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢時(shí)，由力的傳遞傳到自鎖套，球、錐管與圓桿之間形成可靠的自鎖，阻止構(gòu)件向下運(yùn)動(dòng)，而使其運(yùn)動(dòng)的方向始終向上（運(yùn)動(dòng)示意見右圖）。</p><p>

9、;　?。?３設(shè)計(jì)條件及設(shè)計(jì)要求</p><p>　　首先確定機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)原理及所爬行管道的有關(guān)數(shù)據(jù)，制定多套運(yùn)動(dòng)方案。再查閱相關(guān)資料，通過精確的計(jì)算和運(yùn)用相關(guān)應(yīng)用軟件（例如CAXA，Solidworks，ADAMS等造型、分析軟件）進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬，對設(shè)計(jì)題目進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)仿真，最后在多方面的考慮下確定一套方案并完成整套課程設(shè)計(jì)說明書及相關(guān)的軟件分析圖表和文件并由三維動(dòng)畫模擬出該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。</p&g

10、t;<p><b>　　２.運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　該機(jī)器人模仿的動(dòng)作是沿桿向上爬行，整個(gè)機(jī)構(gòu)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，而且我們目前所設(shè)計(jì)機(jī)器人爬行的桿是圓桿。</p><p>　?。?１機(jī)械預(yù)期的功能要求</p><p>　　通過電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和減速，給予曲柄一個(gè)繞定軸旋轉(zhuǎn)的主動(dòng)力，在該力的驅(qū)使下帶動(dòng)連桿及相應(yīng)的自鎖裝置，由

11、兩個(gè)自鎖套的先后自鎖和曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)機(jī)器人向上爬行。</p><p><b>　?。?２功能原理設(shè)計(jì)</b></p><p>　　通常情況下，一部的機(jī)器需要通過電機(jī)帶動(dòng)一系列復(fù)雜的機(jī)構(gòu)使其正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這其中涉及到很多簡單且基本的機(jī)械機(jī)構(gòu)。當(dāng)然，也可以直接通過電機(jī)帶動(dòng)整部機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)，這完全取決于機(jī)器所需完成的工作以及設(shè)計(jì)該機(jī)器時(shí)所面臨的種種實(shí)際情況。</p>

12、<p>　　針對該爬桿機(jī)器人，我們小組通過討論提出了兩套設(shè)計(jì)方案，分別是：由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)帶動(dòng)和由氣壓元件直接驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　首先，讓我們來看一下曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是如何工作的。</p><p>　　在平面連桿機(jī)構(gòu)中，能繞定軸或定點(diǎn)作整周回轉(zhuǎn)的構(gòu)件被稱為曲柄。而通過改變平面四桿機(jī)構(gòu)中構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸能將其演化為不同的機(jī)構(gòu)形式，就曲柄滑塊機(jī)構(gòu)而言，它是通過增加鉸鏈四桿機(jī)

13、構(gòu)中搖桿的長度至無窮大而演變過來的。改機(jī)構(gòu)實(shí)際上是由一曲柄一端鉸接在機(jī)架上，另一端鉸接一連桿，連桿的另一端聯(lián)結(jié)一滑塊，在曲柄為主動(dòng)件運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)連桿，連桿又帶動(dòng)滑塊，使其在平面某一范圍內(nèi)做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)（圖１）。</p><p><b>　　其次是氣動(dòng)的原理。</b></p><p>　　該運(yùn)動(dòng)原理與上述的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)相比，在保留兩滑塊作為自鎖裝置的前提下，省略了聯(lián)結(jié)兩滑

14、塊的傳動(dòng)裝置，轉(zhuǎn)而用兩個(gè)汽缸直接帶動(dòng)兩個(gè)滑塊的上下移動(dòng)。這樣的設(shè)計(jì)更直接也更簡潔，至于兩者到底哪個(gè)更合理呢？</p><p><b>　　２.３運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。?３.１工藝動(dòng)作分解</p><p>　　首先，我們基于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的啟示，想到了在曲柄與連桿的兩端分別鉸接上兩個(gè)滑塊（即作為自鎖套），使兩個(gè)滑塊分別作為機(jī)架

15、交替上升，從而實(shí)現(xiàn)爬桿動(dòng)作。其中上滑塊與曲柄相連，相應(yīng)的連桿接下滑塊。當(dāng)機(jī)構(gòu)具有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢時(shí)，下自鎖套因受到自鎖機(jī)構(gòu)的限制而固定不動(dòng)，把其受到的向下的力轉(zhuǎn)化為向上的動(dòng)力，推動(dòng)機(jī)構(gòu)反而向上運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　于是，我們就把電機(jī)與曲柄固接作為驅(qū)動(dòng)裝，連桿作為傳動(dòng)，兩滑塊作為自鎖裝置。該爬桿機(jī)器人的設(shè)計(jì)裝配圖如圖２：</p><p>　　那上下自鎖套又是怎樣自鎖的呢？</p&g

16、t;<p>　　我們做成了如圖３所示的形狀（主視、俯視）：</p><p>　　我們設(shè)計(jì)了兩個(gè)如圖３所示的構(gòu)件，兩者用鉸鏈鉸接，能使其自如地打開或收攏，再在它們套住圓桿之后用銷釘在鉸支端對邊銷住，這樣方便裝配和安裝到圓桿上，也方便我們在調(diào)試過程中不斷調(diào)整內(nèi)部結(jié)構(gòu)的具體尺寸。</p><p>　　可這僅僅只是一個(gè)滑塊，那要怎樣才能實(shí)現(xiàn)它所要起到的自鎖作用呢？其實(shí)很簡單，想想為什

17、么當(dāng)初要把一個(gè)原本簡簡單單的矩形滑塊做成如我們上圖示的這樣的形狀：套住圓桿的兩端多出了兩個(gè)梯形狀的“耳朵”，而且這“耳朵”還是中空的。玄機(jī)就在于此，我們在這中空的空間里分別放置兩個(gè)小球，此小球的直徑小于梯形底邊而大于梯形頂邊（l梯頂<d球<l梯底）。言外之意，此小球是能夠卡在這梯形的空間里的。這樣也就形成了真正意義上的自鎖。</p><p>　　若電機(jī)固接的曲柄是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。</p>&

18、lt;p>　　1）曲柄在底端轉(zhuǎn)至頂端的過程中，經(jīng)力的分析，下自鎖套受到向上的拉力，自鎖套內(nèi)的兩小球因重力掉至梯形底部，d球<l梯底，它將無阻礙地由連桿往上拉；與此同時(shí)，上自鎖套受的卻是往下的拉力，與上面的相反，其具有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢，內(nèi)部的小球脫離自鎖套的底部，又因d球>l梯頂，那么小球就被卡在了梯形空間中，此時(shí)由于小球的被固定而使整個(gè)自鎖套看作是一個(gè)機(jī)架鉸接曲柄一般。（見左下圖）</p><p>

19、;　　2）曲柄由頂端向底端逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上下滑塊的受力情況恰與第一種情況相反，下自鎖套因受力自鎖而被固定，此時(shí)上自鎖套仍向上運(yùn)動(dòng)，在曲柄過最底端時(shí)又出現(xiàn)了第一種情況。于是，兩滑塊周而復(fù)始交替向上爬。（見中下圖）</p><p>　　在氣動(dòng)方面，由于沒有聯(lián)結(jié)用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因而直接由氣動(dòng)元件帶動(dòng)兩自鎖套往上移動(dòng)。我們選用兩個(gè)汽缸作為主要的氣動(dòng)元件，利用作用力與反作用力的原理，由其帶動(dòng)上下兩個(gè)自鎖套分別自鎖，達(dá)到機(jī)器人

20、爬桿的最終目的。（見右上圖）</p><p>　?。?３.２運(yùn)動(dòng)方案選擇</p><p>　　上面所設(shè)計(jì)的爬桿過程都是在理想的情況下，很多實(shí)際因素都沒有考慮進(jìn)去：如摩擦力的大?。垂鼙谂c小球接觸面的摩擦系數(shù)），在曲柄過上下兩滑塊極限位置時(shí)，自鎖套內(nèi)由于小球在內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，自鎖套所要進(jìn)行的向下運(yùn)動(dòng)的位移，以及上下自鎖套、曲柄和連桿的質(zhì)量，還有電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)動(dòng)速度，汽缸的推程大小、自重，所需

21、氣包的容量及連接方式等等。</p><p>　　現(xiàn)在我們結(jié)合兩者的利弊，著重分析一下各自的優(yōu)缺點(diǎn)。</p><p>　　就采用汽缸驅(qū)動(dòng)而言，它形式簡單、結(jié)構(gòu)簡便，從機(jī)械設(shè)計(jì)角度而言講究盡量采用基本機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)要簡單、可靠。而汽缸則融會(huì)了上述的優(yōu)點(diǎn)，它由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)直接帶動(dòng)兩個(gè)自鎖滑塊，避免了兩者間的連接機(jī)構(gòu)，精簡了構(gòu)件之間的連接。此外，該機(jī)構(gòu)具有環(huán)保等特點(diǎn)，它利用空氣作為動(dòng)力源，無污染、運(yùn)

22、動(dòng)時(shí)無噪音，而且運(yùn)行速度快，可以在短時(shí)間內(nèi)使機(jī)器人爬到桿的頂端，它還能夠隨身攜帶氣包作為動(dòng)力源，可以做到無線操作。</p><p>　　就采用曲柄滑塊結(jié)構(gòu)而言，它屬于平面連桿機(jī)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運(yùn)動(dòng)副為低副，能承受較大載荷；但平衡困難，不易用于高速。我們設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)是由電機(jī)經(jīng)減速直接驅(qū)動(dòng)的，和利用氣動(dòng)原理相比它多了一套傳動(dòng)和連接機(jī)構(gòu)，但該機(jī)構(gòu)運(yùn)用的原理簡單，設(shè)計(jì)合理，而且它不僅能在自桿上爬行，更能在彎曲的

23、管道外爬行，具體的示意圖見下。</p><p>　　綜上所述，我們小組經(jīng)討論決定：選取“曲柄滑塊機(jī)構(gòu)”作為該爬桿機(jī)器人的最終運(yùn)動(dòng)方案。</p><p>　?。?３.３執(zhí)行機(jī)構(gòu)形式設(shè)計(jì)</p><p>　　針對上述的種種實(shí)際情況，我們小組在設(shè)計(jì)此爬桿機(jī)器人的時(shí)候就全面考慮了各方面的因素，從而確定各構(gòu)件的尺寸與制造構(gòu)件的材料。祥見下表</p><p&

24、gt;　　上述構(gòu)件全部采用鈑金造型，然后由焊接連接，使其加工制造簡單，易保證較高配合精度。</p><p>　　可是這樣一個(gè)爬桿機(jī)構(gòu)是一個(gè)封閉的機(jī)構(gòu)，那怎樣才能把機(jī)器人安裝到所要爬的管壁上呢？由此，我們設(shè)計(jì)的自鎖套就多了一個(gè)連接裝置，我們在兩個(gè)形狀對稱的錐管對接處裝上鉸鏈，就像在ADAMS里給兩構(gòu)件用一個(gè)鉸鏈連接，然后在屏幕上顯示的那種鉸鏈裝置一樣，這樣自鎖套就能開合，自如地包攏住爬桿，然后在自鎖零件的對面接口處

25、插上一個(gè)聯(lián)結(jié)銷，完整的一個(gè)自鎖套就套在了圓桿上。聯(lián)結(jié)銷的形狀見圖4。</p><p>　　對于此類機(jī)構(gòu)，一定的摩擦力也是保證自鎖發(fā)生作用的關(guān)鍵。因此對各構(gòu)件的材料也是有相當(dāng)?shù)囊?。?jīng)過篩選，我們決定曲柄、連桿與錐管用鋁板來制造，小球的材料則用橡膠。橡膠的表面比較粗糙，且彈性性能較好，那么小球在自鎖套作用時(shí)能卡得比較牢靠，不會(huì)發(fā)生自轉(zhuǎn)等打滑現(xiàn)象，使整個(gè)機(jī)構(gòu)下滑而影響上爬的效果。在自鎖套需解鎖時(shí)，由于橡膠具有很高的韌

26、性，它能立刻恢復(fù)原來的形狀，不會(huì)因無法恢復(fù)形變而使下一步上爬動(dòng)作失效。</p><p>　　２.３.4運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析</p><p>　　在我們設(shè)定了曲柄與連桿的長度后，每一步機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的上升位移便也能自然而然地計(jì)算出來了。</p><p>　　當(dāng)曲柄逆時(shí)針由最底端轉(zhuǎn)至最頂端時(shí)，下滑塊上升2倍曲柄的長度位移，即120mm。同樣，曲柄逆時(shí)針由最頂端轉(zhuǎn)動(dòng)到底端時(shí)，上滑塊

27、也走過120mm（自鎖套在自鎖時(shí)的下滑距離不計(jì)）。</p><p>　　下面我們就該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)一周的情況列表作一下分析（此時(shí)曲柄處于頂端）：</p><p>　　當(dāng)然，這樣的機(jī)構(gòu)絕非完美無缺的。首先，我們設(shè)計(jì)的自鎖套的形狀還無法適應(yīng)此機(jī)構(gòu)爬各種桿。若所要爬的桿直徑大小稍有變化，隨著它的變動(dòng)自鎖套也必須相應(yīng)地改變它外伸包攏桿部分的形狀大小。但是，我們設(shè)計(jì)的自鎖套可以根據(jù)不同需要換取不同大小、材

28、質(zhì)的小球。</p><p>　?。?３.5執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡圖</p><p><b>　　自由度F的計(jì)算：</b></p><p>　　n=3　Pl=4　Ph=0</p><p>　　F=3n-(2Pl+Ph)=3×3-(2×4-0)=1</p><p><b>　　3

29、.計(jì)算內(nèi)容</b></p><p><b>　　Ⅰ.解析法</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：</b></p><p>　　實(shí)現(xiàn)兩連架桿對應(yīng)位置的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：</p><p>　　a×cos（φ0+φ）+b×cosδ=d+c×co

30、s（Ψ0+Ψ）</p><p>　　a×sin（φ0+φ）+b×cosδ=d+c×sin（Ψ0+Ψ）</p><p>　　將上式移項(xiàng)后平方相加，消去δ得：</p><p>　　-b2+d2+c2+a2+2cd×cos（Ψ0+Ψ）-2ad×cos（φ0+φ）=2ac×cos[（φ0+φ）-（Ψ0+Ψ）]<

31、;/p><p>　　令R1=（a2-b2+c2+d2）/2ac R2=d/c R3=d/c 則：</p><p>　　R1+R2 cos（Ψ0+Ψ）-R3 cos（φ0+φ）=cos[（φ0+φ）-（Ψ0+Ψ）]</p><p>　　將給定的五個(gè)對應(yīng)位置代入：</p><p>　　R1+R2 cosΨ0-R3 cosφ0=cos[φ0-Ψ0

32、]</p><p>　　R1+R2 cos（Ψ0+Ψ1）-R3 cos（φ0+φ1）=cos[（φ0+φ1）-（Ψ0+Ψ1）]</p><p>　　R1+R2 cos（Ψ0+Ψ2）-R3 cos（φ0+φ2）=cos[（φ0+φ2）-（Ψ0+Ψ2）]</p><p>　　R1+R2 cos（Ψ0+Ψ3）-R3 cos（φ0+φ3）=cos[（φ0+φ3）-（Ψ0+Ψ

33、3）]</p><p>　　R1+R2 cos（Ψ0+Ψ4）-R3 cos（φ0+φ4）=cos[（φ0+φ4）-（Ψ0+Ψ4）]</p><p>　　求出R1、R2、R3、Ψ0、φ0</p><p>　　若已知Ψ0、φ0，則只需三對對應(yīng)位置。</p><p>　　一般，先取d=1，然后根據(jù)R1、R2、R3、求出在d=1情況下各構(gòu)件相對d的長

34、度a、b、c，至于各構(gòu)件的實(shí)際長度，可根據(jù)機(jī)構(gòu)的使用條件按比例放大后得到所需值。</p><p>　　若將圖1中搖桿的長度增至無窮大，則B點(diǎn)的曲線導(dǎo)軌將變成直線導(dǎo)軌，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)就演化成我們這爬桿機(jī)器人所運(yùn)用的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（如圖3）。</p><p>　　對于曲柄滑塊的解析式來說，相較于它的“前身”——鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的要簡單許多：</p><p>　　滑塊的行程B1B

35、2為曲柄半徑r2的兩倍，兩端點(diǎn)B1和B2稱為滑塊的極限位置，它是以O(shè)2為中心而分別以長度r3-r2和r3+r2為半徑作圓弧求得的。</p><p>　　我們這個(gè)爬桿機(jī)器人，由于它還運(yùn)用了自鎖原理，故當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)到與桿成一直線時(shí)，運(yùn)動(dòng)的滑塊就將相應(yīng)地?fù)Q一次，若電機(jī)為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)（即曲柄為逆時(shí)針，見圖4）：</p><p>　　a）當(dāng)A→B時(shí)，下滑塊向上滑動(dòng)位移是2r2，即等于曲柄長度的2倍，為12

36、0mm，（S1=2r2=2×60=120mm）</p><p>　　b）當(dāng)B→A時(shí)，上滑塊向上滑動(dòng)的位移也是2r2，即S2=2r2=2×60=120mm。</p><p>　　這樣：當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)過一周時(shí)上下兩滑塊相互配合地走過S=S1+S2=120+120=240mm。</p><p>　　對于我們這里的具體的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有:</p>

37、<p>　　求連桿2的轉(zhuǎn)角,角速度和角加速度.</p><p><b>　　由第二式得: </b></p><p><b>　　(b)</b></p><p>　　為曲柄與連桿的長度比,可由上式得出.</p><p>　　將(b)式對時(shí)間t求導(dǎo)得: </p><p&g

38、t;<b>　　(c)</b></p><p>　　將(c)式對時(shí)間t求導(dǎo)得:</p><p>　　2．求滑塊3的位移, 速度, 加速度.</p><p><b>　　具體計(jì)算:</b></p><p><b>　　當(dāng)時(shí)</b></p><p><

39、b>　　已知條件: </b></p><p><b>　　桿 </b></p><p><b>　　滑塊 </b></p><p>　　同理當(dāng)時(shí)可計(jì)算出連桿2的轉(zhuǎn)角,角速度和角加速度.滑塊3的位移, 速度, 加速度.</p><p><b>　?、? 瞬心法</

40、b></p><p>　　瞬心的概念 </p><p>　　瞬心是瞬時(shí)等速重合點(diǎn)。瞬時(shí)，是指瞬心的位置隨時(shí)間而變；等速，是指在瞬心這一點(diǎn)，兩構(gòu)件的絕對速度相等（包括大小和方向）、相對速度為零；重合點(diǎn)，是指瞬心既在構(gòu)件1上，也在構(gòu)件2上，是兩構(gòu)件的重合點(diǎn)</p><p><b>　　瞬心的種類<

41、;/b></p><p>　　1. 絕對瞬心：構(gòu)成瞬心的兩個(gè)構(gòu)件之一固定不動(dòng)，瞬心點(diǎn)的絕對速度為零 。</p><p>　　2. 相對瞬心：構(gòu)成瞬心的兩個(gè)構(gòu)件均處于運(yùn)動(dòng)中，瞬心點(diǎn)的絕對速度相等、相對速度為零 。</p><p>　　由此可知，絕對瞬心是相對瞬心的一種特殊情況。</p><p>　　3. 機(jī)構(gòu)中瞬心的數(shù)目 </p&g

42、t;<p>　　設(shè)機(jī)構(gòu)中有N個(gè)（包括機(jī)架）構(gòu)件，每兩個(gè)進(jìn)行組合，則該機(jī)構(gòu)中總的瞬心數(shù)目為 K= N(N-1) / 2 </p><p>　　機(jī)構(gòu)中通過運(yùn)動(dòng)副直接相聯(lián)的兩構(gòu)件瞬心位置的確。 </p><p>　　1.兩構(gòu)件作平面運(yùn)動(dòng)時(shí) :</p><p>　　如圖4-1所示,作VA2A1 和VB2B1 兩相對速度方向的垂線，它們的交點(diǎn)（

43、圖中的P21）即為瞬心。</p><p>　　2.兩構(gòu)件組成移動(dòng)副: </p><p>　　因相對移動(dòng)速度方向都平行于移動(dòng)</p><p>　　副的導(dǎo)路方向(如圖a所示)，故</p><p>　　瞬心P12在垂直于導(dǎo)路的無窮遠(yuǎn)處。</p><p>　　4.兩構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動(dòng)副：</p><p>　　

44、兩構(gòu)件 繞轉(zhuǎn)動(dòng)中心相對轉(zhuǎn)</p><p>　　動(dòng)，故該轉(zhuǎn)動(dòng)副的中心便是</p><p>　　它們的瞬心 如圖（b）</p><p>　　5．兩構(gòu)件組成純滾動(dòng)的高副</p><p>　　其接觸點(diǎn)的相對速度為零，所</p><p>　　以接觸點(diǎn)就是瞬心。如圖（c）</p><p><b>

45、;　　6．三心定理 </b></p><p>　　作平面運(yùn)動(dòng)的三個(gè)構(gòu)件共有三個(gè)瞬心，它們位于同一直線上。設(shè)構(gòu)件1為機(jī)架，因構(gòu)件2和3均以轉(zhuǎn)動(dòng)副與構(gòu)件1相聯(lián)，故P12和P13位于轉(zhuǎn)動(dòng)中心，如圖所示。為了使P23點(diǎn)的構(gòu)件2和3的絕對速度的方向相同，P23不可能在M點(diǎn)，只能與P13和P12位于同一條直線上</p><p>　　對于這里的爬桿機(jī)器人中的曲柄滑</p>&l

46、t;p>　?。ㄘ?fù)號表示速度方向向左）</p><p>　　同理可求滑塊在位置5（）的速度</p><p><b>　?、? 圖解法</b></p><p>　　同一構(gòu)件上兩點(diǎn)間的速度和加速度關(guān)系：</p><p>　　構(gòu)件AB作平面運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以看作隨其上任一點(diǎn)（基點(diǎn)）A 的牽連運(yùn)動(dòng)和繞基點(diǎn)A 的相對轉(zhuǎn)動(dòng)。 C的絕對

47、速度可用矢量方程表示為 :</p><p>　　式中， 牽連速度； 是C點(diǎn)相對于A點(diǎn)的相對速度 .其大小為: 方向如圖. </p><p>　　C點(diǎn)的加速度可用矢量方程式表示為:</p><p>　　是牽連加速度, 是C點(diǎn)相對于A點(diǎn)的相對加速度 , 是法向加速度, 是切向加速度 。的方向如圖, 方向平行于AC且由C指向A。 </p>

48、<p>　　對于這里的爬桿機(jī)器人中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的位置4（）畫出速度與加速度多邊形（見圖紙），取適當(dāng)?shù)谋壤?。?jīng)測量得當(dāng)時(shí)，，</p><p><b>　　當(dāng)時(shí)，</b></p><p><b>　　Ⅳ.仿真法</b></p><p>　　利用ADAMS進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析軟件。我們使用該軟件對爬桿機(jī)器人進(jìn)行造型，并在連

49、接處添加了一定的轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副，并固定了機(jī)架，在這個(gè)基礎(chǔ)上，我們使用軟件中的各種插件對我們的爬桿機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)模擬和運(yùn)動(dòng)分析。下面就是</p><p>　　我們所截取滑塊的位移，速度與加速度的曲線圖</p><p><b>　　４.應(yīng)用前景</b></p><p>　　該機(jī)器人運(yùn)用了簡單的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，原動(dòng)力采用電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)，兩者在選材上都很

50、方便，而且我們在設(shè)計(jì)時(shí)選用了材質(zhì)較為輕盈的鋁材作為結(jié)構(gòu)材料，減輕了該機(jī)器人的重量，使其更大效率的發(fā)揮電機(jī)的功率，提高了機(jī)器人的爬行速度。</p><p>　　此外，該爬桿機(jī)器人的設(shè)計(jì)方便了操作人員安裝到圓桿上和調(diào)試，對于在調(diào)試過程中遇到的問題也可以根據(jù)當(dāng)時(shí)的情況做出及時(shí)、相應(yīng)的修改。而且，我們設(shè)計(jì)的機(jī)器人不僅能在直桿外爬行，更能適應(yīng)不同彎曲度的圓桿對我們機(jī)器人的挑戰(zhàn)，正是由于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的合理應(yīng)用，我們的機(jī)器人才

51、可以在提高機(jī)械運(yùn)動(dòng)效率的前提下克服不同彎曲度的圓桿，使其像爬直桿一樣爬行過彎曲的管道。</p><p><b>　?。?個(gè)人小結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過一個(gè)星期的奮戰(zhàn)我的課程設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做課程設(shè)計(jì)以前覺得課程設(shè)計(jì)只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。課程設(shè)計(jì)不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗(yàn)，而且也是對自己能

52、力的一種提高。通過這次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 </p><p>　　在這次課程設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，

53、所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。 </p><p>　　我的心得也就這么多了，總之，不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。 </p><p>　　在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱

54、有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會(huì)對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。</p><p&g