机械创新设计03331

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1、广州汽车学院机械创新设计说明书院（系）机电工程系专业机械工程及自动化班级机械（1）班学生姓名谭亮明指导老师设计题目：爬杆机械猫爬行动画演示一工作原理及工艺过程•模仿尺蠖（“尺蠖之屈，以求伸也”）向上爬行动作，同时伸头，摆尾.•功能分解为：爬杆功能伸头功能摆尾功能二设计要求•1.本产品属于玩具类，因此对动感效果要求高一点。•2.保证机器人能顺利完成爬杆的功能，并在上升时完成伸头以及摆尾的动作。•3.机构的重量不宜过重，各零件大小要适中。•4.本产品只是力求爬杆动作的新颖，故对于其他功能并不作太严格的要求。•4.本产品只是力求爬行动作的新颖，故对于其他功能并不

2、作太严格的要求。三设计方案的构思及分析（各功能的实现方案及选择）•1.爬杆功能的实现•爬行机构是简单的曲柄滑块机构，其中电机与曲柄固连，驱动装置运动。上下四个自锁套是实现上爬的关键机构。•当自锁套有向上运动趋势时，锥套.钢球与圆杆之间会形成可靠的自锁，使装置不下滑，而上行时自锁解除。爬杆机构（单侧）1.上自锁套2.电机3.曲柄4.圆杆5.连杆6.下自锁套自锁套结构图1.钢球2.圆杆动画示意爬杆运动示意简图（一）图a.为初始状态，上下自锁套处于最远极限位置同时锁紧爬杆运动示意简图（二）图b状态曲柄逆时针方向转动，上自锁套锁紧，下自锁套松开，被曲柄连杆带动上爬

3、。爬杆运动示意简图（三）图c状态曲柄已越过最高点，下自锁套锁紧，上自锁套松开，被曲柄带动上爬，如此周而复始，实现自动爬行。2.伸头功能的实现方案一由凸轮机构实现方案二由平面六杆机构实现方案三由平面四杆机构实现（伸头）动力传输齿轮1固连在曲柄上，由电机带动，齿轮1与齿轮2外啮合，齿轮3与齿轮2同轴。3.摆尾功能实现方案一方案二4.方案分析与评价1）选择原则：所选方案是否能满足要求的性能指标，结构是否简单.紧凑，制造是否方便，成本是否低。2）经过前述方案评价方法，采用价值工程法进行分析论证，确定方案伸头功能：方案一摆尾功能：方案二为最佳合理方案。三.尺寸设计及

4、整体图形1.整体图形1.运动循环图主轴转角（度）090180270360爬杆机构上自锁套自锁，下自锁套松开下自锁套自锁，上自锁套松开伸头机构伸头缩回摆尾机构左摆右摆3.连杆运动分析及尺寸计算•设杆1作逆时针转动，且f=0时为初始位置，此时自锁套锁定，自锁套4向上滑动。故在0〈f<180之间，可看成以杆3为曲柄，杆2为连杆，自锁套4为滑块的曲柄滑块机构。现就这一过程作出分析：L1=50cmL2=150cme=0推出此机构u=0故此机构无急回特性。Umax=arcsin(50/150)=19.5因为此机构并非大功率机构，故最大压力角符合要求。下面计算曲柄转动角

5、度和滑块位移的关系：设a=0,s=0;a=F,s=20-lAB故只需求得lAB与cosf之间的关系。cosf=(lAB*lAB-200)/10*lAB解得：cosF=lAB/10-20/lAB10

6、从动件，连架杆CD的相对位移矩阵Dr12,Dr13•cos(10-20)-sin(10-20)1-cos20•Dr12=sin(10-20)cos(10-20)sin20•000•0.98-0.170.02•=0.170.980.34•000•cos(30-60)sin(30-60)1-cos60•Dr13=sin(30-60)cos(30-60)sin60•001•0.870.50.5•=-0.50.870.87•001•于是B2，B3刚化反转后的位置B2’B3’的坐标为•XB2XB1YB2=Dr12*YB111XB3XB1YB3=Dr13*YB111注

7、：如上所示都是矩阵形式5.齿轮尺寸•齿轮数为2，•模数m=1.5•齿数z1=30•z2=156.凸轮尺寸设计基圆半径r=12.6mm偏心距e=5mm从动件运动规律在0~180度按余弦加速度规律上升在180~200处于最高点不动在200~320度按等加速等减速运动规律在320~360度停留在最低点编程计算（程序见下）凸轮计算程序（C++）#include#include#definee24#definepi3.14159#definek57.29578voidmain(){doubleQ,s,p,s0,xb,yb,t,

8、m,yc,xc,rr,dxb,dyb;s0=76.32;rr=15