课程设计机械原理

《课程设计机械原理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、…-发条小甲虫目录I•应用背景32.设计思路4X主要要求44.现有机构4«•第一部分翻跟头4U第二部分原地旋转nT.第三部分前行机构W••尺寸设计II.程序设计K*W.仿真K■L心得体会21应用背景:发条小甲虫是发条玩具中的一种。发条玩具的使用原理和时钟十分相似，只要用力上紧玩具内的发条，发条玩具就会动起来。发条玩具方便节约，无需电池，集观赏和娱乐性为一体，是玩具类的首选。发条玩具上好发条后（不要太用力拧过头）就会满地乱走，或直行或绕圈，非常滑稽搞笑，这种玩具设计几十年都历久不衰。发条玩具的种类十分

2、繁多，主要以车类和动物为主，适合3到12岁的小孩子玩耍。18世纪，欧洲的一些钟表制造商把钟表外形设计成各种形象，并使机芯带动某些附件，使钟表除了走时外，还可以做出一些有趣的动作。例如，猫头鹰挂钟上的猫头鹰眼暗能不断睁闭，并定时发出鸣叫声。城堡式沌钟上城堡窗口内有各种人物，能表演各种动作。这些都引发了发条玩具的生产。欧洲较早流行的发条玩具是八音盒。它的机芯中有一组长短不一的钢片和一个带有凸柱的滚筒。发条驱使滚筒旋转，使凸柱依次拨动钢片而奏出音乐。将凸柱的排列按一定规则设计，便能奏出各种流行名曲。19世

3、纪，在欧洲的影响下，屮国广东开始生产发条玩具，主要供清皇室成员玩乐。20世纪20年代，上海康元制罐厂开始生产发条玩具，最旱生产的品种是“小鸡吃米”，乂称“跳鸡”，它的外壳用薄铁皮经印刷后冲压而成，上足发条后，小鸡跳跃，做出啄米的动作。类似的品种还有“跳蛙”、“跳雀”。60年代，中国发条玩具生产有了发展。当时著名的产品有“小熊拍照”。靠发条驱动，小熊能吋左时右地旋转，片刻后又会停下来，举起带闪光灯的照相机拍照，同时闪光灯闪亮。它是当时发条玩具的优秀作品。发条玩具根据外力做功方式可分两种。①上发条玩具：

4、外形以动物和车辆居多。把专用扳手（俗称钥匙）插入发条孔内拧紧发条后，玩具即可动作。②拉发条玩具：外形以车辆为主。将玩具紧压地面，同时往后拉动，使后轮转动而把发条上紧，松手后，车辆就向前行驶。发条小甲虫属于第一种。发条玩具陪伴我们走过了美好的童年，如今常见的有机械闹钟，八咅盒，小鸡吃米，蛤蟆等，他们依靠发条为原动力，通过巧妙的机械结构，实现多种多样的功能，趣味十足。二、设计思路：学习研宄现有发条小甲虫实现的前行，翻跟头，原地旋转等的机构原理，并且以其原理为基础，通过机构变换创造新的机构来实现同样的功能

5、。三、主要要求：通过发条带动小甲虫实现前行，原地打转，翻跟头等动作为适合幼儿玩耍，应操作简单发条能量有限，要求设计轻巧要求设计机构经济实惠所有运动都由同一个原动件带动，运动过程紧凑、现有机构:图一第一部分：翻跟头功能原理：甲虫以发条为动力源，拧紧发条后，发条轴与拨叉固结，拨叉周期性拨动摆杆1使其做平面运动。拨叉拨动摆杆时，摆杆向右上方运动，带动杆件2绕对甲虫底面固定的轴做摆动，摆杆2摆到一定角度时支撑起轮子，成为甲虫与地面的接触点，此吋继续摆动，使得甲虫底面后沿着地，由于甲虫是半椭圆形，此时达到一个

6、不稳定状态，使之向后沿着椭圆外形翻滚，翻滚的同时，拨叉松开摆杆1，复位弹簧拉回摆杆1，摆杆1带动摆杆2转会初始位置，实现快速复位，不影响下一步动作的实现，依照此循环步骤，甲虫实现整体翻跟头动作。创新设计1曲柄摇块机构发条转动轴图三评价：用摇块机构代替部分连杆，此时支撑摆杆实现的虽然不再是摆动，而是摆动与平动结合的平面运动，然而仍然可以实现耍求的功能。可以用摇块的极限位置约束整个机构的极限位置，省去了位置控制部件摇块动摩擦大，易磨损，同时运动过程中易卡死，与拨叉相比复位不够迅速，结构不紧凑。自由度计算

7、：F=3n-2Pl-Ph=3x3-2x4-0=1创新设计2凸轮摇块机构图四自由度计算：F=3n-2Pl-Ph=3x3-2x4-0=l评价：讲拨叉结构改装成为偏心凸轮结构，凸轮带动摆杆实现平面运动，摆杆带动滑块实现摆动，固结在滑块上的支撑摆杆也实现摆动，从而实现帮助甲虫翻转的功能加入偏心轮机构，使结构紧凑，原理类似凸轮凸轮易磨损，长时间使用容易运动不顺畅凸轮造价高，做成偏心圆轮，降低成木创新设计3曲柄摇杆机构评价:应用最简单的四连杆机构实现所需要的运动。此处为曲柄摇杆机构，可以实现急回，利用平行四边形

8、机构使摆杆的移动更平稳，结构可靠性大大提高，连杆结构机构简单易行，易于制作，成本低廉。缺点是急回性能任然不如拨叉迅速。经过比较，选择方案3为最终设计方案，急回速度依靠设计连杆长度进行调整。第二部分：原地旋转功能原理：将发条的转动变换为杆的往复运动。发条带动发条轴I转动时，同于发条周固结的偏心凸轮机构旋转，凸轮带动椭圆框实现绕轴2的摆动，此时地面支撑部位与椭圆框固结，也实现摆动，使得甲虫底盘离开地面的距离周期性变化，当支撑点撑起甲虫足够多吋，甲虫一侧的轮字被架起，实现单