《创新课程设计》PPT课件

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1、机械创新设计欢迎进入2001年7月设计题目：爬杆机械猫2001年7月爬行动画演示2001年7月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2001年7月二设计要求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。2001年7月三设计方案的构思及分析（各功能的实现方案及选择）

2、2001年7月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。2001年7月爬杆机构（单侧）1.上自锁套2.电机3.曲柄4.圆杆5.连杆6.下自锁套2001年7月自锁套结构图1.钢球2.圆杆2001年7月动画示意（请点击）2001年7月爬杆运动示意简图（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2001年7月爬杆运动示意简图（二）图b状态曲柄逆时

3、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。2001年7月爬杆运动示意简图（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。2001年7月2.伸头功能的实现方案一由凸轮机构实现2001年7月方案二由平面六杆机构实现2001年7月方案三由平面四杆机构实现2001年7月（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。2001年7月3.摆尾功能实现方案一如右图2001年7月方案二如右图2001年7月4.方案分析与评价1

4、）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。2001年7月三.尺寸设计及整体图形2001年7月1.整体图形2001年7月2.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2001年7月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

5、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：2001年7月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、当180

7、os(10-20)sin200000.98-0.170.02=0.170.980.34000cos(30-60)sin(30-60)1-cos60Dr13=sin(30-60)cos(30-60)sin600010.870.50.5=-0.50.870.87001于是B2，B3刚化反转后的位置B2’B3’的坐标为2001年7月XB2XB1YB2=Dr12*YB111XB3XB1YB3=Dr13*YB111注：如上所示都是矩阵形式2001年7月5.齿轮尺寸齿轮数为2，模数m=1.5齿数z1=30z2=152001年7月6..

8、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）按计算结果画图如右：2001年7月凸轮计算程序（C++）#include