機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)作業(yè)(共32頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程作業(yè)題 目： 護(hù)欄清潔機(jī) 院 （部）： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 班 級(jí)： 小 組： 2組 小組成員： 指導(dǎo)教師： 沈孝芹 完成日期： 2015.06 專心-專注-專業(yè)目 錄1前 言1.1課題的意義目的及背景1.2國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)1.3課題的指導(dǎo)思想 1.4所要解決主要問(wèn)題2原理方案設(shè)計(jì)2.1功能設(shè)計(jì)法的簡(jiǎn)介2.2功能分析2.3功能原理分析2.4功能分解并列出功能樹(shù)2.5功能求解列出功能元解形態(tài)學(xué)矩陣2.6組合形成幾種可用原理方案2.7建立評(píng)價(jià)目標(biāo)進(jìn)行方案評(píng)價(jià)3機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則的運(yùn)用與討論3.2機(jī)構(gòu)的選型3.

2、3機(jī)構(gòu)方案評(píng)價(jià)3.4機(jī)構(gòu)的構(gòu)型4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1概述4.2結(jié)構(gòu)方案的變異設(shè)計(jì)4.3設(shè)計(jì)結(jié)果介紹5結(jié)論6謝辭7附件摘 要工業(yè)化的建設(shè)使城市人口和車(chē)輛逐年增多，人、車(chē)道路交通產(chǎn)生很大的矛盾，幾乎所有道路擁擠的地方都安上了護(hù)欄隔離，城市公路中央護(hù)欄可以引導(dǎo)駕駛員的視線，以防車(chē)輛駛出路外造成交通事故。隔離護(hù)欄經(jīng)過(guò)日曬雨淋，經(jīng)常是臟兮兮的，不僅影響路容的整潔美觀，而且護(hù)欄本身容易損耗。城市公路中央護(hù)欄的清洗，不僅是為了整潔的市容，而且能夠延長(zhǎng)護(hù)欄的使用壽命。為了保持城市公路中央護(hù)欄良好的引導(dǎo)視線功能和清潔美觀，需要對(duì)護(hù)欄進(jìn)行定期清洗。人工清洗護(hù)欄的勞動(dòng)強(qiáng)度大，清洗效率低，每人每天大約只能清洗600米左右。

3、白天車(chē)流量很大，人工清洗護(hù)欄不安全且影響交通，一般在晚上車(chē)流量相對(duì)較小時(shí)清洗，而晚上清洗時(shí)經(jīng)常有發(fā)生車(chē)撞環(huán)衛(wèi)工人的事故。于是城市公路中央護(hù)欄清洗機(jī)的出現(xiàn)具有實(shí)際的意義。關(guān) 鍵 詞：護(hù)欄清潔；智能化；環(huán)衛(wèi)1 前 言1.1、 課題的意義目的及背景目前，針對(duì)城市道路護(hù)欄的清洗方式主要有兩種：人工清洗和借助汽車(chē)所配高壓水洗刷清洗。但人工清洗環(huán)衛(wèi)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大、清洗效率低，一般每人每天只能清洗300米左右的護(hù)欄；且環(huán)衛(wèi)工人作業(yè)時(shí)身處于高速行駛的機(jī)動(dòng)車(chē)輛中間，容易發(fā)生安全事故，尤其是在交通道路比較狹窄的地段危險(xiǎn)系數(shù)更高；經(jīng)常身處汽車(chē)噪音大、車(chē)量尾氣濃度高的工作環(huán)境下對(duì)工人的身心健康也造成了很大的損害。車(chē)

4、載式高壓水洗刷清洗一次性投入過(guò)高，一般中小城市難以承受；且由于車(chē)輛行駛路線不能保證與道路護(hù)欄平行，無(wú)法清洗護(hù)欄處就目前國(guó)內(nèi)的情況來(lái)看，絕大部分城市的道路護(hù)欄的清洗工作依然靠人來(lái)清洗。在車(chē)行逆向的部分表面；耗水量大，清洗效果不佳，對(duì)城市交通也有一定影響。 我國(guó)擁有655個(gè)大中型城市，全國(guó)各大中小城市，需要清洗的城市護(hù)欄更。各市、各區(qū)、各縣對(duì)其需求都很顯著，新型護(hù)欄清洗設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)的運(yùn)用都將降低傳統(tǒng)的人力清洗過(guò)程所造成的人力資本的耗費(fèi)。本項(xiàng)目可以運(yùn)用于城市道路護(hù)欄，高速公路護(hù)欄、公園、社區(qū)等護(hù)欄的清洗，各省市區(qū)市政集團(tuán) 各市區(qū)環(huán)衛(wèi)部門(mén)、物業(yè)公司、各單位后勤集團(tuán)、各高速公路養(yǎng)護(hù)單位都將可

5、能成為本項(xiàng)目產(chǎn)品的潛在用戶。 一般情況，2-3個(gè)月護(hù)欄就需要一次清洗，如采用人工方式，按300m/人/天，人工費(fèi)0.1元/m算，若某城市的護(hù)欄總長(zhǎng)為1000km，則每年除去耗材費(fèi)用，僅人工投入就需要45萬(wàn)元，我國(guó)655個(gè)城市的投入就為2.9475億元，數(shù)額巨大，并且容易引發(fā)交通事故，造成額外賠償。如采用車(chē)載式清洗方式，買(mǎi)臺(tái)售價(jià)都在15萬(wàn)元以上，按照每個(gè)城市采購(gòu)10兩車(chē)計(jì)算，總的投資成本9.825億元，并且耗水量大，冬季容易造成路面結(jié)冰，引發(fā)交通事故。因此本項(xiàng)目具有廣闊的市場(chǎng)前景。1.2國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)（1）國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)：從國(guó)內(nèi)情況看，隨著城市道路里程的不斷增加，對(duì)護(hù)欄養(yǎng)護(hù)工作提出

6、了新的、更高的要求，其研制開(kāi)發(fā)工作因而也備受重視，在引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,近幾年來(lái)獲得了一定成都的發(fā)展。 目前已實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)銷(xiāo)售的護(hù)欄清洗機(jī)械主要有：北京科力威清潔機(jī)械廠生產(chǎn)的永江牌護(hù)欄清洗車(chē)、山西省交通科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)研制的HXC300型高等級(jí)公路護(hù)欄清洗車(chē)，采用液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)調(diào)控的立體高速滾刷，可同時(shí)刷洗護(hù)欄兩面，并根據(jù)護(hù)欄的高矮寬窄，自動(dòng)進(jìn)行伸縮調(diào)整，最高可對(duì)1.6米的護(hù)欄進(jìn)行清洗，但浪費(fèi)水資源，成本太高，價(jià)錢(qián)最低也在三十五萬(wàn)元人民幣以上。 目前處于研究狀態(tài)的的有海軍工程大學(xué)舉行第三屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新大賽上獲一等獎(jiǎng)的浙江大學(xué)的作品新型高速公路護(hù)欄清洗裝置和華中科技大學(xué)的作品

7、護(hù)欄清洗機(jī)，能過(guò)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化清洗，但沒(méi)有設(shè)置避障系統(tǒng)，同時(shí)護(hù)欄尺寸發(fā)生變化時(shí)難以適應(yīng)，并沒(méi)有在實(shí)際生產(chǎn)中得到應(yīng)用。所以開(kāi)發(fā)一種適合中國(guó)國(guó)情的低成本、高效率的護(hù)欄清洗裝置具有一定的現(xiàn)實(shí)意義和良好的市場(chǎng)前景。（2）國(guó)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)從國(guó)外情況看，上世紀(jì)80年代中期新建公路速度趨于平緩，道路護(hù)欄養(yǎng)護(hù)工作已經(jīng)提到十分重要的位置(如美國(guó)每年要花費(fèi)150億美元維護(hù)本國(guó)400萬(wàn)km公路網(wǎng)；法國(guó)國(guó)營(yíng)及A級(jí)道路中國(guó)道里程共29700km，用于國(guó)道養(yǎng)護(hù)的機(jī)械、車(chē)輛就達(dá)6萬(wàn)多臺(tái))。為適應(yīng)養(yǎng)護(hù)工作需要，國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家將大量的資本和開(kāi)發(fā)精力開(kāi)始投向養(yǎng)護(hù)機(jī)械的研制生產(chǎn)，從而使國(guó)外養(yǎng)護(hù)機(jī)械得到了迅速發(fā)展。其產(chǎn)品類(lèi)型和技術(shù)

8、均達(dá)到了比較完善的高度。1.3課題的指導(dǎo)思想護(hù)欄清洗機(jī)以護(hù)欄為，采用履帶側(cè)邊驅(qū)動(dòng)前進(jìn)，結(jié)合平行四邊形機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)越障;兩對(duì)清洗刷刷和水循環(huán)系統(tǒng)有效地保證良好的清洗效果。1.4所要解決主要問(wèn)題（1）建議機(jī)構(gòu)制作問(wèn)題（2）自動(dòng)導(dǎo)向裝置問(wèn)題（3）實(shí)現(xiàn)無(wú)人干預(yù)、自動(dòng)行走設(shè)計(jì) 2 原理方案設(shè)計(jì)2.1 功能設(shè)計(jì)法的簡(jiǎn)介方案設(shè)計(jì)階段針對(duì)產(chǎn)品的主要功能提出原理性的構(gòu)思，搜索解決問(wèn)題的物理效應(yīng)和工作原理，并利用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、液路圖、電路圖等表達(dá)構(gòu)思內(nèi)容。原理方案設(shè)計(jì)對(duì)于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、工藝、成本、性能和使用維護(hù)等都有很大的影響。方案設(shè)計(jì)是決定產(chǎn)品水平和競(jìng)爭(zhēng)能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此原理方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)有著舉足輕重的作用。工程設(shè)

9、計(jì)的內(nèi)容錯(cuò)綜復(fù)雜，如果孤立靜止地分析其某方面的問(wèn)題，得出的結(jié)論往往是片面的、局限的。系統(tǒng)工程方法是將事物當(dāng)作一個(gè)整體系統(tǒng)來(lái)研究，分析系統(tǒng)各組成部分之間的有機(jī)聯(lián)系和系統(tǒng)與外界環(huán)境的關(guān)系，是較全面的綜合研究方法。在原理方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往利用系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)、方法解決復(fù)雜的問(wèn)題。原理方案的設(shè)計(jì)是“發(fā)散收斂”的過(guò)程。此過(guò)程中，往往是通過(guò)功能設(shè)計(jì)法來(lái)入手的。功能設(shè)計(jì)法的目的在于，按照能量流、物質(zhì)流、信息流將產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的內(nèi)容分解，從而在設(shè)計(jì)的初始階段明確產(chǎn)品設(shè)計(jì)所要求的功能。用功能設(shè)計(jì)法進(jìn)行原理方案設(shè)計(jì)是緊緊圍繞功能的分析、求解和組合實(shí)施的。功能是產(chǎn)品或技術(shù)系統(tǒng)特定的工作能力抽象化的描述。它與產(chǎn)品的用途、能

10、、性能等概念不盡相同。功能的描述要準(zhǔn)確、簡(jiǎn)潔，合理地抽象，抓住其本質(zhì)，避免帶有傾向性的提法，這樣能避免方案構(gòu)思時(shí)形成種種框框，使思路更為開(kāi)闊。本組創(chuàng)新設(shè)計(jì)既是按照功能設(shè)計(jì)法的一般步驟進(jìn)行了原理方案設(shè)計(jì)。分為總功能分析、工作原理分析與功能描述、功能元求解、系統(tǒng)求解、優(yōu)化系統(tǒng)解。2.2 功能分析總功能分析遵循一些基本原則：a.能量守恒原則，即任何流入系統(tǒng)的能量等于系統(tǒng)輸出和存儲(chǔ)的能量。b.物質(zhì)守恒原則，即任何流入系統(tǒng)的質(zhì)量等于系統(tǒng)流出和儲(chǔ)存的質(zhì)量。c.列出所有與系統(tǒng)相互作用的對(duì)象或系統(tǒng)界面。d.用動(dòng)詞來(lái)表達(dá)總功能中的能量流、物質(zhì)流和信息流。總功能分析常用方法為黑箱法，本設(shè)計(jì)的黑箱法描述如圖 2.1

11、 所示。黑箱位置1清洗位置2清洗清洗機(jī)構(gòu)總功能：護(hù)欄清洗 圖2.1黑箱法示意圖總功能分析的黑箱法對(duì)本組設(shè)計(jì)的整體概述即是將對(duì)護(hù)欄進(jìn)行清洗并行走，在黑箱里實(shí)現(xiàn)護(hù)欄的清洗，同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)器的行走。黑箱內(nèi)具體的內(nèi)容將會(huì)在功能設(shè)計(jì)法接下來(lái)的步驟中構(gòu)思出來(lái)。2.3功能原理分析清洗裝置設(shè)有動(dòng)力源，清洗裝置至少包括動(dòng)力源、升降機(jī)構(gòu)、伸縮機(jī)構(gòu)、推桿式裝夾機(jī)構(gòu)、和清洗機(jī)構(gòu)，動(dòng)力源為液壓缸與升降機(jī)構(gòu)和伸縮機(jī)構(gòu)鉸接傳遞動(dòng)力，裝夾機(jī)構(gòu)的推桿一端與動(dòng)力源液壓缸用銷(xiāo)軸固定，另一端與裝夾機(jī)械手用銷(xiāo)軸固定，清洗機(jī)構(gòu)的清洗刷與機(jī)械手連接。機(jī)車(chē)上設(shè)有水源，機(jī)車(chē)側(cè)設(shè)有安裝座，清洗裝置安裝在安裝座上。如下圖2.2圖2.2護(hù)欄清洗 所述的

12、升降機(jī)構(gòu)包括機(jī)座、升降油缸；所述的升降油缸固定安裝在機(jī)座上。 所述的伸縮機(jī)構(gòu)包括固定底座、大臂、小臂、液壓缸；固定底座下表面與升降機(jī)構(gòu)用銷(xiāo)軸連接，上表面與大臂銷(xiāo)軸連接，大臂液壓缸用銷(xiāo)軸與固定底座連接，大臂與小臂銷(xiāo)軸連接，小臂液壓缸固定連接在大臂上，小臂一端與小臂液壓缸銷(xiāo)軸連接，小臂另一端與裝夾機(jī)構(gòu)連接。如圖2.3 圖2.3所述的推桿式裝夾機(jī)構(gòu)包括裝夾固定機(jī)座、推桿、機(jī)械手、液壓缸；裝夾固定機(jī)座上表面與伸縮機(jī)構(gòu)的小臂銷(xiāo)軸連接，下表面設(shè)有機(jī)械手固定架，并與機(jī)械手銷(xiāo)軸連接，推桿與裝夾固定機(jī)座中心孔配合，一端與裝夾機(jī)構(gòu)液壓缸銷(xiāo)軸連接，另一端與機(jī)械手銷(xiāo)軸連接。 清洗機(jī)構(gòu)包括清洗刷及固定銷(xiāo)軸；清洗刷為一對(duì)

13、長(zhǎng)方體形，相向布置，與機(jī)械手固定連接。如圖2.4圖2.4 本發(fā)明提供的護(hù)欄清洗機(jī)，它主要是搭載在現(xiàn)有的灑水車(chē)上，由所搭載的機(jī)車(chē)提供前進(jìn)的動(dòng)力和水源。通過(guò)其裝在車(chē)身側(cè)面的升降機(jī)構(gòu)、伸縮機(jī)構(gòu)、推桿式裝夾機(jī)構(gòu)及清洗機(jī)構(gòu)的清洗刷對(duì)道路護(hù)欄進(jìn)行清洗和保養(yǎng)，當(dāng)清洗工作結(jié)束后，可將升降機(jī)構(gòu)降下，將伸縮機(jī)構(gòu)收縮放置在車(chē)身的一側(cè)。這樣在非工作狀態(tài)可以正常行駛而不會(huì)影響交通，使用方便。 本發(fā)明的清洗機(jī)構(gòu)有效的解除了城市道路人工清洗的繁雜勞動(dòng)，彌補(bǔ)了目前其他清洗車(chē)的不足，而且具有結(jié)構(gòu)合理，成本低，效率高，節(jié)能，自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單，安全性高。首先清洗機(jī)功能在機(jī)器操縱下即可進(jìn)行，并無(wú)特異之處，但可以考慮在夾持裝置上

14、設(shè)計(jì)一下改變夾持動(dòng)作和加持機(jī)構(gòu)。如圖2.5圖2.5所述清洗組件由滾刷支架和分別固定于所述滾刷支架上的柱狀滾刷和防濺罩組成,其特征在于：所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括活動(dòng)連接于所述固定架和所述清洗組件之間的連接架、設(shè)置于所述連接架上、用于調(diào)節(jié)所述清洗組件上下位置的升降油缸、用于調(diào)節(jié)所述清洗組件在正常范圍內(nèi)上下位移的斜置式伸縮油缸、用于調(diào)節(jié)清洗組件左右擺動(dòng)幅度的水平向擺動(dòng)調(diào)節(jié)油缸；以及用于調(diào)節(jié)清洗組件垂直面前傾、上仰的垂直向擺動(dòng)調(diào)節(jié)油缸組。本實(shí)用新型適用于公路護(hù)欄的清洗。手部它具有人手某種單一動(dòng)作的功能，由于抓取物件的形狀不同，手部有夾持式和吸附式等形式。夾持式手部是由手指和傳力機(jī)構(gòu)所組成，手指是直接與物件接觸

15、的機(jī)構(gòu)，常用的手指運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)型和平移型。吸附式手部有負(fù)壓吸盤(pán)。對(duì)于輕小片狀零件、光滑薄板材料等，通常用負(fù)壓吸盤(pán)吸料。造成負(fù)壓的方式有氣流負(fù)壓式和真空泵式。對(duì)于導(dǎo)磁性的環(huán)類(lèi)和帶孔的盤(pán)類(lèi)零件，以及有網(wǎng)孔狀的板料等，通常用電磁吸盤(pán)吸料。電磁吸盤(pán)的吸力有直流電磁鐵和交流電磁鐵產(chǎn)生。由于清洗欄桿時(shí)，不適合用吸附式，所以我們采用的是夾持式的構(gòu)件。2.4功能分解并列出功能樹(shù)一般技術(shù)系統(tǒng)都比較復(fù)雜，難以直接求得滿足總功能的原理解?？衫孟到y(tǒng)工程方法通過(guò)分解功能元解的有機(jī)組合求得技術(shù)系統(tǒng)解。功能分解可表示為樹(shù)狀的功能結(jié)構(gòu)，稱為功能樹(shù)。通過(guò)對(duì)分功能的大體描述可以獲得較詳盡的功能元構(gòu)架如下圖2.6。·

16、齒輪嚙合傳動(dòng)大小臂擺動(dòng)手部夾持裝置底部回轉(zhuǎn)欄桿清洗液壓傳動(dòng)曲柄連桿傳動(dòng)吸附式夾持式圖2.6功能元求解分析2.5功能求解列出功能元解形態(tài)學(xué)矩陣將各功能元解合理組合可以得到多個(gè)系統(tǒng)原理解。一般采用形態(tài)綜合法進(jìn)行組合，將技術(shù)系統(tǒng)的功能元和相應(yīng)的功能元解分別作為縱、橫坐標(biāo)列為系統(tǒng)解的形態(tài)學(xué)矩陣綜合表。將每個(gè)功能元的一種功能元解進(jìn)行有機(jī)組合即構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)解。探求葛總功能元解并列出形態(tài)學(xué)矩陣綜合表，如表2.1所示。表2.1 護(hù)欄清潔機(jī)原理方案形態(tài)學(xué)矩陣綜合表功能元功能元解動(dòng)力源電動(dòng)機(jī)汽油機(jī)柴油機(jī)蒸汽透平液動(dòng)機(jī)氣動(dòng)馬達(dá)腰部回轉(zhuǎn)液壓傳動(dòng)蝸輪蝸桿夾持裝置吸附式夾持式夾持裝置運(yùn)動(dòng)升降旋轉(zhuǎn)平移2.6組合形成幾種可用

17、原理方案在多個(gè)系統(tǒng)解中，首先根據(jù)不相容性和設(shè)計(jì)邊界條件的限制刪去不可行的方案和明顯不理想的方案，選擇較好的幾個(gè)方案通過(guò)定量的評(píng)價(jià)方案評(píng)比、優(yōu)化，最后求得最佳原理方案?？赡芙M合的方案數(shù)為×××經(jīng)過(guò)功能分析法我們求得了多個(gè)系統(tǒng)解，但這些原理方案并不一定滿足最初的設(shè)計(jì)背景和產(chǎn)品分析結(jié)論，需要?dú)q這些系統(tǒng)解進(jìn)行評(píng)價(jià)。2.7建立評(píng)價(jià)目標(biāo)進(jìn)行方案評(píng)價(jià)工程設(shè)計(jì)要解決的是復(fù)雜、多解的問(wèn)題。獲得盡可能多的方案，然后通過(guò)評(píng)價(jià)從中選擇最佳方案，在發(fā)散-收斂的過(guò)程中創(chuàng)新，這是合理設(shè)計(jì)的重要思路。在設(shè)計(jì)各階段確定工作原理方案、機(jī)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)方案的過(guò)程中，都要進(jìn)行搜索和篩選，通過(guò)逐段評(píng)價(jià)才能得

18、到價(jià)值優(yōu)化的合理方案。評(píng)價(jià)不僅要對(duì)方案進(jìn)行科學(xué)分析和評(píng)定，還應(yīng)針對(duì)方案在科技、經(jīng)濟(jì)方面的弱點(diǎn)加以改進(jìn)和完善。廣義的評(píng)價(jià)實(shí)質(zhì)上是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的優(yōu)化過(guò)程。對(duì)一個(gè)產(chǎn)品或技術(shù)方案進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)，首先應(yīng)確定其評(píng)價(jià)目標(biāo)以作為評(píng)價(jià)的依據(jù)，然后再針對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)給予定性或定量的評(píng)價(jià)。在總評(píng)價(jià)目標(biāo)的分解和各分目標(biāo)評(píng)價(jià)值的組合過(guò)程中，仍采用系統(tǒng)工程分析方法。評(píng)價(jià)目標(biāo)的內(nèi)容：作為產(chǎn)品或技術(shù)方案評(píng)價(jià)依據(jù)的評(píng)價(jià)目標(biāo)（評(píng)價(jià)準(zhǔn)則）一般包含以下三個(gè)方面的內(nèi)容：（1）技術(shù)評(píng)價(jià)目標(biāo)：工作性能指標(biāo)、加工裝配工藝性、使用維護(hù)性、技術(shù)上的先進(jìn)性等。（2）經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)目標(biāo)：成本、利潤(rùn)、投資回收期等。（3）社會(huì)評(píng)價(jià)目標(biāo)：方案實(shí)施的社會(huì)影響、市場(chǎng)效應(yīng)、

19、節(jié)能、環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展等。首先我們通過(guò)對(duì)比等手段將那些實(shí)際情況不符的設(shè)計(jì)以及市面上已有的設(shè)計(jì)進(jìn)行了刪除。初步按照前述分析選定組合A3-B1-C2的原理方案。然后設(shè)立評(píng)價(jià)目標(biāo)對(duì)需要進(jìn)一步評(píng)價(jià)的系統(tǒng)解進(jìn)行定量的評(píng)價(jià)，見(jiàn)表2.2。表2.2 護(hù)欄清潔機(jī)初定原理方案評(píng)價(jià)目標(biāo)性能參數(shù)運(yùn)行速度、清洗質(zhì)量運(yùn)行參數(shù)維修性、壽命經(jīng)濟(jì)性價(jià)格社會(huì)性外觀定量評(píng)價(jià)時(shí)需根據(jù)各目標(biāo)的重要程度設(shè)置加權(quán)系數(shù)。加權(quán)系數(shù)是反映目標(biāo)重要程度的量化系數(shù)，加權(quán)系數(shù)大意味著重要程度高。為便于分析計(jì)算，取各評(píng)價(jià)目標(biāo)加權(quán)系數(shù)gi1，且gi=1。加權(quán)系數(shù)值一般由經(jīng)驗(yàn)確定或采用強(qiáng)制判定法計(jì)算。強(qiáng)制判定法操作時(shí)將評(píng)價(jià)目標(biāo)和比較目標(biāo)分別列于判別表的

20、縱、橫坐標(biāo)上，如表2-3所示。根據(jù)評(píng)價(jià)目標(biāo)的重要程度兩兩加以比較，并在相應(yīng)格中給出評(píng)分。兩目標(biāo)同等重要各給2分；某項(xiàng)比另一項(xiàng)重要分別給3分和1分；某項(xiàng)比另一項(xiàng)重要得多則分別給4分和0分。最后通過(guò)計(jì)算求出各加權(quán)系數(shù)gi。i=1ngi=式中，ki-各評(píng)價(jià)目標(biāo)的總分； n-評(píng)價(jià)目標(biāo)數(shù)。表2.3護(hù)欄清潔機(jī)初定原理方案的加權(quán)系數(shù)判別表比較目標(biāo)評(píng)價(jià)目標(biāo)運(yùn)行速度價(jià)格維修性壽命外觀Ki加權(quán)系i=1n數(shù)gi=運(yùn)行速度x3444150.375價(jià)格1x334110.275維修性01x2360.15壽命012x360.15外觀0011x20.05ki=40gi=1目標(biāo)樹(shù)是分析表達(dá)評(píng)價(jià)目標(biāo)的一種有效手段。為便于定性或定

21、量評(píng)價(jià)，用系統(tǒng)分析方法對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行分解并圖示，將總目標(biāo)具體化為目標(biāo)元，從而形成目標(biāo)樹(shù)，如下圖所示2.7護(hù)欄清潔機(jī)經(jīng)濟(jì)性 0.275性能 0.675社會(huì)性 0.05外觀0.05價(jià)格0.275壽命0.15維修性0.15 運(yùn) 行 速 度0.3752.7評(píng)價(jià)目標(biāo)數(shù)通過(guò)目標(biāo)樹(shù)，我們能夠清晰地了解到初定原理方案評(píng)定目標(biāo)的情況。由于缺乏一手的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，只能對(duì)本組初定的原理方案運(yùn)用評(píng)分法進(jìn)行對(duì)最終的定量評(píng)定。雖然受到條件限制無(wú)法跟現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行比較，但是初選計(jì)算認(rèn)為初選原理方案評(píng)定為可行、較好的原理方案。3 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì)3.1機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則的運(yùn)用與討論 一個(gè)好的機(jī)械原理方案能否實(shí)現(xiàn)，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。而機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

22、中最富有創(chuàng)造性、最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是機(jī)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)。常用的機(jī)構(gòu)形式設(shè)計(jì)方法有兩大類(lèi)，即機(jī)構(gòu)的選型和機(jī)構(gòu)的構(gòu)型。但機(jī)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)具有多樣性和復(fù)雜性，滿足同一原理方案的要求可采用或創(chuàng)造不同的機(jī)構(gòu)類(lèi)型。在進(jìn)行機(jī)構(gòu)形式設(shè)計(jì)時(shí)，除滿足運(yùn)動(dòng)形式運(yùn)動(dòng)規(guī)?；蜻\(yùn)動(dòng)軌跡要求外，還應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則。（1）機(jī)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)化原則： 即完成同樣運(yùn)動(dòng)要求，應(yīng)優(yōu)先選用構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)較少的機(jī)構(gòu)，這樣可以簡(jiǎn)化機(jī)器的構(gòu)造，從而減小質(zhì)量、降低成本；同時(shí)也可減少由于零件的制造誤差而形成的運(yùn)動(dòng)鏈的累積誤差，提高零件加工工藝性，增強(qiáng)機(jī)構(gòu)工作可靠性。運(yùn)動(dòng)鏈簡(jiǎn)短還有利于提高機(jī)構(gòu)的剛度，減少產(chǎn)生振動(dòng)的環(huán)節(jié)。（2） 適當(dāng)選擇運(yùn)動(dòng)副 在基本機(jī)構(gòu)中，高副

23、機(jī)構(gòu)只有 3 個(gè)構(gòu)件和 3 個(gè)運(yùn)動(dòng)副，低副機(jī)構(gòu)則至少有 4 個(gè)構(gòu)件和 4 個(gè)運(yùn)動(dòng)副。因此，從減少構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)及簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)等方面考慮，應(yīng)優(yōu)先采用高副機(jī)構(gòu)。但從低副機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)副元素加工方便、容易保證配合精度以及有效高的承載能力等方面考慮，應(yīng)優(yōu)先采用低副機(jī)構(gòu)。所以選擇何種機(jī)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)具體設(shè)計(jì)要求全面衡量得失，盡可能做到“揚(yáng)長(zhǎng)避短” 。在一般情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮低副機(jī)構(gòu)，而且盡量少采用移動(dòng)副（制作中不易保證高精度，運(yùn)動(dòng)中易出現(xiàn)自鎖）。在執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求復(fù)雜，采用連桿機(jī)構(gòu)很難完成精確設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮采用高副機(jī)構(gòu)，如凸輪機(jī)構(gòu)或連桿-凸輪組合機(jī)構(gòu)。（3）適當(dāng)選擇原動(dòng)機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形式與原動(dòng)機(jī)的形式密切相關(guān)

24、，不要僅局限于選擇電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)形式。在只要求執(zhí)行構(gòu)件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的工作位置變換的機(jī)構(gòu)中，采用氣缸或液壓缸比較方便，同采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)相比，可省去一些減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)，從而可縮短運(yùn)動(dòng)鏈，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，且具有傳動(dòng)平穩(wěn)、操作方便、易于調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)。此外，改變?cè)瓌?dòng)機(jī)的傳輸方式也可能使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。在一臺(tái)機(jī)器中只采用一個(gè)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)不一定就是最簡(jiǎn)方案。（4）盡量縮小機(jī)構(gòu)尺寸原則機(jī)械的尺寸和質(zhì)量隨所選用的機(jī)構(gòu)類(lèi)型不同而有很大差別。眾所周知，在相同的傳動(dòng)比情況下，周轉(zhuǎn)輪系減速器的尺寸和質(zhì)量比普通定軸輪系減速器要小的多。（5）使機(jī)構(gòu)具有較好的動(dòng)力學(xué)特性原則機(jī)構(gòu)在機(jī)械系統(tǒng)中不僅起到傳遞運(yùn)動(dòng)的作用，而且還要起到傳遞和承受力

25、或力矩的作用，因此要選擇有較好的動(dòng)力學(xué)特性的機(jī)構(gòu)。因此就要求相應(yīng)機(jī)構(gòu)要采用傳動(dòng)角較大的機(jī)構(gòu)，采用增力機(jī)構(gòu)和對(duì)稱布置的機(jī)構(gòu)。通過(guò)以上分析可知，本組的設(shè)計(jì)和選定原理方案的實(shí)現(xiàn)都相對(duì)較簡(jiǎn)單明了，沒(méi)有一種切片機(jī)涉及多少傳動(dòng)傳力的復(fù)雜情況，也沒(méi)有聯(lián)系機(jī)電系統(tǒng)的的必要。所以機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不會(huì)考慮電動(dòng)機(jī)、運(yùn)動(dòng)副等情況，更沒(méi)有必要加上這些看似能實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化的機(jī)構(gòu)。創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目的是為了實(shí)用方便，由此本設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)通過(guò)機(jī)構(gòu)選型便可以得到滿意結(jié)果，而且會(huì)相對(duì)快速簡(jiǎn)單，沒(méi)有必要進(jìn)行學(xué)識(shí)要求更高的機(jī)構(gòu)構(gòu)型來(lái)尋找結(jié)果。3.2機(jī)構(gòu)的選型所謂機(jī)構(gòu)的選型是指利用發(fā)散思維的方法，將前人創(chuàng)造發(fā)明的各種機(jī)構(gòu)按照運(yùn)動(dòng)特性或可實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行分類(lèi)

26、，然后根據(jù)原理方案確定的執(zhí)行構(gòu)件所需要的運(yùn)動(dòng)特性或?qū)⒁獙?shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行搜索、選擇、比較和評(píng)價(jià)，選出合適的機(jī)構(gòu)形式。 一般機(jī)構(gòu)選型可分為按運(yùn)動(dòng)形式要求選擇機(jī)構(gòu)和按機(jī)構(gòu)特定功能進(jìn)行選型。（1） 按運(yùn)動(dòng)形式要求選擇機(jī)構(gòu) 機(jī)構(gòu)選型一般先按執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式要求選擇結(jié)構(gòu)，同時(shí)還應(yīng)考慮機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和原動(dòng)機(jī)的形式。 實(shí)現(xiàn)同一功能或運(yùn)動(dòng)形式要求的機(jī)構(gòu)可以有多種類(lèi)型，造型時(shí)應(yīng)盡可能搜索到現(xiàn)有的各種機(jī)構(gòu)，以便選出最優(yōu)方案。（2） 按機(jī)構(gòu)特定功能進(jìn)行選型 當(dāng)機(jī)器執(zhí)行動(dòng)作的功能（如夾緊、分度、定位、制動(dòng)、導(dǎo)向等）很明確時(shí)，設(shè)計(jì)者可按照其功能要求查閱有關(guān)手冊(cè)，分析具有相應(yīng)功能的各類(lèi)機(jī)構(gòu)，進(jìn)行選擇。方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體的設(shè)計(jì)

27、要求進(jìn)行選型，并進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。本組設(shè)計(jì)的清洗機(jī)，確定按照液壓傳動(dòng)和連桿傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式要求選擇機(jī)構(gòu)。運(yùn)動(dòng)形式是液壓傳動(dòng)、連桿傳動(dòng)還有滑塊往復(fù)移動(dòng)。所以查閱資料可知能夠知道實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有以下幾種：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)： 具有一個(gè)和一個(gè)搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，通常，曲柄為主動(dòng)件且等速轉(zhuǎn)動(dòng)，而搖桿為從動(dòng)件作變速往返擺動(dòng)，連桿作平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中也有用搖桿作為主動(dòng)構(gòu)件，搖桿的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)換成曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3.1圖3.1凸輪機(jī)構(gòu)： 由凸輪，從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)基本構(gòu)件組成的。凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，一般為主動(dòng)件，作等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)。凸輪機(jī)構(gòu)在應(yīng)用中的基本特點(diǎn)在于能使從動(dòng)件獲得較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

28、圖3.2圖3.2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)： 用曲柄和滑塊來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的平面連桿機(jī)構(gòu)。圖3.3圖3.3 這些機(jī)構(gòu)都是在機(jī)械設(shè)計(jì)之中經(jīng)常用到的，其中有很多是通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械機(jī)構(gòu)。雖然都能實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，但是傳動(dòng)效率低，不適合本設(shè)計(jì)的選擇要求。 換而言之，本設(shè)計(jì)需要電機(jī)帶動(dòng)增加傳動(dòng)效率，一定要做到相對(duì)省力的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，否則也是與設(shè)計(jì)初衷不相符的。在這些要求下，通過(guò)查找資料發(fā)現(xiàn)挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)與本設(shè)計(jì)的原理方案非常近似，但運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)化，采用的工作原理并不相同，所以我們采用了挖掘機(jī)的組合式動(dòng)臂。下圖為組合式動(dòng)臂的兩種形式圖3.4圖3.43.3機(jī)構(gòu)方案評(píng)價(jià)在經(jīng)過(guò)機(jī)構(gòu)選型之后下面開(kāi)始對(duì)于機(jī)構(gòu)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。首先要確定

29、評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)體系，然后是典型機(jī)構(gòu)的性能、特點(diǎn)的評(píng)價(jià)。滿足同一運(yùn)動(dòng)形式或功能要求的機(jī)構(gòu)方案有很多，對(duì)這些方案應(yīng)從運(yùn)動(dòng)性能、工作性能及動(dòng)力性能方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。需要指出的是，各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)及其具體項(xiàng)目，是根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要性能要求和機(jī)械設(shè)計(jì)專家的意見(jiàn)設(shè)定的。對(duì)于不同的設(shè)計(jì)任務(wù)，應(yīng)根據(jù)具體情況擬定不同的評(píng)價(jià)體系。只有建立科學(xué)的評(píng)價(jià)體系，才可能避免個(gè)人決定的主觀片面性，減少盲目性，從而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。如表3.1表3-1 機(jī)構(gòu)方案評(píng)價(jià)指標(biāo)及其具體項(xiàng)目評(píng)價(jià)指標(biāo)運(yùn)動(dòng)性能A工作性能B動(dòng)力性能C經(jīng)濟(jì)性D結(jié)構(gòu)緊湊E具體項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)規(guī)律、運(yùn)動(dòng)軌跡；運(yùn)轉(zhuǎn)速度、運(yùn)動(dòng)精度效率高低；使用范圍承載能力；傳力特性；振動(dòng)、噪聲加工

30、難易維護(hù)方便性能耗大小 尺寸質(zhì)量結(jié)構(gòu)復(fù)雜性在確定了評(píng)價(jià)指標(biāo)之后開(kāi)始對(duì)典型機(jī)構(gòu)性能、特點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。本設(shè)計(jì)采用的連桿機(jī)構(gòu)和液壓機(jī)構(gòu)都是最常用的機(jī)構(gòu)，它們具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于應(yīng)用等特點(diǎn)，其設(shè)計(jì)方法已為廣大設(shè)計(jì)人員所熟悉，成為首選機(jī)構(gòu)。下面對(duì)兩種機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析。如表3.2性能指標(biāo)具體項(xiàng)目連桿機(jī)構(gòu)液壓機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)性能A運(yùn)動(dòng)規(guī)律、運(yùn)動(dòng)軌跡；運(yùn)轉(zhuǎn)速度、運(yùn)動(dòng)精度只能達(dá)到有限精確位置較低一般作定傳動(dòng)比轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)高工作性能B效率高低；使用范圍一般較大高較小動(dòng)力性能C承載能力；傳力特性；振動(dòng)、噪聲較大一般較大較大較好較小經(jīng)濟(jì)性D加工難易維護(hù)方便性能耗大小易較方便一般較難方便一般結(jié)構(gòu)緊湊E尺寸質(zhì)量結(jié)構(gòu)復(fù)雜性較大較小復(fù)雜較小一

31、般簡(jiǎn)單表3.23.4機(jī)構(gòu)的構(gòu)型 當(dāng)初步選出的機(jī)構(gòu)形式不能滿足預(yù)期的功能要求，或雖能滿足功能要求但存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)精度低、動(dòng)力性能欠佳等缺點(diǎn)時(shí)，可以采用構(gòu)型的方法重新構(gòu)筑結(jié)構(gòu)形式。 機(jī)構(gòu)構(gòu)型的基本思路：以通過(guò)選型初步確定的機(jī)構(gòu)方案為雛形，通過(guò)組合、變異、再生等方法進(jìn)行突破，獲得新的機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)構(gòu)型的方法有很多，例如利用組合原理構(gòu)型新機(jī)構(gòu)、利用機(jī)構(gòu)的變異構(gòu)型新機(jī)構(gòu)或利用再生運(yùn)動(dòng)連法構(gòu)型新機(jī)構(gòu)。4 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì)4.1概述機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)是在原理方案設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，確定滿足功能要求的結(jié)構(gòu)方案，其內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)的類(lèi)型和組成，結(jié)構(gòu)中所有零部件的形狀、尺寸、位置、數(shù)量、材料、熱處理方式和表面狀況等

32、，所確定的結(jié)構(gòu)方案除應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)原理方案所規(guī)定的動(dòng)作要求，還應(yīng)能滿足設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、鋼度、精度、穩(wěn)定性、工藝性、壽命、可靠性等方面的要求。一般而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)中涉及問(wèn)題最多、最具體、工作量最大的工作階段。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要特性之一是設(shè)計(jì)問(wèn)題的多解性，既滿足同一原理方案要求的機(jī)械結(jié)構(gòu)并不是唯一的，通過(guò)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)得到一個(gè)可行的結(jié)構(gòu)方案一般并不難，而機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)是在眾多的可行結(jié)構(gòu)方案中尋找最優(yōu)方案。現(xiàn)有的數(shù)學(xué)方法能夠根據(jù)完整的數(shù)學(xué)模型從一個(gè)可行方案出發(fā)，在一個(gè)單峰區(qū)間內(nèi)尋求到局部最優(yōu)解，但是并不能遍歷全部的可行區(qū)域，找出所有的局部最優(yōu)解，并從中找出全局最優(yōu)解。要得到最好的設(shè)計(jì)方案，就需要

33、發(fā)揮創(chuàng)造性思維方法的作用。 本組設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，所以此環(huán)節(jié)中我們按照機(jī)構(gòu)方案的變異設(shè)計(jì)法來(lái)對(duì)已有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)概念進(jìn)行變異引用，最終組合作為我們的新設(shè)計(jì)方案。4.2結(jié)構(gòu)方案的變異設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)方案的變異設(shè)計(jì)是創(chuàng)造性思維和技法的重要應(yīng)用。所謂的變異設(shè)計(jì)就是從一個(gè)已知的、可行的結(jié)構(gòu)方案出發(fā)，通過(guò)變換得到新的可行方案。通過(guò)對(duì)這些方案中參數(shù)的優(yōu)化，可以得到多個(gè)局部最優(yōu)解，再通過(guò)對(duì)這些局部最優(yōu)解的分析和比較，就可以得到較優(yōu)解或全局最優(yōu)解。變異設(shè)計(jì)的目的是盡可能多地尋求滿足設(shè)計(jì)要求的獨(dú)立設(shè)計(jì)方案，以便對(duì)其進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)變異設(shè)計(jì)得到的獨(dú)立設(shè)計(jì)方案數(shù)量越多，覆蓋范圍越廣，通過(guò)優(yōu)化得到全局最優(yōu)解的可能性就越

34、大。變異設(shè)計(jì)的基本方法：首先通過(guò)對(duì)已有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的分析，得出一半結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中所包含的技術(shù)要素構(gòu)成，然后再分析每一個(gè)技術(shù)要素的合理取值范圍，通過(guò)對(duì)這些技術(shù)要素在各自的合理取值范圍內(nèi)的充分組合，就可以得到足夠多的獨(dú)立結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。變異設(shè)計(jì)的目的是為設(shè)計(jì)提供大量的可供選擇的設(shè)計(jì)方案，使設(shè)計(jì)者可以對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)和決策，并進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。一般機(jī)械結(jié)構(gòu)的技術(shù)要素包括零件的幾何形狀、零件之間的連接、零件的材料及熱處理方式。主要有工作表面的變異、連接的變異、支承的變異及材料的變異等。由于我們知識(shí)范圍有限，加之結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，所以變異設(shè)計(jì)得到最優(yōu)解數(shù)量不會(huì)太多，但我們認(rèn)為只要是能夠?qū)崿F(xiàn)本組創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目標(biāo)就可以。首

35、先通過(guò)查閱信息資料，我們從最基本的各功能結(jié)構(gòu)出發(fā)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的變異。夾持機(jī)構(gòu)：清洗普通護(hù)欄的夾持機(jī)構(gòu)是執(zhí)行動(dòng)作的直接機(jī)構(gòu)，這樣的部分通常會(huì)想到靠氣缸或連桿控制兩側(cè)板子擠壓護(hù)欄（例如圖4.1、4.2），但是連桿機(jī)構(gòu)過(guò)多，夾板夾持護(hù)欄面積小，不穩(wěn)定。所以本組設(shè)計(jì)中為了節(jié)約成本，制作簡(jiǎn)單，采用程序控制夾板的往復(fù)移動(dòng)夾持護(hù)欄（例如圖4.3）。并且?jiàn)A板采用高強(qiáng)度、硬度的材料，便于夾持，更穩(wěn)定。 圖 4.1 連桿機(jī)構(gòu)： 采用挖掘機(jī)的組合式動(dòng)臂（上置式），組合式動(dòng)臂由輔助連桿和螺栓連接而成。結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，剛度相同時(shí)，結(jié)構(gòu)質(zhì)量較大，但其可替換的工作裝置較多，通用性較好。下圖分別為連桿機(jī)構(gòu)靜止時(shí)和運(yùn)動(dòng)時(shí)（靠?jī)蓚€(gè)氣

36、缸控制伸縮）。圖4.2圖4.2液壓傳動(dòng)： 最基本的是帕斯卡原理."在密閉空間內(nèi),液體壓強(qiáng)向各個(gè)方向均勻傳遞".壓強(qiáng)通常也經(jīng)常叫成壓力. 1.動(dòng)力元件,例如油泵,使液壓油(或其他介質(zhì))產(chǎn)生壓強(qiáng) 2.控制元件,控制液壓油的壓力,流量和流動(dòng)方向 3 執(zhí)行元件,例如油缸和馬達(dá),把液體的壓強(qiáng)變成機(jī)械推力(油缸),或者轉(zhuǎn)矩(馬達(dá)).在壓強(qiáng)相同的情況下,油缸活塞的面積越大,機(jī)械推力就越大。液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)1）傳動(dòng)平穩(wěn) 2）質(zhì)量輕體積小3）承載能力大4）容易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速5）易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)作介質(zhì)，使液壓傳動(dòng)裝置能自動(dòng)潤(rùn)滑，因此元件的使用壽命較長(zhǎng)。4.3設(shè)計(jì)結(jié)果介紹對(duì)上述結(jié)構(gòu)按照變異設(shè)計(jì)理念進(jìn)行

37、改變?cè)O(shè)計(jì)之后便可以實(shí)現(xiàn)最終的三維實(shí)體建模，形象地展現(xiàn)本組護(hù)欄清潔機(jī)的設(shè)計(jì)。最后便是造型設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，但這需要我們對(duì)造型設(shè)計(jì)有一定的了解與認(rèn)識(shí)，以便設(shè)計(jì)出美觀又合理的造型，且受力要均勻。造型設(shè)計(jì)涉及了工程技術(shù)、人機(jī)工程學(xué)、價(jià)值工程和可靠性技術(shù)，還涉及生理學(xué)、心理學(xué)、美學(xué)和市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)學(xué)等領(lǐng)域，是將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代審美觀念有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使產(chǎn)品達(dá)到科學(xué)和美學(xué)、技術(shù)和藝術(shù)、材料和工藝的高度統(tǒng)一，既不是純工程設(shè)計(jì)，也不是純藝術(shù)設(shè)計(jì)，而是將技術(shù)與藝術(shù)結(jié)合為一體的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)活動(dòng)。我們小組一起討論后決定出了最滿意、最合理的設(shè)計(jì)造型，并進(jìn)行了三維建模，三維建模的主視圖、后視圖及等軸測(cè)圖如下所示： 主視圖 后視圖等軸測(cè)圖這個(gè)系統(tǒng)就可以完成預(yù)期的目的：以護(hù)欄為，采用履帶側(cè)邊驅(qū)動(dòng)前進(jìn)，結(jié)合平行四邊形機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)越障;兩對(duì)清洗刷刷和水循環(huán)系統(tǒng)有效地保證良好的清洗效果。5 結(jié)