機械創(chuàng)新設計報告

1、機械創(chuàng)新設計報告?機械創(chuàng)新設計方法?結課報告設計題目：多功能跑步器學生姓名：潘峰胡聿班楊水學號：班級：120314任課教師：xxxxx年9月23日1. 運用?機械創(chuàng)新設計方法?課程所學的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新技法,以及機械系統(tǒng)方案設計、機構設計、結構設計等方面的創(chuàng)新知識,針對某一你所熟悉的產品、設備或零件,提出你在上述某一方面的具體的創(chuàng)新與改良舉措.2. 設計課題在主題框架內可自行確定,課題可以是機構設計,結構設計,外觀設計,創(chuàng)新設計等；3. 每個課題可一人一題,也可兩人或三人一題,但需要有較明確的分工；一.擬定設計任務書設計原由,設計技術條件,設計內容,設計對象說明現在由于快節(jié)奏的生活方式和不良的生

2、活習慣,致使大多數人的身體處于亞健康甚至低于亞健康的水平,長此以往必將影響國家的可持續(xù)開展,為此普及全民運動的理念顯得尤為重要.跑步是國際流行的有氧健身運動,被醫(yī)學界和體育界給予高度評價,對于提升使用者的心肺功能、肌體耐力以及脂肪消耗都具有非常好的效果.此課題的目的就在于運用巧妙而簡單的設計,來實現健身的多樣性和便捷性,降低群眾健身運動的門檻,實現足不出戶便可健身,使全民都能參與其中,并感受到其中的樂趣.此新型便攜式跑步機便是響應這一理念而生.二.功能原理與工作原理分析功能原理：利用與腳接觸的運動局部的往復運動模擬出跑步的效果.工作原理：通過一定的限制方式,使機構在不同的條件下完成特定的運動方

3、式,最終形成循環(huán)往復的運動,以實現對跑步過程的模擬.三.國內外同類產品現狀電動跑步機主要由機架、電動機、可調電源、跑步皮帶及儀表控制盤組成,其特征在于框架與支架垂直連接,前軸與后軸分別裝在框架的兩端,前滾筒與后滾筒分別用軸承套裝在前后軸上,跑步皮帶張緊繞裝在前后滾筒上,跑步皮帶下裝有支撐跑步板,從動皮帶輪緊裝在前滾筒的一端,電動機、可調電源,安裝在框架的前端,限制傳感器裝在電動機上,速度傳感器安裝在緊靠在從動皮帶輪的框架上,皮帶調節(jié)螺栓一端連接在電動機外殼的孔板上,另一端連接在焊接于框架前端的孔板上,跑步機扶手架安裝于支架的頂端,儀表限制盤安裝于扶手架上.傳動方式采用帶傳動機構,傳動級為一級.

4、四.機構方案評價五.三種方案的機構結構構型要求繪制機構運動簡圖或示意圖；結構1利用短齒條和多齒輪嚙合的方式傳動圖中為與上齒條嚙合情況,且保證段齒條長度至少大于兩齒輪中央距,以保證傳動的連續(xù)性,使用短齒條可是生產本錢降低,易于批量生產.結構2利用長齒條與單齒輪嚙合的方式傳動圖中為與上齒條嚙合情況,齒條可運動超出主體箱,運動行程由踏板限制.運動過程中齒條始終與齒輪嚙合,且齒條的有效嚙合長度較其運動范圍較短,以免出現超程后卡死的情況.結構3選用鏈輪的傳動方式,利用鏈輪循環(huán)往復的特點,踏板被下壓后由鏈條帶動運動,踏板升起后由彈簧將其拉回原位,具特點是回程速度快,但是不具規(guī)律性.六.確定最正確方案并闡述

5、所選方案功能及工作原理由上邊可知,結構2為最優(yōu)結構方式,不僅便于生產制造,還便于攜帶與收藏.且能耗相對較小,利用率高.同時緊湊的結構也便于電機與線板等的布置與連接.現對結構分析如下：此模型包括“固定局部、“運動局部和“限制局部此三大局部組成.固定局部由主體、齒輪、電機在建模中為了提升效率,電機及輔助件局部并未進行展開設計,而只是對主體結構進行探索等組成,固定于地面之上,以此來為系統(tǒng)提供穩(wěn)恒的動力輸出；運動局部為踏板盒,相對固定于主體之上,可實現前前方的直線運動,構成了往復運動的根底；限制局部是指由彈簧連接的伸展與壓縮,來實現雙排齒條與齒輪的嚙合條件的變換,進而完成對往復運動的調控,到達了簡易條

6、件下人工智能的效果.工作原理：先將人的跑步過程抽象,得到如下的兩點假設.假設1人在跑步過程中時刻一只腳撐地前腳剛落地且后腳即將離地的時刻相對較短,在此往復循環(huán)運分析中可忽略.假設2彈簧被壓縮過程十分短暫,不會對速度造成明顯的波動,或產生的波動遠小于人的感知.現對跑步機運行過程進行分析如下,在奔跑中的某一刻左腳剛落下且右腳剛提起,此時左邊彈簧被壓縮,齒輪與下齒條脫離且迅速與上齒條嚙合,齒條的運動方向與之前相反,開始隨左腳向后運動；當右腳提起時,彈簧被釋放,使齒輪與上齒條脫離而與下齒條進行嚙合,同理右腳的運動局部方向將反向.由此實現了所要求的回復運動.由上述分析可知,僅用彈簧的伸縮性便完成了對運動

7、的限制.從某種意義上來說,用彈簧實現了PLC的功能,表達了現代創(chuàng)新設計簡單、便捷、高效的開展理念.七.結構設計另附圖紙包括所承當工作所起的作用；3D建模的零件名稱,數量,將相應的圖剪貼在實驗報告中；完成工作所遇到的問題及解決方法此設計作品系本人獨立完成.建模零件包括,主體箱、踏板墊、踏板芯、上齒條、下齒條、齒輪及彈簧.對于循環(huán)往復運動模型的建立是此機構的關鍵點,再利用雙齒條變換嚙合后,此問題被迎刃而解.止匕外,在仿真中,彈簧的畫法也是難點,在搜尋資料后,此問題也一并解決.所建模零件圖如下：齒輪齒條上齒條下踏板墊踏板芯- 10-主體- 11-彈簧- 12-裝配體- 13-8 .本項設計的創(chuàng)新點結

8、構簡單巧妙,化繁為簡,抓住跑步過程中的唯一變量一一雙腳進行探索,巧妙的將單向直線運動進行“對稱布置后實現了往復的循環(huán)運動,并且驅動、執(zhí)行、“伺服機構一應俱全.尤其是設計中,利用彈簧可以貯存彈性勢能的特點,實現了對了雙排齒條與齒輪嚙合形式的選擇限制,從某種意義上來說,實現了PLC的功能,表達了現代創(chuàng)新設計簡單、便捷、高效的開展理念.9 .本項設計的應用和開展前景通過生活中的見聞,我深刻的了解到現代人的缺乏運動以及它的危害性,因此此設計旨在降低健身運動的客觀條件,享受隨時隨地的健身效果.即便是陰雨天,或者室內面積較小,依然可以充分享受運動健身所帶來的充實和健康.另外,飯后可在低速下進行散步,一來加

9、快血液循環(huán),而來有助于食物的消化.同理也可用于久病臥床后的康復理療過程,伴隨使用可加快復原的進度.由于結構巧妙,使得其占地面積小,具有便攜性.材料用量少,制造工藝要求不高,大大的降低了生產本錢,并且實用性高,適用范圍廣,這些都是好的產品所具有的客觀因素,在具備了這些因素之后,可以預見此新型便捷式的跑步機必將收群眾的青睞,得到推廣.十.完成此次?機械創(chuàng)新設計方法?結課報告的收獲和體會沿著簡約設計的方向并且結合自身的觀察,決定了以便攜式的跑步機作為設計課題.通過對跑步過程中人雙腿運動的根本變量的分析,終于發(fā)現這種利用齒輪齒條由單向運動進行對稱布置后向往復對稱方向運動變化的結構,又利用彈簧伸縮的特點

10、完成了對變換嚙合的控制.用彈簧以小博大,來作為伺服限制局部,這是作為設計者得我最得意的局部之一了.由于時間倉促,加上設計經驗的缺乏,導致了作品不能被深度的挖掘,因此只進行了主體局部的設計.即便是只進行了主體設計,也是對設計過程很苦惱,有時候一個小小的變動,需要重頭到尾的修改好多個參數,從零件圖到子裝配體,再到總的裝配體,一個個的尋找,一個個的校正,實在是很繁瑣,有時候就是一個很細微缺乏道的地方,稍微優(yōu)化一下,就可能導致一場“災難.單單是從這些我們就可想而知,如果完成一次完整的設計,是需要消耗多少時間和精力的.通過大學本科對機械知識的初步學習,使我熟悉到再復雜的機構設備系統(tǒng),都是由一些最簡單根本

11、的運動形式復合而成,因此抓住問題的本質,以最簡單速效的方法解決是開展生產節(jié)省資源促進開展的唯一方式,科技的進步不是讓我們用更復雜的方式去改變社會,而是使我們的生活更加簡約.所以*為了這門課程得到高分而化簡為繁,或者說設計一些看似深遠卻經不起推敲,甚至都不能實現的東西.通過這次設計以及經歷,讓我更加堅決了我的設計理念,堅決了作為一個設計人員需要具備的自信心與決策水平,排除外界干擾,做出最好的產品.-14-機械創(chuàng)新設計實驗課程考核報告？班級：機械1107姓名：胡德偉學號：xx6485組內成員：胡德偉陳軍考核時間：xx年5月26日？報告內容需包含上以下各內容點,務刪減；本報告每位同學打印一份,以組為

12、單位裝訂,于課程結束一周內交回一課程內容實驗工程一機器人本體實驗1實驗課程內容：熟悉AS-UII智能移動機器人的結構,學會AS-UII的連接和檢測,并對其進行編程.了解與水平風暴機器人主板配合的AD-EIM系列的多功能擴展卡,學會多功能擴展卡的安裝和接口流程圖的編程.2 機器人功能：機器人設有開關按鈕、“電源指示燈、“充電指示燈、“充電口、“下載口、“復位/ASO0按鈕、“運行鍵、“通信指示燈.“下載口用于將在電腦上編寫好的程序下載到機器人內部存儲器中,按擊“運行鍵就能根據指令行動.內設有5種傳感器：1碰撞傳感器用于機器人檢測360范圍內物體的碰撞,使AS-UII機器人遭遇到不同方向的碰撞后能

13、夠轉彎避開并保持正?；顒?；2紅外傳感器包含紅外發(fā)射管和紅外接收管,由紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線后遇到障礙反射回來,紅外接收管接收到被反射回來的紅外線后,通過A/D轉換送入CPUS行處理,使機器人能“看到可視范圍的障礙物,而做出相應的動作；3光敏傳感器用于機器人探測光線；4話筒用于機器人感受16Hz20000Hz的機械波而做出相應的動作；5光電編碼器用于機器人內部信息的限制反應.還設有揚聲器、LCD主動輪及其驅動機構、從動輪、直流電機5種執(zhí)行局部,用于執(zhí)行程序所發(fā)出的指令.3 編程方法：圖形化交互式C語言簡稱VJ.是用于AD-UII的專用開發(fā)系統(tǒng).VJC1.6開發(fā)版是由圖形化編程界面和JC代碼編程界面

14、組成.圖形化編程界面由菜單欄、工具欄、模塊庫包括執(zhí)行器、傳感器、限制、程序模塊庫、垃圾箱、流程圖生成區(qū)、JC代碼顯示區(qū)組成.JC代碼編程界面由菜單欄、工具欄、窗口、JC信息窗口組成.用流程圖方式編寫簡單、效率高,可直接從模塊庫中調用模塊.模塊的新增、連接、插入、移動、復制、刪除為模塊的根本操作.VJC的模塊由執(zhí)行器模塊、傳感器模塊、限制模塊、程序模塊、AS多功能擴展卡模塊、通訊模塊、伺服電機驅動卡、輸入輸出模塊和計數器模塊組成.運用這些模塊可完成編程實現預想達到的目的.4 實驗圖片：5 遇到的問題及解決方法：在編寫機器人進行紅外線進行障礙物檢測,當前方有障礙物時機器人能自動避開,當把程序輸入機

15、器人時,發(fā)現機器人并不能檢測障礙物,經過詢問同學,才知道程序有錯誤,通過改正,最終到達目的.實驗工程二自動導向車實驗1 模型描述構思、設計、組裝、調試：自動導向車需要有驅動部件、檢測部件.將驅動部件和檢測部件組合起來就能構成自動導向車.以此思路,驅動部件由電動機、從動輪和主動輪、齒輪組成.檢測部件由傳感器、導線組成.因此,構思出了導向車的大體模型,再根據所提供的材料,拼接出小車的骨架,從零件到組件再到部件,進行組裝.在電腦上編寫好程序,下載到AS-UII機器人內部存儲器中,將電動機接到機器人的多功能擴展卡上,實現電機的驅動.2 模型主要組成零件及數量：AS-UII機器人1個、電動機2個、導線2

16、條、主動輪2個、從動輪2個、傳感器1個、5:1齒輪6個、1:1齒輪6個、方塊10個.3 實驗圖片：4 小組成員分工：一個人找零件一個人進行組裝(1) 本人承當的工作：組裝(2) 其他成員(如果有)：陳軍5 模型創(chuàng)新性描述：可實現小車的自動導向,并能自動限制速度,能任意角度轉向.6 本人遇到的問題及解決方法：當把編寫好的程序輸入導向車的電機后,發(fā)現導向車并不能運動,經檢查每個運動驅件組裝正確后,在檢查電機,發(fā)現電機是壞的,換了一個電機再輸入程序,導向車能正常運動,到達實驗目的.實驗工程三自動車床實驗1 模型描述(構思、設計、組裝、調試)：車床由底座、主軸箱、溜板箱、尾座、導軌、電動機等部件組成.

17、由真正車床的主要部件可設計模型,以一定的模型來代替真正部件,以各個部件組成的思路設計模型.以從下往上、從左至右的思路進行組裝.先設計底座,然后再在底座的根底上安裝導軌、溜板箱、主軸箱、尾座.組裝好了車床之后,在電腦上編寫好程序,下載到AS-UII機器人內部存儲器中,將電動機接到機器人的多功能擴展卡上,實現電機的驅動.2 模型主要組成零件及數量：底座：1:1齒輪1個、方塊24個、螺紋副1個、滑軌2個；溜板箱：方塊8個、滑軌3個、長塊5個；主軸箱：電動機1個、方塊4個、1:1齒輪2個、5:1齒輪2個、圓筒1個.3 實驗圖片：4 小組成員分工：一個人負責找零件一個人負責組裝(1) 本人承當的工作：組

18、裝(2) 其他成員(如果有)：陳軍5 模型創(chuàng)新性描述：形象的表現出了真實車床的運動和布局,能清楚的表達出車床的主要功能.6 本人遇到的問題及解決方法：在做自動車床模型的過程中,由于模型塊的缺少,實驗無法正常進行,通過我們組與另一組進行合作共同完本錢實驗實驗工程四數控加工中央實驗1 模型描述構思、設計、組裝、調試：數控加工中央由底座、X方向進給機構、Y方向進給機構、Z方向進給機構、主軸箱、導軌、工作臺、伺服電動機等部件組成.由真正的數控加工中央的主要部件可設計模型,以模型來代替真正部件,以各個部件組成的思路設計模型.以從下往上、從左至右的思路進行組裝.先設計底座,然后再在底座的根底上安裝導軌、X

19、方向進給機構、Y方向進給機構、Z方向進給機構.組裝好了數控加工中央之后,在電腦上編寫好程序,下載到AS-UII機器人內部存儲器中,將電動機接到機器人的多功能擴展卡上,實現電機的驅動,可實現數控加工中心的三軸聯動.2 模型主要組成零件及數量：底座：大底板3個、短柱8個；X方向進給機構：方塊40個、電動機1個、滑軌5個、螺紋副1個、5:1齒輪1個；Y方向進給機構：方塊40個、電動機1個、滑軌5個、螺紋副1個、5:1齒輪1個；Z方向進給機構：方塊40個、電動機1個、滑軌5個、大滑軌1個、螺紋副1個；工作臺：小底板1個.3 實驗圖片：4 小組成員分工：一個人負責Z軸進給方向和其他局部另一個人負責X軸和

20、Y軸進給方向.(1) 本人承當的工作：Z軸進給方向和其他局部(2) 其他成員(如果有)：陳軍5 模型創(chuàng)新性描述：形象的表現出了真實數控加工中央的運動和整體布局,能清楚的表達加工中央的主要功能,并實現了數控加工中央的三軸聯動.6 本人遇到的問題及解決方法：由于固定了它在X、Y、Z軸的移動,所以當驅動電機時,在X、Y、Z軸并沒有運動產生.經發(fā)現問題后,松開X、Y、Z軸的固定鍵,到達了實驗目的.實驗工程五機械手臂1 模型描述(構思、設計、組裝、調試)：機械手臂由底座、沿Z軸旋轉機構、沿X軸旋轉機構、沿Y軸旋轉機構、爪構、電動機等部件組成.以各個部件組成的思路設計模型.以從下往上、從左至右的思路進行組

21、裝.先設計底座,然后再在底座的根底上安裝沿Z軸旋轉機構、沿X軸旋轉機構、沿Y軸旋轉機構、爪構.組裝好了機械手臂之后,在電腦上編寫好程序,下載到AS-UII機器人內部存儲器中,將電動機接到機器人的多功能擴展卡上,實現電機的驅動,可實現機械手臂的運動.2 模型主要組成零件及數量：底座：大底板1個；沿Z軸旋轉機構：內嚙合齒輪1個、小齒輪1個、1:1齒輪2個、5:1齒輪1個、方塊4個、電動機1個；沿X軸旋轉機構：內嚙合齒輪4個、小齒輪1個、大齒輪2對、1:1齒輪2個、5:1齒輪1個、方塊4個、電動機1個；沿Y軸旋轉機構：內嚙合齒輪1個、小齒輪1個、大齒輪2對、1:1齒輪2個、5:1齒輪3個、方塊8個、

22、小板4個、電動機1個.3 實驗圖片：4 小組成員分工：一個人負責沿X軸旋轉機構和沿Y軸旋轉機構另一個人負責沿Z軸旋轉機構和其他局部.(1) 本人承當的工作：沿X軸旋轉機構和沿Y軸旋轉機構(2) 其他成員(如果有)：陳軍5 模型創(chuàng)新性描述：該模型可實現機械手臂任意角度的抓舉,并且能限制手臂旋轉時的速度,也為真實的機械手臂的設計和制作提供了一定的思路.6 本人遇到的問題及解決方法：在組裝驅動部件時,由于沒有認真看實驗指導書,導致電機無法正常驅動軸的移動.通過將錯誤的位置重新組裝后,能夠正常運轉,到達實驗目的.二課程考核1 模型名稱：小型鉆、銃、磨床2 模型功能:能夠實現鉆、磨、銃工件的作用3 模型

23、照片：4 模型的創(chuàng)新點：簡述完成模型的創(chuàng)新點實現一床多用,多功能加工工件.5 模型的組成部件名稱及數量：底座：大底板1個；車刀局部：電機1個、車刀1個；Z軸進給機構方向：電機1個、滑軌1個、5:1齒輪2個、方塊13個、絲桿1個；X軸進給機構方向：電機1個、滑軌2個、5:1齒輪2個、方塊21個、絲桿1個；6 模型未實現的功能：如果有的話在Y軸方向上無法工作7 小組成員及分工情況（1） 小組成員名單不超過2人：胡德偉、陳軍（2） 本人承當的工作或角色：進行底板的搭建和X軸進給方向的組裝（3） 其他成員承當的工作或角色：進行Z軸的組裝和車刀局部8作者承當工作情況僅限本人所做工作1完成的工作在模型起的

24、作用：底座支撐整個機床,X軸進給方向使機床能沿X方向運動.2完成的工作使用的元器件名稱及數量：底座：大底板1個；X軸進給機構方向：電機1個、滑軌2個、5:1齒輪2個、方塊21個、絲桿1個；(3)完成工作過程中遇到的問題及解決方法：無(4)本局部工作未實現的功能：(如果有的話)無?機械創(chuàng)新設計?實驗報告班級機械設計2班姓名代鑫學號093004010211指導教師張秀梅xx年5月15日實驗題目：自動蓋章機姓名代鑫成績實驗日期xx/5/11批閱教師同組成員胡二虎方圣楊黎明彭文批閱日期*一、實驗目的1 :進一步了解齒輪以及帶傳動梢輪機構的結構及其根本原理.2 :通過此次設計提升了大家的動手水平.3 :

25、提升其創(chuàng)新水平并在工作、生活和學習中有所創(chuàng)造、創(chuàng)造和創(chuàng)新.4 :使我們樹立創(chuàng)新意識,掌握創(chuàng)新的根本理論,通過課堂練習和模擬練習,使學生掌握創(chuàng)新思維和創(chuàng)新技法.5 :進行創(chuàng)新構思,設計出具有新奇性、創(chuàng)造性及實用性的機構或機械產品裝置的一種實踐活動.二、所選課題的功能原理與工作原理分析；在現代生活中有時需要用到大量的蓋章,人工手動壓印重復、乏味,工作效率低本,浪費勞動力.蓋章機的出現成功的解決了這一問題,它利用電動機作為動力元件,經過齒輪減速將動力傳給梢輪機構,梢輪機構實現了轉動轉換成間歇擺動驅動印章壓印.三、本課題設計的創(chuàng)新點；本機器取代了傳統(tǒng)的人工手動壓印,減輕了勞動強度,提升了工作效率.性能

26、可靠,符適宜應現代化辦公室要求.是各級*事業(yè)單位、大中院校等單位不可缺少的好幫手.梢輪機構能夠實現轉動與間歇擺動的轉換,本機器的突出點是巧妙的運用了梢輪機構,實現了均勻自動壓印,提升了壓印效率,解放了人工勞動力四、本課題設計的應用和開展前景；在需要大量蓋章的情況下,人工壓印費時費力,效率低下,勞動重復單調.本機械產品就有了顯著優(yōu)勢,效率高,全自動,平安可靠,可以說有了自動蓋章機,只怕你要蓋的章不夠多.在學校,辦公機關等辦大量文件的場合,自動蓋章機是人們提升蓋章效率的經濟首選.五、作者承當工作情況僅限本人所作的工作包括所承當工作在課題中所起的作用；實際3D建模的零件名稱,數量,將相應的圖剪貼在實

27、驗報告中；完成工作所遇到的問題及解決方法六、實驗小結通過此次的創(chuàng)新設計,我學到了很多平時在學習和生活中所學習不到的東西.我感覺此次的設計對于我來說是一個各方面水平的鍛煉,這是我們一個自我水平提升的時機,這次的設計對我以后的工作和生活都有很多的幫助,我感覺我們的團隊是成功的我們通過幾天的努力最后終于成功的設計出了這個自動蓋章機.此次設計不是哪一個人的功績而是我們大家集體努力的成果.每個人的思維和水平都是有限的,我們集中了大家的力量,大家相互鼓勵相互交流相互理解使我們的這次設計得以圓滿的成功.通過此次設計讓我熟悉到有些東西并不是我們外表上看的那樣,就比方說我們的蓋章機一看根本沒什么就是一個上下運動

28、的機器,但是當我們知道他中間的結構后就不會這樣想了.同時也使我的而動手水平得到了增強,這對我以后的就業(yè)也有很大的幫助.?機械創(chuàng)新設計實驗課程考核報告班級：姓名：學號：組內成員：考核時間：年月日？報告內容需包含上以下各內容點,務刪減;本報告每位同學打印一份,以組為單位裝訂,于課程結束一周內交回一、機械創(chuàng)新實驗課程內容概述1、機械創(chuàng)新實驗課程學習的內容：2、機械創(chuàng)新實驗課程學習中遇到的問題及解決方法：3、學習機械創(chuàng)新實驗課程的收獲：4、課程進行中所完成的模型及描述包括模型照片、功能簡述,按先后順序給出二、完成模型描述1、模型名稱：2、模型功能：3、模型照片：4、模型的創(chuàng)新點：簡述完成模型的創(chuàng)新點5

29、、模型的組成部件名稱及數量：6、模型未實現的功能：如果有的話三、模型創(chuàng)新描述四、小組成員及分工情況1、小組成員名單不超過2人：2、本人承當的工作或角色：3、成員1承當的工作或角色：五、作者承當工作情況僅限本人所做工作1、完成的工作在模型起的作用：2、完成的工作使用的元器件名稱及數量：3、完成工作過程中遇到的問題及解決方法：4、本局部工作未實現的功能：如果有的話1?機械創(chuàng)新設計?課程讀書報告姓名：班級：學號：專業(yè)：蠕行式仿生變直徑桿爬行機器人的創(chuàng)新設計擇要：設計研發(fā)了一種利用電機驅動凸輪機構、曲柄連桿機構、擺桿機構等實現在變直徑桿上攀爬的非智能的蠕行式仿生爬桿機器人.在對機器人靈巧的結構和工作原

30、理作出說明的根底上,進行了運動學建模和仿真分析.實驗說明,該機器人爬行穩(wěn)定,工況好.關鍵詞：爬桿機器人變直桿曲柄連桿凸輪一、仿生機器人設計需求現代生活中,高空作業(yè)不斷增加,市場上少量使用的氣動蠕行式爬行器,具上升和下降運動的實現由氣壓限制,需要氣源和氣動限制系統(tǒng),能量損耗大,并且一般伴有較大的噪聲.由于連接了大量的支持設備,氣動蠕行式爬行器的體積和活動范圍都受到限制,而且設備本錢較圖O二、仿生設計原理這是一種新奇的變直徑桿仿生爬行機構設計方案,該方案能根本滿足我們設定的工作狀況.該機器人是模仿人的爬樹動作而設計的.人爬樹時,兩腳夾緊樹桿,兩腿一蹬,兩手抱住樹桿,人向上移,然后兩手抱緊樹桿,收腿

31、提腳上移,一步步向上爬行.該機器人的爬行動作原理示意如下列圖1所示.圖1機器人爬行動作原理示意圖圖2機器人結構原理圖既然是仿生尺蟆式蠕動,那么在本機器人的設計中,將以實現機器人軀干的伸縮為往復運動的主要動作為目標.往復運動的實現有很多種,常見的機構有：不完全齒輪齒條雙側停歇機構、曲柄連桿機構、圓柱齒輪齒條機構、螺旋絲桿機構等.這幾種機構各有自己的優(yōu)缺點,曲柄連桿機構可以很好地協(xié)調好機器人的整體工作.從圖1中可以看出,機器人的爬行動作原理可分為以下5步:1 在初始狀態(tài)1時,下機械手夾緊、上機械手松開見圖2所示2 電機回轉,驅動曲柄及和曲柄固接在一起的下并聯盤形凸輪順時針轉動,推動下機械臂擺動,與

32、此同時帶動和連桿固接在一起的上移動凸輪向下移動,推動上機械臂擺動,當下并聯盤形凸輪轉過升程角時,下機械手松開；與此同時上移動凸輪向下移動過空行程,上機械手抓緊,即狀態(tài)2.3 電機繼續(xù)回轉,此時上機械手夾緊、下機械手松開,機器人下部在電機的提升拉力作用下向上移動,當曲柄和連桿重疊共線時,機器人下部被提升到極限位置,即狀態(tài)3.4 電機繼續(xù)回轉,當下并聯盤形凸輪轉過回程角時,下機械手夾緊；與此同時上移動凸輪向上滑過空行程,上機械手松開,即狀態(tài)4.5電機繼續(xù)回轉,由于下機械手夾緊、上機械手松開,所以機器人上部在電機的提升推力作用下向上移動,當曲柄和連桿拉直共線時,機器人上部提升到極限位置,即狀態(tài)5.從

33、圖2和圖1可看出,減速電機每轉動一圈,機器人整體向上爬行一次,重復狀態(tài)15就可以準確實現機器人機械手之間的協(xié)調動作和機器人整體的蠕行爬行.通過實驗,證實了該機器人的可用性和穩(wěn)定性.由該例我們可以發(fā)現,在機械設計中,只有具有創(chuàng)新性的思維方式,才能克服目前機械產品的缺陷,實現既定的設計目的,承載水平大、接觸面積小、速度適中,適應水平強,能越障礙物,機構方案選擇才能合理、經濟.三、*?蠕行式仿生變直徑桿爬行機器人的設計?王曉光陳明森：A長江大學機械創(chuàng)新設計課程設計報告專業(yè)班級班級序號學生姓名指導老師一學年第學期長江大學機械工程學院創(chuàng)新構思與前景分析：1 .創(chuàng)新構思：由于有空調,我家經常在臥室吃飯.臥

34、室離廚房比擬遠,往返穿梭于廚房臥室端菜,不僅放跑了冷氣,也過于麻煩.于是我想設計一種小餐桌,可以推行可以固定,推行時方便將廚房的菜一次性運送到臥室,固定時方便就餐.這樣大大節(jié)省了時間,方便了運輸.2 .靈感：剛開始著手這個問題沒有一點頭緒,就在百度上查找各式各樣的餐桌,發(fā)現大多數餐桌過于只能實現折疊功能,可移動的餐桌又不方便推行.于是我聯想到火車上叫賣盒飯的小餐車,體積小,方便推行,可以實現穿梭門框的功能,但是外形確無法實現普通餐桌的用餐功能.于是我想把兩者結合一下,變成一種可推行又可折疊可固定的餐桌.3 .前景分析：現在是個快節(jié)奏的時代,平時用餐不可能天天用得上大大的餐桌,一家三口吃飯只需要

35、個小小的餐桌就足夠了.但平時從廚房端菜,可能就沒有空余的手來開門,或者盤子太燙不好拿著.我設計的可移動餐桌就可以方便的實現飯菜的運輸,預防運輸過程中的碰撞潑灑,預防了端菜時燙傷手,而且大大節(jié)省了往返跑動的時間,適用于家庭里人少時簡易的用餐.我覺得可移動餐桌非常使用方便,能提供居家用餐的方便,未來前景不錯.二.設計方案的選擇：2.1功能分析：1 .能移動和固定：在運輸的時候可*推行,不受方向限制；在用餐的時候可以固定,預防用餐時桌子亂晃.2 .能折疊：在運輸的時候能將兩側桌面折疊起來,方便通過狹窄過道；在用餐的時候可以伸展翻開,增大桌面面積.3 .可伸縮把手：在運輸的時候能伸出,方便推握；在用餐

36、的時候可以縮進去,預防影響就餐.4 .可伸降桌面：能手動調節(jié)桌面高度,平穩(wěn)牢固.2.2功能求解：1. 能移動和固定：桌子底部安裝輪子,并在萬向輪上安裝鎖死裝置,通過限制開關來進行輪子的固定.2. 能折疊：桌子兩側由兩塊可折疊的木板構成,通過一個轉動副來實現折疊與放平.3. 可伸縮把手：桌子一端安裝一個扶手,通過一個滑動副來實現伸縮功能.4. 可伸降桌面：通過改變桌腿的高度來改變桌子的升降.2.3實現功能的設計方案：(I)桌腿的設計： 采用X型桌腿來實現桌面的升降,如下圖：原理類似升降椅子,采用氣壓棒來實現升降,如圖：升降裝置采用機械千斤頂的原理,通過手搖來實現桌子的升降此裝置將一對錐齒輪換成了

37、蝸輪蝸桿.(II)輪子的設計：輪子采用帶剎萬向輪,能鎖定 輪子采用萬向球結構：(III)可折疊桌面的設計： 折疊局部在固定桌面下,向外拉出固定在桌子兩側增大桌子面積： 折疊部位在桌子中間,兩側拉開,中間桌面上升,再將兩側桌面并攏： 可旋轉的桌面,當旋轉到一定位置可將兩側桌面折疊,到達效果：(IV)可伸縮把手的設計：類似于行李箱的把手：類似于自行車座的伸縮結構:用銷釘固定拉桿的位置.2.4設計方案的優(yōu)化定型桌腿我采用了方案.方案桌腿體積大,不美觀,吃飯時影響腿的放置,方案氣壓棒平安因素大,曾有氣棒爆炸的事故發(fā)生過,并且用氣棒調節(jié)高度不精準.方案采用方案桌腿的外形,升降方式那么改用了機械的原理,通

38、過搖動搖桿推動桌子上升.此方案如下的有點：由于利用了千斤頂的原理,即使桌面上放置很重的東西也能輕易的將桌面升高；桌面的升高降低均很穩(wěn)定,下降時不需要像方案那樣需要按壓,而且外形美觀,占用空間小.輪子我采用方案.與大多數可移動的桌椅一樣采用了萬向輪.萬向輪能實現桌子的360度轉彎,帶上剎后能鎖定輪子,是個很方便的選擇.萬向球應用在輪子上不常見,并且不能固定,不符合方案的設計.可折疊桌面我采用通過合頁來折疊的方式.可伸縮把手我采用方案,原理類似于可折疊雨傘的伸縮桿,通過卡梢和楔子來固定拉桿.一.結構原理介紹：帶剎萬向腳輪裝置1.腳踏板2.解剎件3.彈簧片4.剎車釘5.輪子6.腳輪架7.小鋼球碗8.大鋼球碗9.安裝底板10.大鐘釘11.螺絲腳輪的具體實施方式：桌面升降裝置1.升降桿2,推力圓柱滾子軸承3.直斜接齒輪4.圓柱滾子軸承5.直斜接齒輪6.底座7.底座插梢8.絲杠9,傳動軸10.可收縮把手11.搖桿12.推力圓柱滾子軸承工作原理及實施方案：9傳動軸轉動帶動5直斜接齒輪轉動,5直斜接齒輪和3直斜接齒輪配合將橫向轉動改為豎直轉動,然后帶動8絲杠的轉動,8絲杠和1升降桿螺旋配合,使桌面上升.拉桿裝置拉出時的狀態(tài)圖：收縮時的狀態(tài)圖：結構有1拉桿2彈簧3小球4銷子5彈簧開關工作原理及實施過程：拉出時4銷子