機器人等級考試搭建-機械尺蠖

第6章機械尺蠖觀察春天的樹上，可以看到各種各樣的毛毛蟲。有的毛毛蟲有很多條腿，爬行時就是兩邊的腿依次前行;而有的毛毛蟲卻只有身體的前后有腳，身體中間是沒有腳的。尺蟆就是這種前后有腳的毛毛蟲。它是一種無脊椎動物，只能朝一個方向行走，不能后退，想要去另一個方向只能轉(zhuǎn)頭。這種毛毛蟲行動時一屈一伸像個拱橋，可是無論收與放都只朝著一個方向。在機械上，也有一種裝置可以實現(xiàn)這種毛毛蟲只朝著一個方向的運動，這種裝置叫做棘輪機構(gòu)。制作下面我們就先來制作一個機械的尺蟆。.尺蟆行走的時候，身體像一個拱橋，所以尺蟆的身體框架我們需要制作前半身和后半身兩部分。具體制作中要考慮馬達的安裝位置和棘爪的位置。.安裝馬達，馬達安裝在尺蟆的某半身的中間位置。.制作棘輪裝置。棘輪機構(gòu)主要由棘輪和棘爪組成，棘爪的作用是使棘輪只能向一個方向轉(zhuǎn)動，當棘輪想要反轉(zhuǎn)時，棘爪會插入棘輪齒槽中，防止棘輪反轉(zhuǎn)。棘爪安裝在身體框架上，前半身和后半身分別安裝。棘爪的位置需要注意:一方面要不妨礙棘輪正轉(zhuǎn)，一方面要在棘輪反轉(zhuǎn)時可以插入棘輪齒槽中。棘輪使用紅色齒輪，紅色齒輪齒槽較大，更容易實現(xiàn)棘輪機構(gòu)的作用。.制作曲柄裝置，連接身體框架的前半部分和后半部分。機械尺蟆是通過曲柄滑塊機構(gòu)將馬達的運動傳遞出去的。在曲柄滑塊機構(gòu)中，曲柄和連桿之間有相對運動，所以在安裝時不能使其固定到最緊，這種兩個零件有相對運動的結(jié)構(gòu)需要使用摩擦力小的零件，使得兩個零件可以活動。.最后安裝控制馬達轉(zhuǎn)動，通過傳動裝置讓尺蟆移動，這個過程中我們調(diào)整馬達的轉(zhuǎn)動方向，然后觀察尺蟆的運動方向是否發(fā)生了變化。3倍

9倍12倍棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)用來將連續(xù)轉(zhuǎn)動或往復運動轉(zhuǎn)換成單向步進運動。典型的棘輪機構(gòu)由四部分組成，分別為棘輪，主動棘爪，止回棘爪，主動擺桿，如圖所示。主動件空套在與棘輪固連的從動軸上，并與主動棘爪用轉(zhuǎn)動副相聯(lián)。當主動件順時針方向擺動時，驅(qū)動棘爪便插入棘輪的齒槽中，使棘輪跟著轉(zhuǎn)過一定角度，此時，止回棘爪在棘輪的齒背上滑動。當主動件逆時針方向轉(zhuǎn)動時，止回棘爪阻止棘輪發(fā)生逆時針方向轉(zhuǎn)動，而驅(qū)動棘爪卻能夠在棘輪齒背上滑過，所以這時棘輪靜止不動。因此，當主動件作連續(xù)的往復擺動時，棘輪便作單向的間歇運動。

林輪圖6.1棘輪機構(gòu)林輪棘輪機構(gòu)在生活和工業(yè)機械中都有很多應用。比如爸爸的腰帶，用到的就是棘輪機構(gòu)，通過拉動腰帶，可以使棘爪在棘輪上劃過，讓腰帶變緊；而想要松開腰帶需要扳開棘爪，使其離開棘輪，讓棘輪可以反向運動，才能解開腰帶。除此之外，還有千斤頂，自行車等都運用棘輪機構(gòu)將雙向運動變?yōu)閱蜗蜻\動。特殊的棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)可以按照不同的形式劃分，按結(jié)構(gòu)形式可以分為齒式棘輪機構(gòu)和摩擦式棘輪機構(gòu)；按棘輪棘爪的嚙合方式可以分為外嚙合輪機構(gòu)和內(nèi)嚙合棘輪機構(gòu)；按從動件運動形式分為單動式棘輪機構(gòu)和雙動式棘輪機構(gòu)。每一種類型的棘輪機構(gòu)都有不同的特點，下面我們依次講解。齒式棘輪機構(gòu):如圖6.2所示，棘輪帶有輪齒，棘爪可以插入棘輪的齒槽中。這種棘輪機構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，動與的時間比可通過選擇合適的驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)；缺點是動程只能作有級調(diào)節(jié)，噪音、沖擊和磨損較大，故不適用于高速場合。摩擦式棘輪機構(gòu)：如圖6.3所示，用偏心扇形楔塊代替齒式棘輪機構(gòu)中的棘爪，以無齒摩擦代替棘輪。這種棘輪機構(gòu)中，棘輪沒有輪齒，棘爪控制棘輪反轉(zhuǎn)靠摩擦力。摩擦式棘輪機構(gòu)的優(yōu)點是傳動平穩(wěn)、無噪音，動程可無級調(diào)節(jié)；缺點是靠摩擦力傳動，會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，雖然可起到安全保護作用，但是傳動精度不高，只適用于低速輕載的場合。

外嚙合棘輪機構(gòu):如圖6.4所示，這種棘輪機構(gòu)中，棘輪和棘爪嚙合在外側(cè)，它的特點是加工、安裝和維修方便，應用較廣。圖6.4內(nèi)嚙合棘輪機構(gòu):如圖6.5所示，棘輪的輪齒在棘輪的內(nèi)側(cè)，棘爪與之嚙合在整個結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)。這種棘輪機構(gòu)的特點是結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小。圖6.5單動式棘輪機構(gòu):當主動件按某一個方向擺動時，才能推動棘輪轉(zhuǎn)動。雙動式棘輪機構(gòu):在主動搖桿向兩個方向往復擺動的過程中，分別帶動兩個棘爪，兩次推動棘輪轉(zhuǎn)動。雙動式棘輪機構(gòu)常用于載荷大，棘輪尺寸受限，齒數(shù)較少，而主動擺桿的擺角小于棘輪齒距的場合。雙向式棘輪機構(gòu)：以上介紹的棘輪機構(gòu)，都只能按一個方向作單向間歇運動，都屬于單向式棘輪機構(gòu)。棘輪機構(gòu)中還有一類雙向式棘輪機構(gòu)，可通過改變棘爪的擺動方向，實現(xiàn)棘輪兩個方向的轉(zhuǎn)動，如圖6.6所示。雙向式棘輪機構(gòu)在制作時必須要采用對稱齒形，才能實現(xiàn)雙向運動。

圖10.11曲柄滑塊機構(gòu)在毛毛蟲的制作中，傳動裝置中有一部分是利用曲柄滑塊機構(gòu)傳動的。毛毛蟲中曲柄滑塊機構(gòu)如圖6.7所示，它的作用是將電機的圓周運動轉(zhuǎn)化為直線運動。圖6.7曲柄滑塊機構(gòu)是用曲柄和滑塊來實現(xiàn)圓周運動和直線移動相互轉(zhuǎn)換的平面連桿機構(gòu)。曲柄滑塊機構(gòu)的示意圖如6.8所示，當曲柄為主動件，滑塊作為輸出件時，曲柄滑塊機構(gòu)的作用是將勻