垫圈内径检测装置机械原理课程设计(编辑修改稿)

垫圈内径检测装置机械原理课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

2微型伺服马达的三维模拟图 爬行机器人的的肢体机构设计流程 我们的设计是从 4 足机器人的一个肢体开始的，因为 4 个肢体的设计是非常相似的。 为了能够充分利用伺服马达的输出转矩，我把马达输出的转臂就作为机器人的肢体的组成部分，这样就大大提高了输出功率的利用率。 想到四足动物的步行状态，即做上下 摆动和前后摇动，我开始把一个肢体的机构设计如下： 29 图 23 肢体的单电机机构 我们通过下面电机的转动带动上面齿轮臂的转动，进而带动圆住凸轮的转动并把它的圆周运动转化为上连杆的摆动，再带动其它关节的转动。 其结构间图如下 ： 30 图 24肢体的单电机运动间图 由于此机构的运动比较单一，而且在运动的协调性上不易控制我们最后选取了双电机机构。 通过上下两个电机的独立转动带动肢体关节转动，这样在机器人行走的过程中就可以比较协调，而且我们的机器人的自由度也 将增加，具体的协调性分析及其行走的步态分析将在下面作详细介绍。 图 25肢体的双电机机构及其机构运动间图 这样通过两个 PWM 信号分别控制上下两个电机就可以比较轻松的实现一个肢体的“抬高”和“迈进”。 通过 4个肢体的协调工作我们就可以控制机器人的行走（前进，后退，转身等）。 另外，在我们的考虑到我们的机器人实际工作环境时，想到了如果它在行走的过程中翻身了怎么办。 所以在原有双电机的机构基础上我们加以了改进，那就是在原来肢体上再加镜向关节。 （如图 26）这样在机器人翻转 180度 后 依 然 可 以 利 用 上 面 的 镜 31 向 图 26 肢体的双电机含镜向关节机构 关节行走。 最后通过我们小组的讨论，图 26 的机构在可行性上有一定限制（机器人在翻身后未必翻到 180 度，这样上关节就起不到），即无法充分可靠的利用镜向关节最后我们放弃了这个方案。 希望在以后的设计中能够想到更好的方案。 所以最后我们采用的还是图 25的双电机无镜向关节的机构。 躯体的机构设计流程 躯体是连接四个肢体的关键部分，躯体的结构设计也显得十分重要，我们 从电机的结构出发，结合实际四足动物的形体特征，我们的躯体设计经过以下几个阶段： 32 图 27躯体机构的实际流程图 33 图 27躯体机构的三维图 通过最后的躯体机构我们就可以把四个双电机肢体很好的连接在一起了，并且通过最后改进的躯体梁结构，我们可以让机器人有充分的灵活性，这主要是“中间轴”和两个“铰链” 的作用。 图 27整体机构图（主视） 最后把躯体和四个肢体通过螺钉紧固在一起，这样机器人的整体机构就组合好了，过控制 8个伺伏电机就可以让它“行动自如”了。 第三篇 机械课程设计 —— 步态分析及其实现 引言： 34 根据节肢昆虫的步行原理，建立起步行运动的模型，将昆虫的运动进行简化，抽象出四足运动的基本原理，并制作出了一个理论验证模型，可以实现前进、后退、左转、右转、避障等动作。 步行原理： 单足行为 每一条腿有两种状态：向前走和向后走，对于每一个动作状态来讲，分为两步：迈腿和收腿。 这两步连续不断的循环，设其周期 为 T，迈腿的时间为收腿时间的 1/3，为整个周期的 1/4，这个动作对于每条腿都是一样的：每相邻的两个抬腿动作之间的相位差 为 1/4周期，由此可得出机器人在行走式的四条腿之间的时序关系，如图 31所示： 图 31四条腿之间的时序关系 四足协调 机器人要实现稳定的行走，必须保证每时刻都有三条腿着地，而另外一条腿用来行走。 全部行走的奥秘在于当一条腿抬起来时，其它三条腿是同时着地并且向后退的，这样，机器人把抬起的腿向前迈一步再放下，就走完了一步，之后轮流迈其它的腿，机器人就可以连续向前走了。 各种动作顺序如下（四条腿分别记为右后、右前、左后、左前，每条腿向 前迈记为 “↑”，向后 迈腿记为 “↓”）： 前进：右后 ↑ → 右前 ↑ → 左后 ↑ → 左前 ↑； 后退：右后 ↓ → 右前 ↓ → 左后 ↓ → 左前 ↓； 35 左转：右后 ↑ → 右前 ↑ → 左前 ↓ → 左后 ↓； 右转：右前 ↓ → 右后 ↓ → 左后 ↑ → 左前 ↑。 各条腿动作的时序关系如图 31所示。 选 择不同的动作顺序则可以实现不同的行走 方式。 图 32四条腿的空间三维模拟图 第四篇 机械课程设计 —— 通信电路设计 USB 模块通信电路设计 36 普通 COM 通信电路设计 第五篇 机械课程设计 —— 技术应用软件 在本次设计中我们利用了以下技术应用软件： SUPERICES （ G3000 爱思仿真开发系 统）：初期程序调试。 CAD、 SOLIDWORKS： 零件图，装配图，三维图的绘制。 VC++ 、 KEIL C51：程序的编写。 PROTEL：电路图的设计绘制。 SUPERPRO/280、 EASY 51PRO：程序的烧制。 第六篇 机械课程设计 —— 参考书目 《 AT89S51 系列单片机原理与接口技术》 《单片机原理及应用》 《机械设计手册》 《 USB 接口设计》 《串口技术》 《 8051 单片机 C语言控制与应用》 《 单片机应用技术选编》 37 第七篇 机械课程设计 —— 《附录》 USB 模块电气特性 NTTR01 电气特性 第八篇 机械课程设计 —— 心得，体会 amp。 意见，建议 在实践中提高自己 谈 作本次机械设计课程设计的心得体会 作为一名机械系，机械设计制造及自动 化大三的学生，我觉得能做类似的课程设计是十分有意义，而且是十分必要的。 38 在已度过的大三的时间里我们大多数接触的是专业基础课。 我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去锻炼我们的实践面。 如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢。 我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。 在做本次大作业的过程中，我感触最深的当数查阅大量的设计手册了。 为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计手册是十分必要的，同时也是必不可少的。 我们是在作设计，但我们不是艺术家。 他们可以抛开实际，尽情 在幻想的世界里翱翔，我们是工程师，一切都要有据可依 .有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。 作为一名专业学生掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的，由于本次大作业要求用 Solid works 制图、 PROTEL 绘制电路图、 VC++编程等，所以我们还要好好掌握这几门软件。 虽然过去从未独立应用过它们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率好高，记得大一学 CAD 时觉得好难就是因为我们没有把自己放在使用者的角度，单单是为了学而学，这样效率当然不会高。 边学边用这样才会提高效率，这是我作本次 课程设计的第二大收获。 但是由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。 谈谈我的意见和建议： 首先，我觉得老师给我们作类似的课程设计是十分必要的，这不仅可以提起我们对这门课的学习兴趣，同时还可以在专业上用实践锻炼一下我们，使我们不但不在对所学专业感到陌生，而且还可以培养大家的积极性。 其次，我觉得应该培养我们的团队合作精神，让几个人一起作这样的课程设计我想会更好的发挥我们的特长。 机械设计课程设计报告 —— 荧光灯灯丝装架机上料机械手及芯柱传送机 构设计 39 02020202 袁满 40 目录 一． 设计任务 2 二． 设计任务初步分析 3 三． 芯柱传送链轮驱动机构设计 3 四． 机械手臂驱动机构设计 9 五． 机构运动学分析 14 六．机构传动分析 17 附录 心得体会 41 机械设计课程设计报告 一．设计任务： 选择设计任务 B。 图 11 执行机构相对关系 如图 11所示，已知轴芯柱传送轴 O2，上料机械手臂在轴 I、 II的驱动下配合运动，以达到生产目的。 图 12 各执行机构运动循环图 上料机械手和芯柱传送轴的运动关系如图 12 所示。 现要求以下设计内容： 1. 选择驱使芯柱传送链轮作单向间歇转动的机构，要求机构原动件与分 配轴 I 或轴 II 回定作匀速转动，确定机构运动尺寸。 2. 计算确定图 11 中 O5点位置及摆角。 选择使上料机械手作间歇上下移动和间歇往复运动的机构，要求机构原动件与分配轴 I 或 II固定作匀速转动，确定机构运动尺寸。 3. 编程计算所设计上述机构中执行构作的位移与分配轴 I转角的对应关系，绘制位移规律图，并与图 12 所给位移规律作比较。 4. 选择电动机型号，确定电机到分配轴间的减速传运方案，并进行传动比分配和传动工作能力设计计算。 5. 对驱动链轮和上 料机械手间歇运动的机构进行结构设计。 42 二．设计任务初步分析 1. 芯柱传送链轮机构选择 从图 12 可以看出，芯柱传送链轮处于低速轻载的运动链末端，且其转／停时间比为 1:2，槽轮机构在时间上可以准确的实现这样的运动要求。 因此拟用槽轮机构作为链轮单向间歇转动的核心机构。 2. 机械手间歇往复运动机构的选择 从图 12可以看出，机械手的上下往复运动与摆动较为复杂，凸轮机构可以很好的实现复杂的间歇往复运动，因此拟选凸轮机构作为驱动机械手的核心机构。 三．芯柱传送链轮驱动机构设计 1. 槽轮机构的方案设计 a) 运动系数计算 由图 12 不难看出，槽轮运动系数 的值为： （ ） b) 槽轮槽数确定 为避免槽轮在启停时冲受到冲击，应使圆销在开始进入径向槽或从径向槽脱出的瞬间，圆销中心的线速度方向均沿着径向槽的中心线方向，由此，对与单梢的情况，不难得出槽轮的槽数 z 与系数 的关系： （ ） 将运动系数 代入式 2 可得，适合的槽轮槽数为 z=6。 c) 槽轮与曲柄中心距 从图 11可以看出，轴 II到 O2的距离为 150mm，因此，从结构紧凑的方面考虑，槽轮机构的中心距设为 100mm。 d) 槽轮驱动机构传动链设置 为了使槽轮运动周期和轴 II的转动周期一致，且实现空间上的动力传送，整个槽轮机构需要用一对齿数比为 1的锥齿轮将 II轴的角速度正交的传进机构。 由于槽轮运动系数 为定值，应此选用 z=6 的槽轮后，在槽轮的一个运动周期中，槽轮转过的角度为 的整数倍，而任务要求链轮每个运动周期转过 ，在只有一个圆销的情况下，需要一对传动比为 5:3的齿轮部置在整个驱动机构的最末端。 e) 槽轮驱动构示意图绘制 图 31 和 32 分别为主视和俯视示意图。 2. 槽轮曲柄机构的力学设计 a) 减小冲击的进一步措施 由于圆销有半径，因此槽轮的实际半径 Ra应比 名义半径 R 大一些，根据勾股定理， 43 图 31 槽轮驱动机构示意图主视图 图 32 槽轮驱动机构示意图俯视图 槽轮的实际半径应为： （ ） 其中式（ ）中 为圆销半径，名义半径。 b) 槽轮的驱动力矩计算 对于本机构，诂计克服摩阻力和生产阻力所需的承载力矩不大于 100Nm，则经过末端的传动比。