機(jī)械狗課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　武漢工程大學(xué)</b></p><p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、說(shuō)明書(shū)</p><p>　　課題名稱：機(jī)械狗課程設(shè)計(jì) </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 10級(jí) 機(jī)電02班 </

2、p><p>　　學(xué)生學(xué)號(hào)： 1003120216 1003120217 1003120218 </p><p>　　學(xué)生姓名： 羅熙 馬海洋 閔磊 </p><p>　　學(xué)生成績(jī)：

3、 </p><p>　　指導(dǎo)教師：何毅斌　　　　　 </p><p>　　課題工作時(shí)間： 2019.9.3 至 2012.9.15 </p><p><b>　　《機(jī)械狗》說(shuō)明書(shū)</b></p><p><b>

4、;　　摘要：</b></p><p>　　通過(guò)學(xué)習(xí)了機(jī)械原理，我們對(duì)曲柄滑塊，雙曲柄，雙搖桿機(jī)構(gòu)有了簡(jiǎn)單的了解。結(jié)合這些基本桿組和對(duì)狗腿的分析，通過(guò)馬達(dá)控制機(jī)構(gòu)和曲柄搖桿機(jī)構(gòu)完成了狗四條腿的設(shè)計(jì)，并通過(guò)齒輪減速箱合理配置了狗的速度，設(shè)計(jì)匆忙，如有不足與值得改進(jìn)的地方，請(qǐng)讀者指出，我們將進(jìn)行改進(jìn)。</p><p><b>　　目錄</b></p>

5、<p><b>　　概述</b></p><p>　　1.1機(jī)械狗研究的來(lái)源·························&#

6、183;······1</p><p>　　1.2機(jī)械狗研究的目的和意義···················3 </p><p><

7、b>　　機(jī)械狗的設(shè)計(jì)分析</b></p><p>　　2.1 機(jī)械狗草圖描繪···························

8、;·······4</p><p>　　2.2 機(jī)械狗的零件選擇與分析·················5</p><p>　　2.2.1桿長(zhǎng)選擇與分析

9、····························6</p><p>　　2.2.2齒輪的選擇與分析··

10、83;·····················6</p><p>　　2.2.3 機(jī)械狗動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析········&

11、#183;····································

12、;························10</p><p>　　第三章 機(jī)械狗三維圖運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　3.1 前腿運(yùn)動(dòng)分析&

13、#183;····································

14、;·········11</p><p>　　3.2后腿運(yùn)動(dòng)分析······················

15、;··························12</p><p>　　3.3連桿運(yùn)動(dòng)分析·····

16、;····································

17、83;······14</p><p>　　3.4 齒輪運(yùn)動(dòng)分析························&

18、#183;·····················15</p><p>　　3.5 爆炸視圖·········&#

19、183;····································

20、·········16</p><p><b>　　第四章 </b></p><p>　　4.1小結(jié)···············

21、····································

22、3;··········17 </p><p><b>　　第五章</b></p><p>　　5.1參考文獻(xiàn)·············&#

23、183;····································

24、····18</p><p>　　5.2體會(huì)···························

25、3;··································19</p>

26、<p><b>　　第一章 概述</b></p><p>　　1.1機(jī)械狗研究來(lái)源</p><p>　　機(jī)械狗是機(jī)械人寵物項(xiàng)目之一。該項(xiàng)目從表演性和娛樂(lè)性方面著手，顯示其存在的價(jià)值和實(shí)力，同時(shí)又是從高新技術(shù)方面展現(xiàn)其當(dāng)今科技的發(fā)展方面和前景。 機(jī)械狗是機(jī)械人寵物項(xiàng)目之一。該項(xiàng)目從表演性和娛樂(lè)性方面著手，顯示其存在的價(jià)值和實(shí)力，同時(shí)又是從高新技術(shù)方面展現(xiàn)其當(dāng)

27、今科技的發(fā)展方面和前景。</p><p>　　幾十年來(lái)，機(jī)械人以驚人的速度發(fā)展起來(lái)。第一代示教機(jī)械人已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn);第二代具有感知的機(jī)械人的研究已取得了很大的突破；第三代類人智能機(jī)械人的研究已成為許多國(guó)家的的高科技前沿項(xiàng)目之一。在核工業(yè)方面，深海石油平臺(tái)的維護(hù)、戰(zhàn)場(chǎng)上排雷、彈藥運(yùn)輸、火場(chǎng)救火等方面，機(jī)械人相對(duì)人類來(lái)說(shuō)都有很大的優(yōu)越性。機(jī)械人在其他工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也正有越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。</p><

28、p>　　1.2 機(jī)械狗研究的目的和意義</p><p>　　隨著社會(huì)的發(fā)展，社會(huì)分工越來(lái)越細(xì)，尤其在現(xiàn)代化的大生產(chǎn)中，有的人每天就只管擰同一個(gè)部位的一個(gè)螺母，有的人整天就是接一個(gè)觸頭，人們感到自己在不斷異化，各種職業(yè)病開(kāi)始產(chǎn)生。于是人們強(qiáng)烈希望用某種機(jī)械代替自己工作。于是人們研制出機(jī)械人，代替人們完成那些枯燥、單調(diào)、危險(xiǎn)的工作。由于機(jī)械人的問(wèn)世，是一部分人失去了原來(lái)的工作，于是人對(duì)機(jī)械人產(chǎn)生了敵意?！皺C(jī)械

29、人上崗，人將下崗”。不僅在我國(guó)，即使在一些發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)，也有人持這種觀念。其實(shí)這種擔(dān)心是多余的，任何先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備，都會(huì)提到勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，創(chuàng)造出更多的社會(huì)財(cái)富，也就必然提供更多的就業(yè)機(jī)會(huì)。這已被人類發(fā)展史所證明。任何新事物的出現(xiàn)都有利有弊，只不過(guò)利大于弊，很快就得到人們的認(rèn)可。比如汽車(chē)的出現(xiàn)，它不禁多了一部分人力車(chē)夫、挑夫的生意，還常常出車(chē)鍋，給人類生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)威脅。雖然人們都看到汽車(chē)的這些弊端，但它還是成為了人們?nèi)粘Ｉ畈豢?/p>

30、少的交通工具。英國(guó)一位著名的政治家針對(duì)關(guān)于工業(yè)機(jī)械人的這些說(shuō)法：“日本的機(jī)械人數(shù)量居世界首位，而失業(yè)人口最少，英國(guó)機(jī)械人數(shù)量在發(fā)達(dá)國(guó)家中最少，而失業(yè)人口居高不下。”這也從另一個(gè)側(cè)面說(shuō)明了機(jī)械人還是不會(huì)搶人飯碗的。</p><p>　　美國(guó)是機(jī)械人的發(fā)源地，機(jī)械人的擁有量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于日本，其中部分原因就是美國(guó)人不喜歡機(jī)械人，從而抑制了機(jī)械人的發(fā)展。日本之所以能迅速成為機(jī)械人大國(guó)，原因是多方面的，其中重要一條就是日本當(dāng)時(shí)

31、勞動(dòng)力短缺，政府和企業(yè)都希望發(fā)展機(jī)械人，國(guó)民也都希望發(fā)展機(jī)械人。。由于使用了機(jī)械人，日本也嘗到了甜頭，他的汽車(chē)，工業(yè)迅速崛起，很快就占領(lǐng)了世界市場(chǎng)。從現(xiàn)在發(fā)展世界工業(yè)的潮流看，發(fā)展機(jī)械人是一條必由之路。沒(méi)有機(jī)械人，人將變?yōu)闄C(jī)械；有了機(jī)械人，人仍然是主人。</p><p>　　這次機(jī)械狗的設(shè)計(jì)可以借鑒以往的步行機(jī)械人設(shè)計(jì)，尤其是在步態(tài)行走中，機(jī)械人的步態(tài)是在不行過(guò)程中，機(jī)械人各個(gè)關(guān)節(jié)是在時(shí)序和空間上的一種協(xié)調(diào)關(guān)系，

32、通常由各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)描述。步態(tài)規(guī)劃的目標(biāo)是產(chǎn)生期望步態(tài)，即產(chǎn)生在某個(gè)步行中期能實(shí)現(xiàn)某種步態(tài)的各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡，這個(gè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)就有望于有效而可靠的步態(tài)規(guī)劃方法。步態(tài)規(guī)劃是機(jī)械人穩(wěn)定步行的基礎(chǔ)，也是雙足步行機(jī)械人研究的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。要是實(shí)現(xiàn)和提高機(jī)械人的行走技能，必須實(shí)行使用而有效地步態(tài)規(guī)劃法。雙足機(jī)械人自由度較多，運(yùn)動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜，行走時(shí)個(gè)自由度之間的鬼安溪協(xié)調(diào)比列較為困難。采用傳統(tǒng)的兩部規(guī)劃法，將前向運(yùn)動(dòng)與側(cè)向運(yùn)動(dòng)分開(kāi)進(jìn)行，雖然可以獲得

33、穩(wěn)定步態(tài)，但機(jī)械人行走動(dòng)作不順暢。為解決此問(wèn)題，在更覺(jué)雙足機(jī)械人的自身特點(diǎn)進(jìn)行步態(tài)規(guī)劃時(shí)采用三步規(guī)劃法。三步規(guī)劃法在兩部規(guī)劃法基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)曲線進(jìn)行修正，獲得更加流暢的行走步態(tài)。第一步根據(jù)雙足步行機(jī)械人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，規(guī)劃?rùn)C(jī)械人行走時(shí)的基本姿態(tài)及運(yùn)動(dòng)軌跡；第二步則根據(jù)雙足機(jī)械人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，確定其余各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)；第三步對(duì)各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行修正，過(guò)得更加流暢的步態(tài)靈活多樣的運(yùn)動(dòng)能力是生物體特有的一種屬性，沒(méi)有這種</p>

34、<p>　　第二章 械狗的設(shè)計(jì)分析</p><p>　　2.1 機(jī)械狗草圖描繪</p><p>　　上圖為機(jī)械狗一側(cè)兩條腿的簡(jiǎn)化圖，桿1為后腿，桿2為連桿，桿3為前腿，桿4為曲柄，作為主動(dòng)件，5處唯一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，機(jī)械狗草圖即為上圖所示。</p><p><b>　　自由度計(jì)算</b></p><p

35、>　　DOF=3N-2Pl-Ph=3*5-2*7=1</p><p>　　2.1.1桿長(zhǎng)選擇與分析</p><p><b>　　圖2.1.1</b></p><p>　　上圖所示為機(jī)械狗前腿，各尺寸設(shè)計(jì)要求如上圖所示，且圓孔直徑均為10mm。</p><p><b>　　圖2.1.2</b>&

36、lt;/p><p>　　上圖為連桿，即為草圖里箭頭2所指，該桿的作用主要是傳動(dòng)，主動(dòng)件通過(guò)此桿把動(dòng)力傳給后腿，帶動(dòng)后腿也跟著前腿一起協(xié)調(diào)動(dòng)作。</p><p><b>　　圖2.2.3</b></p><p>　　此桿為后腿，即為草圖中箭頭1所指。各寸設(shè)計(jì)如圖所示。</p><p>　　2.1.2齒輪的選擇與分析</p

37、><p>　　本機(jī)械狗主要用到兩個(gè)大小不相同的齒輪，其零件圖如下：</p><p><b>　　大齒輪</b></p><p>　　Module=2.0；</p><p>　　Pressure angel=20deg；</p><p>　　Major diameter=70.0000mm；</p

38、><p>　　face width=20.0000mm。</p><p><b>　　小齒輪</b></p><p>　　Module=2.0；</p><p>　　Pressure angel=20deg；</p><p>　　Major diameter=40.0000mm；</p>

39、<p>　　face width=20.0000mm。</p><p>　　2.3機(jī)械狗模擬運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)與分析</p><p>　　2.3.1機(jī)械狗三維圖（solidworks制作）</p><p>　　自由度=3*8-11*2-1=1</p><p>　　大齒輪以及圓盤(pán)通過(guò)一根軸固連在一起，在兩個(gè)圓盤(pán)邊緣分別鉆有兩個(gè)孔，其相對(duì)角度為

40、180度。后腿頂部?jī)筛N(xiāo)前后距離相差5mm。</p><p>　　主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三維視圖如下：</p><p>　　2.2.2 機(jī)械狗動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析</p><p>　　小齒輪處加一傳動(dòng)馬達(dá)，通過(guò)馬達(dá)帶動(dòng)小齒輪運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)大齒輪運(yùn)動(dòng)，再通過(guò)桿件分別帶動(dòng)四個(gè)狗腿協(xié)同運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)前腿中間有一段滑槽，作用是限制前腿，讓它始終在斜下方運(yùn)動(dòng)，連桿帶動(dòng)兩個(gè)后腿動(dòng)作。</

41、p><p>　　第三章 機(jī)械狗三維圖運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　3.1 前腿運(yùn)動(dòng)分析</p><p><b>　　左腿運(yùn)動(dòng)分析</b></p><p>　　圖3.1 .1 左前腿平動(dòng)位移</p><p>　　左前腿由于在做上下運(yùn)動(dòng)并且前后有一定的擺動(dòng)，所以其運(yùn)動(dòng)的平動(dòng)位移幅值即如

42、圖所示。并且做的是周期性運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　右前腿運(yùn)動(dòng)分析</b></p><p>　　圖3.1.2 右前腿平動(dòng)位移</p><p>　　右前腿由于和左前腿在軸心處相對(duì)角為180度，所以波形圖與左前腿有一些差別。其平動(dòng)位移波形圖如上，做的也是周期性運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　3.

43、2后腿運(yùn)動(dòng)分析</b></p><p><b>　　左后腿運(yùn)動(dòng)分析</b></p><p>　　圖3.2.1 左后腿平動(dòng)位移</p><p><b>　　右后腿運(yùn)動(dòng)分析</b></p><p>　　圖3.2.2 右后腿平動(dòng)位移</p&g

44、t;<p>　　由于裝配時(shí)左邊的腿和右邊的腿的軸心不在同一點(diǎn)，所以相互對(duì)立的兩個(gè)腿的波形圖不一樣。</p><p><b>　　3.3連桿運(yùn)動(dòng)分析</b></p><p><b>　　左連桿運(yùn)動(dòng)分析</b></p><p>　　圖3.3.1 左連桿平動(dòng)位移</p><p&

45、gt;<b>　　右連桿運(yùn)動(dòng)分析</b></p><p>　　圖3.3.2 右連桿平動(dòng)位移</p><p>　　3.4 齒輪運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　3.4.1大齒輪運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　通過(guò)圖和結(jié)合實(shí)際，大齒輪在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。大齒輪在小齒輪的帶動(dòng)下做的是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。</p>

46、<p>　　3.4.2 小齒輪運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　小齒輪作為主動(dòng)件，提供動(dòng)力，做的是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。其平動(dòng)位移幅值穩(wěn)定在一個(gè)水平。</p><p>　　圖3.4.2 小齒輪平動(dòng)位移</p><p><b>　　3.5 爆炸視圖</b></p><p>　　圖3.5 機(jī)械狗爆炸視圖&

47、lt;/p><p>　　通過(guò)爆炸視圖，我們更能清楚的看到和分析清楚機(jī)械狗的裝配過(guò)程。</p><p><b>　　第四章 </b></p><p><b>　　4.1小結(jié)</b></p><p>　　用solidworks繪零件圖非常方便，用起來(lái)比proe簡(jiǎn)單多了，在使用solidworks畫(huà)圖應(yīng)注意

48、一些問(wèn)題：繪制草圖的最佳步驟應(yīng)該是：繪制草圖形狀，其次確定草圖各元素間的幾何關(guān)系、位置關(guān)系和定位尺寸，最后標(biāo)注草圖的形狀尺寸; 繪制垂直或平行線：保持一條直線處于選擇狀態(tài)，使用直線繪制工具，通過(guò)觀察系統(tǒng)的推理線可以繪制與被選直線平行或垂直的線段; 判斷欠定義元素：草圖元素很多時(shí)，如果不清楚那些元素欠定義，可以拖動(dòng)藍(lán)色的元素判斷該元素需要標(biāo)注的尺寸或其他幾何關(guān)系。零件圖可以說(shuō)是最重要的，因?yàn)橹挥邪迅鱾€(gè)零件設(shè)計(jì)好，后續(xù)操作才能進(jìn)行下

49、去。</p><p>　　裝配體操作起來(lái)其實(shí)很簡(jiǎn)單，各個(gè)零件之間的配合關(guān)系在裝配之前就要在腦袋里想好，這樣才能一次裝配成功。面與面的配合，軸與孔的配合，齒輪與齒輪的配合，這些都是基本配合。這些配合操作也是我們必須掌握的。</p><p>　　在這里，我覺(jué)得齒輪配合操作比較復(fù)雜，要向正確配合齒輪，就要知道中心距，就要知道模數(shù)，齒數(shù)。</p><p>　　Solidwo

50、rks繪制正確的齒輪配合方法:</p><p>　　1、首先是兩個(gè)齒輪擺好位置，如兩軸線的距離，還有端面重合（或者相距多少）；</p><p>　　2、最重要的，就是選擇機(jī)械配合后，選擇兩個(gè)齒輪的分度圓（如果你在建齒輪模型的時(shí)候已經(jīng)畫(huà)了是最好的，當(dāng)時(shí)沒(méi)畫(huà)也沒(méi)關(guān)系，可以選擇齒頂圓或者齒根圓，也就是選擇一個(gè)齒上的那小段圓?。?，此時(shí)不論你選擇了那個(gè)圓，初步的配合已經(jīng)做好了，你拖動(dòng)一個(gè)齒輪，另一個(gè)

51、齒輪也就跟著動(dòng)了；</p><p>　　3、可能傳動(dòng)比、運(yùn)動(dòng)速度不準(zhǔn)確，可能是沒(méi)選到分度圓導(dǎo)致的，要做修改。就是選擇圓的時(shí)候左側(cè)工具欄里會(huì)對(duì)應(yīng)出兩個(gè)數(shù)字，分別為所選擇的分度圓直徑，若你選的是齒頂圓或者其他什么的，該數(shù)值就不正確了，但可以手寫(xiě)輸入加以修改。修改好了后，配合時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度就正確了。</p><p>　　4、最后的修改，配合轉(zhuǎn)動(dòng)速度正確后，可能出現(xiàn)初始位置對(duì)不準(zhǔn)，齒跟齒重疊了，之后

52、即便轉(zhuǎn)動(dòng)速度是正確的，但始終重疊，此時(shí)可先將該配合“壓縮”，手動(dòng)拖動(dòng)一齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，直到齒與齒之間不重疊，再將配合解開(kāi)壓縮。</p><p><b>　　第五章 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　5.1參考資料或參考文獻(xiàn)</p><p>　　1.《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》 沈乃勛等編 高等教育出版社 公開(kāi)出版 1998年。</p>&l

53、t;p>　　2.《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 王三民主編 機(jī)械工業(yè)出版社 公開(kāi)出版 2005年。</p><p>　　3.《機(jī)械原理》（第七版） 鄭文緯 吳克堅(jiān)主編 高等教育出版社 公開(kāi)出版 2010年。</p><p>　　4.《Visual Basic 6.0入門(mén)與提高》 王欽編著 人民郵電出版社 公開(kāi)出版 2002年。</p><p>　　5.《Visua

54、l Basic程序設(shè)計(jì)》 王漢新編著 科學(xué)出版社 公開(kāi)出版 2002年。</p><p>　　6．《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》張美麟著 化學(xué)工業(yè)出版社 2010年。</p><p>　　7．《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》高志著 清華大學(xué)出版社 2009年。 </p><p>　　8.《ＭＥＣＨＡＮＩＳＭＳ　?。粒危摹。停粒茫龋桑危拧　。裕龋牛希遥佟啡~仲和　高等教育出版社</p>

55、<p>　　９《機(jī)械制圖》劉朝儒　高等教育出版社</p><p>　　10《機(jī)械設(shè)計(jì)》王昆 高等教育出版社</p><p><b>　　5.2體會(huì)：</b></p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)，由于理論知識(shí)的不足，再加上平時(shí)沒(méi)有什么設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一開(kāi)始的時(shí)候有些手忙腳亂，不知從何入手。在老師的諄諄教導(dǎo)，和同學(xué)們的熱情幫助下，使我找到了信

56、心?，F(xiàn)在想想其實(shí)課程設(shè)計(jì)當(dāng)中的每一天都是很累的，其實(shí)正向老師說(shuō)得一樣，機(jī)械設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)沒(méi)有那么簡(jiǎn)單，你想copy或者你想自己胡亂蒙兩個(gè)數(shù)據(jù)上去來(lái)騙騙老師都不行，因?yàn)槟愕拿恳粋€(gè)數(shù)據(jù)都要從機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)上或者機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上找到出處。雖然種種困難我都已經(jīng)克服，但是還是難免我有些疏忽和遺漏的地方。完美總是可望而不可求的，不在同一個(gè)地方跌倒兩次才是最重要的。抱著這個(gè)心理我一步步走了過(guò)來(lái)，最終完成了我的任務(wù)。 </p><p>

57、;　　整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。</p><p>　　指導(dǎo)教師簽字： 何毅斌 &