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1、 设计题目 ：爬杆机械猫爬行动画演示一 工作原理 及工艺过程 模仿尺蠖 （“尺蠖之屈，以求伸也”）向上爬 行动作，同时伸头，摆尾 . 功能分解为：爬杆功能伸头功能摆尾功能二 设计要求 1.本产品属于玩具类，因此对动感效果要求高 一点。 2.保证机器人能顺利完成爬杆的功能，并在上 升时完成伸头以及摆尾的动作。 3.机构的重量不宜过重，各零件大小要适中。 4.本产品只是力求爬杆动作的新颖，故对于其 他功能并不作太严格的要求。三 设计方案的构思及分析（各功能的实现方案及选择）1.爬杆功能的实现 爬行机构是简单的曲 柄滑块机构，其中电 机与曲柄固连，驱动 装置运动。上下四个 自锁套是实现上爬的 关键机
2、构。 当自锁套有向上运动 趋势时，锥套.钢球 与圆杆之间会形成可 靠的自锁，使装置不 下滑，而上行时自锁 解除。爬杆机构（单侧） 1.上自锁套 2.电机 3.曲柄 4.圆杆 5.连杆 6.下自锁套自锁套结构图 1.钢球 2.圆杆动画示意（请点击）爬杆运动示意简图（一） 图a .为初始状态，上 下自锁套处于最远极 限位置同时锁紧爬杆运动示意简图（二） 图 b状态曲柄逆时针 方向转动，上自锁套 锁紧，下自锁套松开 ，被曲柄连杆带动上 爬。爬杆运动示意简图（三） 图c状态曲柄已越过 最高点，下自锁套锁 紧，上自锁套松开， 被曲柄带动上爬，如 此周而复始，实现自 动爬行。2.伸头功能的实现 方案一 由
3、凸 轮机构实现 方案二 由平面 六杆机构实现 方案三 由平面 四杆机构实现（伸头）动力传输 齿轮1固连在曲柄上 ，由电机带动，齿轮 1与齿轮2外啮合，齿 轮3与齿轮2同轴。3.摆尾功能实现 方案一 如右图 方案二 如右图4.方案分析与评价 1）选择原则：所选方案是否能满足要求的性能指标，结 构是否简单.紧凑，制造是否方便，成本是否低 。 2）经过前述方案评价方法，采用价值工程法进行分析 论证，确定方案伸头功能：方案一摆尾功能：方案二为最佳合理方案。三.尺寸设计及整体图形1.整体图形2.运动循环图主轴转角（ 度）0 90 180 270 360爬杆机构上自锁套自锁，下自 锁套松开下自锁套自锁，上
4、自 锁套松开伸头机构伸头缩回摆尾机构左摆右摆3.连杆运动分析及尺寸计算 设杆1作逆时针转动 ，且f=0时为初始位 置，此时自锁套锁定 ，自锁套4向上滑动 。故在0f #include #define e 24 #define pi 3.14159 #define k 57.29578 void main() double Q,s,p,s0,xb,yb,t,m,yc,xc,rr,dxb,dyb; s0=76.32; rr=15; coutQ; if (Q120 p=s0+s; xb=e*cos(Q/k)-p*sin(Q/k); yb=e*sin(Q/k)+p*cos(Q/k); dxb=-e*s
5、in(Q/k)-p*cos(Q/k); dyb=dyb=e*cos(Q/k)-p*sin(Q/k); t=-dxb/dyb;m=atan(t); xc=xb-rr*cos(m); yc=yb-rr*sin(m); cout“nQ=“Q; cout“ns=“s; cout“np=“p; cout“nxb=“xb ; cout“nyb=“yb“n“; cout“nxc=“xc; cout“nyc=“yc“n“; 四.设计体会 小组成员-蔡志祥 一.本次创新设计给了我们一个把书本所学知识 运用到实践的机会，同时给了我们一种自信。因为以 前学的科目仅局限于在课堂听听，课后做做作业而已 ，平时学习的动力
6、也很直接，为了考试。一考完，就 谁也不认识谁了！学的累，没有兴趣！“学无所用！” （感觉在做无用功）但这一次并不一样，机械原理 考试没有考到的东西，在设计中得到了应用，虽然 有时很烦，又要计算又要编程序，但心里还是很开心 的，因为这是我设计的！ 二.在设计过程中，我们充分调动自己创新意识。也许 年轻人求异的心理比较强，我们先是广泛的看各种有关 这方面的书，吸收前人的经验，扩宽自己的思维空间， “一定要做个与众不同的”-这是我们的追求！然后小组 讨论，确定大方向-做玩具，这个相对于“压瓶机”.“切糕 机”等一些常见的工业设备！也许是玩具尺寸要求可以 没有必要像它们那样高，但我们还是很认真的从基本
7、做 起爬杆又不能让让它掉下，怎么办呢？我们找了很 多书，讨论了很多回，终于从一个小机构中得到了启发 ，引用“自锁套”，这也算是我们设计的一大创新之处！ 三.在短短不到2周的时间里，也让我们明白了一个道理 -要想做成一件大事，但靠个人力量是不行的，只有 团结一致，互相协调，扬长避短，才能在最短的时间里 ，做出最好的成绩！ 小组成员 -龚志海 在经历了将近十天来的设计历程之后，我首先得为自己 有了人生中第一个设计而感到高兴，但我也开始明白作 为一个设计者的艰辛和所需付出的巨大的努力。一个设 计的完成所要囊括的东西实在太多了，在设计中由于自 己知识的不足，所设计的东西也只能局限在几个简单的 机构上，
8、不过说实的在就这几个简单的机构凑在一起让 它按照自己的想法动起来也不是一件非常容易的事情， 不过这次的收获的确很大。 设计刚开始时，我们心里都没有底，不知道设计什么好 ，凭着自己仅有的一点的机械知识，就这样勿勿的开始 了，之间想过不少的方案，但可能因为这些方案过于一 般化，体现不出创新的意识，所以我们没有采纳，经过 一天的思考和收集资料，我们最终定下了爬杆机器人这 个方案，在方案的进行过程中，我们遇到了麻烦。因为 一开始 我们设计仅仅只是一个简单的曲柄滑块机构在 一根杆上作爬行动作，如何让它在爬升的过程 中作其它的动作？在当然来说是我们遇到的一 个最大的难题，由于机构过于简单，显然不可 能在上
9、面放些什么齿轮，连杆等。后来我们想 到了用两个同样的机构平行放置，这是一个突 破，因为这样我们就有了放置其他机构的空间 ，不过并非以后的设计就一帆风顺，因为机器 人的整体都在作向上运动，而且还在进行着伸 缩运动，由于这个原因我们花了不少时间在位 置的设计问题上。 这次的设计让我学到了不少的东西，虽然设 计中有着很多不完善的地方，但有过这一次的 经历，已经是一次宝贵的财富了！ 小组成员-李新民 经过这一次的课程设计，我们深深的意识 到，日常看上去很简单的机器里面却包含 了很大的学问。一台性能优良的机器是有 很多很多的机构组成，这就要求每一个机 构设计合理、精确。 这其中让我们体会更深的是，我们所
10、学习 的基本原理在设计中的重要性。压力角的 计算、连杆机构的运动特性和规律一 点的计算错误就会使我们的机构瘫痪下去 ，成为一堆经过这一次的课程设计，我们深深的意识到，日 常看上去很简单的机器里面却包含了很大的学 问。一台性能优良的机器是有很多很多的机构 组成，这就要求每一个机构设计合理、精确。 这其中让我们体会更深的是，我们所学习的基本 原理在设计中的重要性。压力角的计算、连杆 机构的运动特性和规律一点的计算错误就 会使我们的机构瘫痪下去，成为一堆废铁。而 这必须需要我们扎实的基本功，才不至于在设 计中出现错误，使我们更快更好的设计。所以 ，我们必须重视基本原理的学习。同时，我们每个人都意识到一个 人的智力是多么有限。在这一次 的设计我们准备用FLASH表达 一个实体动画，但是我们其中没 有一个人精通。最后，在我们的 齐心协力下终于做成功。虽然表 达的不是很好，但是我们明白了 集体得力量是无穷的！
