機(jī)械綜合設(shè)計(jì)說明文書（例）

1、 0 / 39目 錄第 1 章 問題的提出 11.1 項(xiàng)目背景 11.2 設(shè)計(jì)要求 1第 2 章 設(shè)計(jì)方案的選擇 22.1 整體設(shè)計(jì)構(gòu)想 22.1 技術(shù)原理 22.3 裝置操作 32.4 核心部件的設(shè)計(jì) 32.4.1 三桿式托爪 32.4.2 死點(diǎn)式托爪 42.4.3 雨傘柄式托爪42.4.4 自鎖式托爪42.5 托爪設(shè)計(jì)方案的確定5第 3 章 機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 53.1 三桿式托爪 53.1.1 三桿式托爪的引入 53.1.2 三桿式托爪的幾何尺寸設(shè)計(jì) 63.2 死點(diǎn)式托爪 63.2.1 死點(diǎn)式托爪的引入 63.2.2 死點(diǎn)式托爪的幾何尺寸設(shè)計(jì) 7第 4 章 機(jī)構(gòu)強(qiáng)度校核 124.1 三桿式托爪

2、 124.1.1 三桿式托爪根部的設(shè)計(jì)與校核 134.1.2 三桿式托爪銷軸 A 的設(shè)計(jì)與校核 134.1.3 三桿式托爪支撐軸的設(shè)計(jì)與校核 144.1.4 支撐桿銷軸 C 的設(shè)計(jì)與校核 154.2 死點(diǎn)式托爪 154.2.1 死點(diǎn)式托爪根部的設(shè)計(jì)與校核 164.2.2 死點(diǎn)式托爪支撐桿的設(shè)計(jì)和校核 174.2.3 死點(diǎn)式托爪銷軸 A 的設(shè)計(jì)與校核 174.2.4 死點(diǎn)式托爪支撐桿銷軸 C、D 的設(shè)計(jì)與校核 174.3 主要零部件的設(shè)計(jì)尺寸、材料 194.3.1 圓盤 194.3.2 托爪 19第 5 章 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析與動(dòng)力分析 205.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 205.2 機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析 22第 6

3、章 機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析 25第 7 章 機(jī)構(gòu)建模與 VR 展示 25 1 / 397.1 機(jī)構(gòu)建模 257.1.1 建模工具的選擇 257.1.2 各部件的建模 267.1.3 機(jī)構(gòu)的裝配 277.2 VR 展示 287.2.1VRML 簡(jiǎn)介 287.2.2VR 展示 28結(jié)束語(yǔ) 31參考文獻(xiàn) 33附錄 34 第第 1 章章 問題的提出問題的提出1.11.1 項(xiàng)目背景項(xiàng)目背景近年來，報(bào)紙、電視等媒體多見報(bào)道有關(guān)孩童掉入小徑深井（多為直徑 2545cm 水泥管機(jī)井）及營(yíng)救的消息。由于井徑過小，成年人無法進(jìn)入井下，營(yíng)救的方法多是無奈大規(guī)模動(dòng)用挖掘機(jī)等大型設(shè)備，此種方法費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)財(cái)、廢井，且因救撈時(shí)間

4、過長(zhǎng)而無法保證井下孩童的生命，況且如果孩童掉入深度超過 15m，挖掘機(jī)也是根本無法及時(shí)進(jìn)行施救的。通過查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，全國(guó)各省每年不慎掉入機(jī)井、油井等小徑深井及深溝、山澗、樓體夾縫等的孩童事件高達(dá)幾千起，連同其他小動(dòng)物也有數(shù)千起，而掉入機(jī)械零部件、重要物品的情況則上萬起。此種情況導(dǎo)致的生命損失不可估量，而每年的財(cái)產(chǎn)損失則在一億元以上。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前市場(chǎng)上沒有輕便、合適的深井專用救援機(jī)械，開發(fā)這一類救援機(jī)械迫在眉睫，且極具市場(chǎng)價(jià)值，設(shè)計(jì)一種專用且安全可靠的救撈設(shè)備是十分必要的。針對(duì)上述調(diào)查和分析，我們小組計(jì)劃設(shè)計(jì)一種可控式的救撈裝置，主要用于對(duì)不慎跌入小徑油井、機(jī)井的孩童、小動(dòng)物實(shí)施安全快捷的

5、救援，同時(shí)也可用于對(duì)機(jī)器部件和一些重要物品的打撈工作。該設(shè)備的研制將能夠成功解救寶貴的孩童生命、寵物生命，能夠打撈許多重要物品進(jìn)而挽回重大的財(cái)產(chǎn)損失，具有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。該設(shè)備的應(yīng)用圍將會(huì)很廣泛，可適用于油田、水利、武警、消防及居民家庭等。1.21.2 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求考慮到救撈環(huán)境的復(fù)雜性、救援空間的狹小性以及救援條件的限制，我們對(duì)所設(shè)計(jì)的救撈裝置提出以下要求：（1）該裝置的核心部位是與救撈目標(biāo)直接接觸的托爪部分，由于托爪是直接對(duì)目標(biāo)起作用的機(jī)構(gòu)，所以在設(shè)計(jì)托爪機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)該考慮到強(qiáng)度問題，要有足夠的強(qiáng)度來支撐救撈目標(biāo)的重量。（2）考慮到救撈的目標(biāo)很多情況下是兒童活小動(dòng)物，所以托爪部分不能

6、對(duì)目標(biāo)有過強(qiáng)的干涉，以免對(duì)目標(biāo)造成 2 次傷害。（3）該裝置還應(yīng)該是可調(diào)節(jié)的，以適應(yīng)不同救撈環(huán)境下不同大小的空間。（4）整體要求：該裝置應(yīng)該輕便、可靠、環(huán)保，易于操作，對(duì)于整體結(jié)構(gòu)而言，必須 1 / 39簡(jiǎn)潔、不拖沓。第第 2 章章 設(shè)計(jì)方案的選擇設(shè)計(jì)方案的選擇2.12.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)想整體結(jié)構(gòu)設(shè)想根據(jù)第 1 章 1.2 節(jié)所提出的設(shè)計(jì)要求，考慮到可操作性和實(shí)用性，我們所設(shè)計(jì)的救撈裝置的整體結(jié)構(gòu)圖如圖 2-1 所示，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，定名為“可控式救撈裝置” 。圖 2-1 可控式救撈裝置整體構(gòu)想圖2.22.2 技術(shù)原理技術(shù)原理該裝置利用三根托爪插入打撈物以下，控制托爪機(jī)構(gòu)托起打撈物以達(dá)到救援和打撈

7、目的。它主要由圓盤、可調(diào)節(jié)立桿、可調(diào)節(jié)托爪、電器箱、繩索、控制盤組成。圓盤是安裝（或支撐）其他零部件的非固定機(jī)架；三根可調(diào)節(jié)立桿靠伸縮長(zhǎng)度以適應(yīng)井徑和打撈物大小的需要；三個(gè)可調(diào)節(jié)托爪沿井壁插入打撈物下部后，可經(jīng)控制盤控制隨時(shí)變到與立桿成90的水平位置，形成“鉤狀” ，以托起打撈物；密封的電器箱裝有照明燈、攝像頭以及氧 2 / 39氣管，以清晰地向控制盤的顯示器傳輸井下圖像及輸氧；操作人員通過控制繩索來控制整個(gè)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)任意角度并承受推力，燈線、電纜線、氧氣管、提拉繩均與繩索并聯(lián)并進(jìn)行安放。裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷，操作方便，功能可靠，節(jié)能環(huán)保。2.32.3 裝置操作裝置操作如圖 1 所示：裝置下井時(shí)，可控式

8、救撈裝置下井時(shí)，3 個(gè)托爪在扭轉(zhuǎn)彈簧的作用下與立桿呈鉛垂線狀態(tài)，豎直下插。當(dāng)托爪達(dá)到被打撈物下面后，由操作人員提起提拉繩，托爪向翻轉(zhuǎn) 90，達(dá)到水平狀態(tài)，即打撈位置，這時(shí)就可以開始打撈。3 個(gè)托爪可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立動(dòng)作，通過控制提拉繩控制托爪的動(dòng)作。托爪的轉(zhuǎn)動(dòng)與控制是由其工作部件實(shí)現(xiàn)的。2.42.4 核心部件的設(shè)計(jì)核心部件的設(shè)計(jì)該裝置利用三根托爪插入打撈物以下，控制托爪機(jī)構(gòu)托起打撈物以達(dá)到救援和打撈目的。三個(gè)可調(diào)節(jié)托爪沿井壁插入打撈物下部后，可經(jīng)控制盤控制隨時(shí)變到與立桿成 90的水平位置，形成“鉤狀” ，以托起打撈物。所以裝置的核心部件為裝置下端與救援與打撈目標(biāo)直接接觸的托爪機(jī)構(gòu)。我們利用機(jī)械原理的知

9、識(shí)，設(shè)計(jì)了一下四種托爪的結(jié)構(gòu)：2.4.12.4.1 三桿式托爪三桿式托爪 3 / 39圖 2-2 三桿式托爪該部件設(shè)計(jì)為“三桿式” ，利用了桿件位置變換及三角形穩(wěn)定的原理，如圖 2-2 所示。當(dāng)人工提起絲繩時(shí)，托桿克服細(xì)彈簧的微小預(yù)拉力沿導(dǎo)槽頂部凹槽定位。此時(shí)托桿呈水平托起狀態(tài)，斜桿呈支撐作用。當(dāng)需要放下托桿時(shí)，操作人員再次提起絲繩，托桿左端滾銷再次碰觸伸縮器舌，舌伸出，并堵死導(dǎo)槽頂部凹槽，托桿左端滾銷不能再進(jìn)入凹槽，托桿便在重力、細(xì)彈簧拉力作用下左端下行，同時(shí)斜桿恢復(fù)鉛垂位置。2.4.22.4.2 死點(diǎn)式托爪死點(diǎn)式托爪 4 / 39圖 2-3 死點(diǎn)式托爪如圖 2-3 所示，這種托爪機(jī)構(gòu)利用的

10、是類似飛機(jī)起落架的死點(diǎn)原理，如圖。當(dāng)操作員提起絲繩時(shí)，長(zhǎng)桿被拉到水平托起位置，2 段短桿通過死點(diǎn)原理形成斜支撐桿，由于死點(diǎn)機(jī)構(gòu)具有自鎖功能，從而起到支撐作用。當(dāng)要實(shí)現(xiàn)托爪自動(dòng)收縮時(shí)，只需在連架桿上施加一驅(qū)動(dòng)力矩即可。2.4.3雨傘柄式托爪雨傘柄式托爪根據(jù)雨傘到達(dá)規(guī)定位置時(shí)可實(shí)現(xiàn)固定，可達(dá)到預(yù)定的目的，我們據(jù)此設(shè)計(jì)托爪，當(dāng)托爪的橫桿達(dá)到水平狀態(tài)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)固定，這樣才能安全、可靠地將救撈物打撈上來。2.4.4自鎖式托爪自鎖式托爪機(jī)械自鎖：由于摩擦的存在和其他條件，一個(gè)原為靜止的機(jī)械，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力（炬）從零增加到無窮大時(shí)，若機(jī)械的受力件總不能發(fā)生運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為自鎖。有些機(jī)械的工作需要具有自鎖的特征，

11、可以巧妙利用自鎖的特性達(dá)到指定的要求。在我們的設(shè)計(jì)中就想利用自鎖使橫桿達(dá)到水平狀態(tài)時(shí)實(shí)現(xiàn)自鎖，托起打撈物上升，實(shí)現(xiàn)救援。2.52.5 托爪設(shè)計(jì)方案的確定托爪設(shè)計(jì)方案的確定通過對(duì)前面提出的四種托爪設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究、分析和比較，得出以下結(jié)論： 5 / 39三桿式托爪：靈活簡(jiǎn)便，易于操作，但其底部加工導(dǎo)槽會(huì)影響其剛度。死點(diǎn)式托爪：設(shè)計(jì)巧妙，不會(huì)對(duì)打撈物形成干涉，但是若要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整，需在連架桿上施加一個(gè)驅(qū)動(dòng)力矩。雨傘柄式托爪：原理簡(jiǎn)單，安全可靠，但托爪不易實(shí)現(xiàn)反復(fù)自動(dòng)調(diào)整，需增加驅(qū)動(dòng)裝置。自鎖式托爪：設(shè)計(jì)巧妙，但自動(dòng)控制難以實(shí)現(xiàn)，且安全因素存在一定隱患。綜上所述，三桿式托爪和死點(diǎn)式托爪較其它兩種托爪

12、結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單實(shí)用，巧妙利用機(jī)械原理中的知識(shí)，我們選擇了三桿式和托爪和死點(diǎn)式托爪進(jìn)行進(jìn)一步的研究，且由于在死點(diǎn)式托爪中創(chuàng)造性地運(yùn)用了“死點(diǎn)”的概念，我們重點(diǎn)對(duì)死點(diǎn)式托爪進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)、研究和校核。第第 3 章章 機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)3.13.1 三桿式托爪三桿式托爪3.1.13.1.1 三桿式托爪的引入三桿式托爪的引入在托爪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，我們首先設(shè)計(jì)了三桿式托爪，如下圖 3-1 所示：圖 3-1 三桿式托爪三桿式托爪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由兩桿、和一個(gè)滑槽和彈簧組成，其尺寸要根據(jù)救撈ABBC環(huán)境而定，由于裝置可以通過圓盤和可調(diào)橫桿的接口來調(diào)節(jié)橫桿半徑以適應(yīng)不同的救撈環(huán)境。 6 / 393.1.23.1

13、.2 三桿式托爪的幾何尺寸設(shè)計(jì)三桿式托爪的幾何尺寸設(shè)計(jì)為了方便第 4 章中對(duì)三桿式托爪的校核，初定尺寸如下：200ABlmm200 2282.8BClmmmm3.23.2 死點(diǎn)式托爪死點(diǎn)式托爪3.2.13.2.1 死點(diǎn)式托爪的引入死點(diǎn)式托爪的引入在三桿式托爪的基礎(chǔ)上，我們反復(fù)推敲，在圖 3-2 飛機(jī)起落架的結(jié)構(gòu)上得到了啟發(fā)：圖 3-2 飛機(jī)起落架結(jié)構(gòu) 在飛機(jī)起落架的結(jié)構(gòu)中，主要運(yùn)用了機(jī)械原理中的死點(diǎn)原理，經(jīng)過研究設(shè)計(jì)，我們極富創(chuàng)意地把死點(diǎn)原理運(yùn)用到了托爪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)當(dāng)中。死點(diǎn)的概念： 7 / 39圖 3-3 四桿機(jī)構(gòu)當(dāng)如圖 3-3 所示的四桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)機(jī)構(gòu)從動(dòng)件 CD 上的傳動(dòng)角時(shí)，驅(qū)動(dòng)力 F 的

14、作0用線與力作用點(diǎn) C 的絕對(duì)速度之間的夾角，有效驅(qū)動(dòng)力矩為零，這時(shí)的機(jī)構(gòu)位CV90置成為死點(diǎn)位置。3.2.23.2.2 死點(diǎn)式托爪的幾何尺寸設(shè)計(jì)：死點(diǎn)式托爪的幾何尺寸設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法：位移矩陣法求解求解：Matlab 編程求解設(shè)計(jì)過程如下： 8 / 39圖 3-4 死點(diǎn)式托爪考慮到救撈環(huán)境的復(fù)雜、救援空間的狹小，并避免救撈裝置對(duì)打撈物形成干涉，造成傷害，死點(diǎn)式托爪可從打撈物下方緩慢調(diào)整至打撈狀態(tài)，即托爪出于水平狀態(tài)時(shí)，即可上升進(jìn)行打撈動(dòng)作。托抓機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)容包括以下幾個(gè)方面：機(jī)構(gòu)的類型選擇機(jī)構(gòu)的類型選擇：從安全方面考慮，托爪的機(jī)構(gòu)必須為單自由度機(jī)構(gòu)，另一方面，托爪要求達(dá)到水平的同時(shí)出現(xiàn)

15、“死點(diǎn)” ，所以確定要設(shè)計(jì)一個(gè)會(huì)出現(xiàn)“死點(diǎn)”的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)各桿件的運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)方法選擇機(jī)構(gòu)各桿件的運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)方法選擇：我們所設(shè)計(jì)的死點(diǎn)式托爪是一個(gè)平面四桿機(jī)構(gòu)屬于平面連桿機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)的常用設(shè)計(jì)方法有圖解法和解析法兩種。圖解法是運(yùn)用幾何學(xué)原理求解，比較直觀，但由于我們所要設(shè)計(jì)的死點(diǎn)式托爪機(jī)構(gòu)除了對(duì)機(jī)構(gòu)精確位置有特殊要求之外，還要求出現(xiàn)“死點(diǎn)” ，所以設(shè)計(jì)出來之后還要檢驗(yàn)其是否滿足條件，如果不滿足就需要重新進(jìn)行作圖求解。解析法是通過建立數(shù)學(xué)模型用數(shù)學(xué)解析求解，在求解過程中還需要用到數(shù)值分析、計(jì)算機(jī)編程等知識(shí)。在本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，我們采用平面連桿機(jī)構(gòu)解析法綜合中的位移矩陣法。這是因?yàn)槲灰?/p>

16、矩陣法與運(yùn)動(dòng)分析緊密結(jié)合，應(yīng)用面廣。位移矩陣法的基本思想是：根據(jù)給定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)要求，建立機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型， 9 / 39即設(shè)計(jì)方程，再用計(jì)算機(jī)進(jìn)行求解。利用位移矩陣法進(jìn)行死點(diǎn)式托爪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體步驟如下：（1）如圖建立平面直角坐標(biāo)系，如下圖 3-5 所示，圖 3-5 機(jī)構(gòu)坐標(biāo)圖在連桿上選擇一固定點(diǎn)，以點(diǎn)的坐標(biāo)和連桿的軸線與軸正向之間的夾角來PBCx表示。 （2）確定機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)變量，以銷軸點(diǎn) B、C、D 的坐標(biāo)作為設(shè)計(jì)變量，進(jìn)而可求出各桿件的長(zhǎng)度。（3）根據(jù)機(jī)構(gòu)的活動(dòng)副在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中受到的約束，建立位置約束方程。（4）由設(shè)計(jì)要求給出的精確點(diǎn)或精確位置寫出位移矩陣，并建立中間變量與設(shè)計(jì)變量的位

17、移矩陣方程。（5）利用位移矩陣將位置約束方程中的中間變量消去，導(dǎo)出設(shè)計(jì)變量的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方程。（6）利用 Matlab 進(jìn)行方程的求解。以下是具體的設(shè)計(jì)過程：圖 3-5 所示為死點(diǎn)式托爪機(jī)構(gòu)，取機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)變量為，1111AABBCCxyxyxy、 10 / 39設(shè)計(jì)變量確定之后，機(jī)構(gòu)所有的運(yùn)動(dòng)幾何尺寸都可以確定出來。機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中，動(dòng)鉸鏈點(diǎn) B、C 的運(yùn)動(dòng)約束是：1）從連桿 BC 上看，點(diǎn) B、C 之間的距離保持不變；2）從連架桿 AB 上看，點(diǎn) B 到點(diǎn) A 的距離保持不變。運(yùn)動(dòng)約束 1）將在后面用位移矩陣進(jìn)行討論，運(yùn)動(dòng)約束 2）的數(shù)學(xué)表達(dá)為：222211()()()()BABABiABiAx

18、xyyxxyy2,3,i 根據(jù)救撈空間的嚴(yán)格要求，考慮現(xiàn)實(shí)情況，我們?cè)谶B桿上選定一點(diǎn) P，設(shè)計(jì)要求就是連桿要精確實(shí)現(xiàn)一下三組位置，如表 1 所示：表 1 P 點(diǎn)位置表PixPiyi1i 0150902i 501701353i 1803045連桿從第 1 位置到第 2 位置的位移矩陣為12214512cos45sin4550 150sin45sin45cos45170 150cos45001D連桿從第 1 位置到第 3 位置的位移矩陣為133145 13cos( 45 )sin( 45 )180 150sin( 45 )sin( 45 )cos( 45 )30 150cos( 45 )001D鉸

19、鏈點(diǎn) B 滿足位移矩陣方程：11111BiBBiiBxxyDy從而可得： 11 / 39211cos45sin4550 150sin45BBBxxy211sin45cos45170 150cos45BBByxy311cos( 45 )sin( 45 ) 180 150sin( 45 )BBBxxy211sin( 45 )cos( 45 )30 150cos( 45 )BBByxy代入運(yùn)動(dòng)約束 2）的數(shù)學(xué)表達(dá)得：211(cos45sin4550 150sin45 )BBAxyx2221111(sin45cos45170 150cos45 )()()BBABABAxyyxxyy211(cos( 4

20、5 )sin( 45 ) 180 150sin( 45 )BBAxyx2221111(sin( 45 )cos( 45 )30 150cos( 45 )()()BBABABAxyyxxyy 這兩個(gè)方程共有四個(gè)未知數(shù)，所以可以任意假設(shè)其中的兩個(gè)，根據(jù)11AABBxyxy、我們建立的坐標(biāo)系，取，聯(lián)立這兩個(gè)方程，利用 Matlab0,0,0,200AADDxyxy 求解，程序見附件程序 1，解出。從而托爪 AB 的幾何11112.9836,175.2396BBxy 尺寸為 。2211()()208.5ABBABAlxxyymm運(yùn)動(dòng)約束 1）的數(shù)學(xué)表達(dá)為：2222111111()()()()CBCBC

21、iBCiBxxyyxxyy2,3,i 鉸鏈點(diǎn) C 同樣滿足位移矩陣方程：11111CiCCiiCxxyDy211cos45sin4550 150sin45CCCxxy211sin45cos45170 150cos45CCCyxy311cos( 45 )sin( 45 ) 180 150sin( 45 )CCCxxy211sin( 45 )cos( 45 )30 150cos( 45 )CCCyxy 12 / 39代入運(yùn)動(dòng)約束 1）的數(shù)學(xué)表達(dá)可得：2111(cos45sin4550 150sin45 )CCBxyx2221111111(sin45cos45170 150cos45 )()()CC

22、BCBCBxyyxxyy2111(cos( 45 )sin( 45 ) 180 150sin( 45 )CCBxyx2221111111(sin( 45 )cos( 45 )30 150cos( 45 )()()CCBCBCBxyyxxyy根據(jù)已求出，同樣利用 Matlab 編程求解可得11112.9836,175.2396BBxy ，從而連桿 BC 的幾何尺寸為 1112.3076,70.5878CCxy ，進(jìn)而求連架桿 CD 的幾何尺寸為221111()()149.8BCCBCBlxxyymm2211()()133.0CDCDCDlxxyymm至此，死點(diǎn)式托爪的幾何尺寸就設(shè)計(jì)完畢。第第 4

23、 章章 機(jī)構(gòu)強(qiáng)度校核機(jī)構(gòu)強(qiáng)度校核4.14.1 三桿式托爪三桿式托爪 13 / 39圖 4-1 三桿式托爪平面圖三桿式托爪主要零部件的形狀、尺寸、材料以及各種參數(shù)的確定：三桿式托爪主要零部件的形狀、尺寸、材料以及各種參數(shù)的確定：說明：本設(shè)備的受力危險(xiǎn)零部件發(fā)生在托爪根部（即懸臂梁固定端） 、托爪銷軸、支撐桿及斜拉桿銷軸處，其余部分因受力（含彎、扭矩等）較輕、且截面較大，故無需校核。在三桿式托爪設(shè)計(jì)過程中，在設(shè)計(jì)提升能力為 25Kg 情況下，主要零部件危險(xiǎn)界面的設(shè)計(jì)與校核、計(jì)算歸納如下：4.1.14.1.1 三桿式托爪根部的設(shè)計(jì)與校核三桿式托爪根部的設(shè)計(jì)與校核托爪主要受力為彎矩。按托爪最大長(zhǎng)度 l

24、=200mm、單爪托起最大重量 25Kg(250N)計(jì)(考慮承重不均)，托爪根部（斜拉桿下部）最大彎矩為：W=50000Nmm，由于托爪軸比套管抗彎能力強(qiáng)，故主設(shè)計(jì)套管尺寸。套管材料采用 Q235 普通碳鋼，其屈服極限為 235MPa，取安全系數(shù)，則s1.5SS許用彎應(yīng)力235/1.5=157MPa 。 SSS鋼套管抗彎模量=50000/157=318， /WM3mm 取截面尺寸為大徑 D=15mm,小徑 d=12mm 之鋼套管，其抗彎模量34343(1)0.1 15 1 (12/15) 33732WDmm WW 所設(shè)計(jì)套管抗彎能力足夠，可用，尺寸為大徑 D=15mm,小徑 d=12mm。4.

25、1.24.1.2 三桿式托爪銷軸三桿式托爪銷軸 A A 的設(shè)計(jì)與校核的設(shè)計(jì)與校核托爪銷軸 A 主要受力為剪力。由于銷軸 A 受力和的作用，根據(jù)實(shí)際情況，本文3F4F近似假定托爪的受力主要集中在托爪的中點(diǎn)處。托爪受力簡(jiǎn)圖見下圖 4-2。 14 / 39圖 4-2 托爪受力分析圖托爪受力為，將沿水平和鉛垂方向分解，1250,100,100FN ADmm BDmm2F則2113224sin450sin45cos450AMFABFADFFFFF代入數(shù)值，計(jì)算得：，3111252FFN2125125 2177cos45FNN， “-”號(hào)表示方向與相反，水平向左。42177FFN 4F2F銷軸材料為 Q2

26、35,由于銷軸受剪，取安全系數(shù)，銷軸的許用切應(yīng)力2.5SS。 235942.5SMPaS銷軸所受剪力為222234125( 177)216.5FFFN 取直徑為 5mm 的標(biāo)準(zhǔn)螺栓作為銷軸，則最大剪應(yīng)力，22max34/()4 216.5/(5 )11.03FdMPamax 螺栓抗剪強(qiáng)度足夠，可用，取的標(biāo)準(zhǔn)件銷軸。5dmm4.1.34.1.3 三桿式托爪支撐桿的設(shè)計(jì)和校核三桿式托爪支撐桿的設(shè)計(jì)和校核如圖 4-3 所示，為了打撈之便，取與托爪橫軸之間的夾角為，對(duì) A 點(diǎn)求矩得，2F45，則122250 100100 20AMFADFAEF2125 2177FN 15 / 39圖 4-3 托爪受力

27、分析圖取支撐桿的材料為 Q235 鋼，圓形截面，取安全系數(shù)為，則1.5SS，則支撐桿的最小面積， 235/1.5157MPa2minmin1771 1574FSd，取，從而支撐桿的強(qiáng)度足夠。min1.2ddmm12dmm4.1.44.1.4 支撐桿銷軸支撐桿銷軸 C C 的設(shè)計(jì)與校核的設(shè)計(jì)與校核此軸銷主要受力為剪力。支撐桿受力為，結(jié)合圖 5，由作用力和反作用力得，支撐2F桿銷軸所受剪力與大小相等，方向相反。2F銷軸材料為 Q235,取安全系數(shù)為，2.5SS 235/2.594MPa銷軸截面積，取銷軸直徑為，則其截面積 221771.8894FSmm2dmm，所以此銷軸可用。22min123.1

28、44SmmS4.24.2 死點(diǎn)式托爪死點(diǎn)式托爪托爪的受力危險(xiǎn)零部件發(fā)生在托爪根部（即懸臂梁固定端） 、托爪銷軸、支撐桿，其余部分因受力（含彎、扭矩等）較輕、且截面較大，故無需校核。 16 / 39在死點(diǎn)式托爪設(shè)計(jì)過程中，在設(shè)計(jì)提升能力為 25Kg 情況下，主要零部件危險(xiǎn)界面的設(shè)計(jì)與校核、計(jì)算歸納如下：圖 4-4 死點(diǎn)式托爪平面圖4.2.14.2.1 死點(diǎn)式托爪根部的設(shè)計(jì)與校核死點(diǎn)式托爪根部的設(shè)計(jì)與校核托爪主要受力為彎矩。按托爪最大長(zhǎng)度 l=200mm、單爪托起最大重量 25Kg(250N)計(jì)(考慮承重不均)，托爪根部（斜拉桿下部）最大彎矩為：W=50000Nmm，由于托爪軸比套管抗彎能力強(qiáng)，故

29、主設(shè)計(jì)套管尺寸。套管材料采用 Q235 普通碳鋼，其屈服極限為 235MPa，取安全系數(shù)，則s1.5SS許用彎應(yīng)力235/1.5=157MPa 。 SSS鋼套管抗彎模量=50000/157=318， /WM3mm 取截面尺寸為大徑 D=15mm,小徑 d=12mm 之鋼套管，其抗彎模量34343(1)0.1 15 1 (12/15) 33732WDmm WW 17 / 39 所設(shè)計(jì)套管抗彎能力足夠，可用，尺寸為大徑 D=15mm,小徑 d=12mm。4.2.24.2.2 死點(diǎn)式托爪支撐桿的設(shè)計(jì)和校核死點(diǎn)式托爪支撐桿的設(shè)計(jì)和校核如圖 4-5 所示，為了打撈之便，取與托爪橫軸之間的夾角為，對(duì) A

30、點(diǎn)求矩得，2F45，則122250 100100 20AMFADFAEF2125 2177FN圖 4-5 托爪受力分析圖取支撐桿的材料為 Q235 鋼，圓形截面，取安全系數(shù)為，則1.5SS，則支撐桿的最小面積， 235/1.5157MPa2minmin1771 1574FSd，取，從而支撐桿的強(qiáng)度足夠。min1.2ddmm12dmm4.2.34.2.3 死點(diǎn)式托爪銷軸死點(diǎn)式托爪銷軸 A A 的設(shè)計(jì)與校核的設(shè)計(jì)與校核托爪銷軸 A 主要受力為剪力。由于銷軸 A 受力和的作用，根據(jù)實(shí)際情況，本文3F4F近似假定托爪的受力主要集中在托爪的中點(diǎn)處。托爪受力簡(jiǎn)圖見圖 4-6。 18 / 39圖 4-6 托

31、爪受力分析圖托爪受力為，將沿水平和鉛垂方向分解，1250,100,100FN ADmm BDmm2F則2113224sin450sin45cos450AMFABFADFFFFF代入數(shù)值，計(jì)算得：，3111252FFN2125125 2177cos45FNN， “-”號(hào)表示方向與相反，水平向左。42177FFN 4F2F銷軸材料為 Q235,由于銷軸受剪，取安全系數(shù)，銷軸的許用切應(yīng)力2.5SS。 235942.5SMPaS銷軸所受剪力為222234125( 177)216.5FFFN 取直徑為 5mm 的標(biāo)準(zhǔn)螺栓作為銷軸，則最大剪應(yīng)力，22max34/()4 216.5/(5 )11.03FdM

32、Pamax 螺栓抗剪強(qiáng)度足夠，可用，取的標(biāo)準(zhǔn)件銷軸。5dmm4.2.44.2.4 死點(diǎn)式托爪支撐桿銷軸死點(diǎn)式托爪支撐桿銷軸 C C、D D 的設(shè)計(jì)與校核的設(shè)計(jì)與校核此軸銷主要受力為剪力。支撐桿受力為，結(jié)合圖 7，由作用力和反作用力得，支撐2F 19 / 39桿銷軸所受剪力與大小相等，方向相反。2F銷軸材料為 Q235,取安全系數(shù)為，2.5SS 235/2.594MPa銷軸截面積，取銷軸直徑為，則其截面積 221771.8894FSmm2dmm，所以 2 個(gè)銷軸可用。22min123.144SmmS4.34.3 主要零部件的設(shè)計(jì)尺寸、材料主要零部件的設(shè)計(jì)尺寸、材料4.3.14.3.1 圓盤圓盤設(shè)

33、計(jì)尺寸如圖 4-7 所示為：高60mm，外徑 250mm，臺(tái)階孔徑 150mm，深 50mm，中間通孔徑 40mm，相隔 1200的 3 個(gè)橫桿插孔孔徑 15mm。材料：聚酰胺、尼龍等工程塑料。4.3.4.3.2 2 托爪托爪尺寸：總長(zhǎng) 200mm，以適應(yīng)伸縮的需要；前端敬特殊處理，以減輕對(duì)打撈物的沖頂；爪身尺寸以校核為準(zhǔn)。材料為：木質(zhì)或工程塑料。圖 圖 4-7 圓盤示意圖 20 / 39第第 5 章章 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析與動(dòng)力分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析與動(dòng)力分析5.15.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析就是根據(jù)在機(jī)構(gòu)各構(gòu)件運(yùn)動(dòng)尺寸已確定、且原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（通常原動(dòng)件做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)）已知來確定其他構(gòu)件上

34、某些點(diǎn)的軌跡、位移、速度和加速度（或某些構(gòu)件的位置、角位移、角速度、角加速度）等運(yùn)動(dòng)參數(shù)。為了確定機(jī)構(gòu)工作過程的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能，往往要知道機(jī)構(gòu)構(gòu)件上某些點(diǎn)的速度、加速度及其變化規(guī)律。對(duì)于高速和重載機(jī)械，其運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的慣性力往往很大，因此，在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算、動(dòng)力特性分析和機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)（如機(jī)構(gòu)平衡）時(shí)常需要計(jì)算構(gòu)件慣性力。因而，也就要求首先對(duì)機(jī)構(gòu)的速度和加速度進(jìn)行分析。對(duì)于我們所設(shè)計(jì)的兩個(gè)機(jī)構(gòu)，我們主要對(duì)死點(diǎn)式托爪用解析法進(jìn)行分析，同時(shí)，我們應(yīng)用 ADAMS 軟件進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)模擬，從而繪制某些機(jī)構(gòu)構(gòu)件上某些點(diǎn)的位移、速度及加速度。平面上一個(gè)點(diǎn)的位置可以用該點(diǎn)的兩個(gè)坐標(biāo)表示，運(yùn)用解析法的關(guān)鍵是建立構(gòu)件

35、上一些特殊點(diǎn)的位置方程，從而得到它們速度與加速度的變化規(guī)律，來分析構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)。分析過程如下：圖 5-1 機(jī)構(gòu)坐標(biāo)圖如圖 5-1 中坐標(biāo)所示，以 A 點(diǎn)為原點(diǎn)（0，0） ，在上面 MATLAB 分析中，208.5ABlmm149.8,133.0BCCDlmm lmm 21 / 39，在托爪向上展開的運(yùn)動(dòng)過程中，AB 桿和絲繩連22()191.06ADBCCDABllllmm接，所以 AB 為原動(dòng)件，已知原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)，就是已知 AB 桿繞 A 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的角位置為、1角速度和角加速度，由于 3 個(gè)桿的尺寸約束，、距離不變，所以可寫出11ABlCDlBClB 的位置方程為： (5-1)11cossinB

36、AABBAABxxlyyl其中，AB 桿的角位置為，可立即計(jì)算出來，從而0AAxy208.5ABlmm1,BBxy得到鉸接點(diǎn) B 的位置將式（5-1）對(duì)時(shí)間 t 分別作一次、二次求導(dǎo)，可得到鉸接點(diǎn) B 的速度和加速度方程如下： （5-2）1111sincosBxAxABByAyABvvlvvl其中。0AxAyvv （5-3）2111121111cossinsincosBxAxABABByAyABABaallaall其中，根據(jù)已知的和，由式（5-2）和（5-3）就可以求出鉸接點(diǎn)0AxBxaa11B 的速度和加速度。確定從動(dòng)件 BC 上點(diǎn) B 的運(yùn)動(dòng)之后，必須再確定構(gòu)件 BC 上另一點(diǎn) C，才能確

37、定構(gòu)件BC 桿的運(yùn)動(dòng)，由于運(yùn)動(dòng)尺寸的約束，、的尺寸不變，ABlCDlBCl22()ADBCCDABllll其中，所以即 D，則有 C 點(diǎn)的位置方程如下：0Dx 191.06Dy (0, 191.06) (5-4)2222()()()()BCBCBCCDCDCDxxyylxxyyl 其中由式（5-1）中，可求得，又因?yàn)?，所以，所以由式?-4）,BBxy0Dx Dy 22 / 39可求得。,CCxy 將式（1-4）進(jìn)行整理： (5-5)222222()()()()BCBCBCCDCDCDxxyylxxyyl 對(duì)式（5-5）進(jìn)行對(duì)時(shí)間 t 的一階和二階導(dǎo)數(shù)，可以得到 C 點(diǎn)的速度方程：(5-6)(

38、)()()()()()()()BCBxBCByBCCxBCCyCDCxCDCyCDDxCDDyxxvyyvxxvyyvxxvyyvxxvyyv 其中，已經(jīng)由式（1-2）求出，只有，兩個(gè)未知數(shù)，可求出 C 點(diǎn)的速度。BxvByvCxvCyvC 點(diǎn)的加速度方程為：(5-7)2222()()()()()()()()()()()()BCBxBCByBCCxBCCyCxBxCyByCDCxCDCyCDDxCDDyDxCxDyCyxxayyaxxayyavvvvxxayyaxxayyavvvv 其中只有，兩個(gè)未知數(shù)，即可求出 C 點(diǎn)的加速度。CxaCya 至此，B、C 鉸接點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)都得到確定，BC 桿

39、的運(yùn)動(dòng)得以確定。5.25.2 機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析的主要容是確定實(shí)現(xiàn)設(shè)定的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)所施加于機(jī)構(gòu)上的力，此力被稱為機(jī)構(gòu)的平衡力或平衡力矩。 確定機(jī)構(gòu)的平衡力（或平衡力矩）在工程上具有重要意義?？梢愿鶕?jù)確定出來的平衡力（或平衡力矩）選擇動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，確定機(jī)械裝置的工作能力等。在求解過程中還可以求出機(jī)構(gòu)中各個(gè)運(yùn)動(dòng)副的反力，為零件的強(qiáng)度、剛度設(shè)計(jì)提供依據(jù)?？傊?，機(jī)構(gòu)的動(dòng)力分析對(duì)于了解機(jī)構(gòu)的傳力性能、進(jìn)行驅(qū)動(dòng)裝置的選擇。確定機(jī)械的工作能力等方面都是非常必要的。由于三桿式托爪涉及彈簧，仿真存在困難，所以我們只對(duì)死點(diǎn)式托爪進(jìn)行仿真，將死點(diǎn)式托爪簡(jiǎn)化為一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)，在 ADAMS 中建模并仿真

40、，并輸出仿真曲線，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，分析過程如下： 23 / 39圖 5-2 托爪坐標(biāo)圖如圖 5-2 中坐標(biāo)所示，以 A 點(diǎn)為原點(diǎn)（0，0） ， 其中，1111sincosBxAxABByAyABvvlvvl0AxAyvv從而1111sincosBxABByABvlvl 設(shè)滿足，從而，曲線與正弦曲線類似。11wt11sincosBxABByABvlwtvlwt Bxv利用 ADAMS 軟件進(jìn)行仿真，得到鉸鏈點(diǎn) B 的運(yùn)動(dòng)曲線如圖 5-3 所示： 圖 5-3 鉸鏈點(diǎn) BX 方向的運(yùn)動(dòng)分析 圖 5-4 鉸鏈點(diǎn) BY 方向的運(yùn)動(dòng)分析 1 / 39圖 5-4 鉸鏈點(diǎn) B 的位移曲線 圖 5-5 鉸鏈點(diǎn) B

41、 的速度曲線 圖 5-6 鉸鏈點(diǎn) B 的加速度曲線綜上分析：曲線變化基本與理論分析吻合，所以機(jī)構(gòu)符合設(shè)計(jì)要求。在仿真的過程中，當(dāng)所仿真的四桿機(jī)構(gòu)達(dá)到圖 5-7 示位置時(shí)，ADAMS 的對(duì)話框出現(xiàn)如下信息：ERROR: No convergence was achieved after 25 iterations while solving for the kinematic displacements.ERROR: Simulation failure detectedERROR: No convergence was achieved after 25 iterations while so

42、lving for the kinematic displacements.ERROR: Simulation failure detectedERROR: No convergence was achieved after 25 iterations while solving for 1 / 39 the kinematic displacements.ERROR: Simulation failure detectedERROR: No convergence was achieved after 25 iterations while solving for the kinematic

43、 displacements.ERROR: Simulation failure detected圖 5-7 死點(diǎn)位置 當(dāng)機(jī)構(gòu)到達(dá)死點(diǎn)位置時(shí)，ADAMS 即出現(xiàn)錯(cuò)誤信息，即機(jī)構(gòu)達(dá)到死點(diǎn)位置時(shí)運(yùn)動(dòng)講停止，間接證明了我們利用位移矩陣法設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)尺寸是能夠達(dá)到設(shè)計(jì)功能的。第第 6 章章 機(jī)構(gòu)動(dòng)力設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)動(dòng)力設(shè)計(jì) 由于該裝置與救撈環(huán)境和救撈場(chǎng)所密切相關(guān)，且由救撈人員操作，所以機(jī)構(gòu)的動(dòng)力是由操作人員提供，從而可控式救撈裝置的動(dòng)力是與救撈環(huán)境、救撈場(chǎng)所和操作人員相關(guān)的，并不能給出一個(gè)具有確定規(guī)律的動(dòng)力設(shè)計(jì)，要視現(xiàn)場(chǎng)條件以及操作人員而確定。第第 7 章章 機(jī)構(gòu)建模與機(jī)構(gòu)建模與 VR 展示展示7.17.1 機(jī)

44、構(gòu)建模機(jī)構(gòu)建模7.1.17.1.1 建模工具的選擇建模工具的選擇PTC 公司的 Pro/ENGINEER 經(jīng)過 10 余年的發(fā)展，已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。PTC 的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的多項(xiàng)功能，還包括對(duì)大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。Pro/ENGINEER 還提供了目 2 / 39前所能達(dá)到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。我們選用 Pro/E 進(jìn)行建模，一來可以體驗(yàn) Pro/E 強(qiáng)大的功能，還能夠訓(xùn)練我們的軟件應(yīng)用能力。7.1.27.1.2 各部件的建模各部件的建模圓盤建模：利用拉伸工具和孔特征建立托爪座的圓盤模型，如圖 6-1 所示。圖

45、7-1 圓盤模型圖 托爪建模：利用掃描工具、拉伸工具和孔特征等命令建立托爪的各個(gè)桿件，如圖 7-27-5 所示。 3 / 39圖 7-2 托爪立桿模型圖 圖 7-3 托爪支撐桿 1 模型圖 圖 7-4 托爪支撐桿 2 模型圖圖 7-5 托爪橫桿模型圖7.1.37.1.3 機(jī)構(gòu)的裝配機(jī)構(gòu)的裝配在完成了高位自卸汽車的各個(gè)零件的建模之后，接下來我們對(duì)各個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行裝配，托爪座圓盤與托爪橫桿之間定義為圓柱連接，各個(gè)桿件之間定義為銷釘連接，可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，最后添加材質(zhì)以及進(jìn)行渲染。裝配之后的可控式救撈裝置如 7-6 所示。 4 / 39圖 7-6 可控式救撈裝置渲染圖7.27.2 VR 展示展示7.2.17.

46、2.1VRML 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介VRML（Virtual Reality Modeling Language）即虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言 ，是一種用于建立真實(shí)世界的場(chǎng)景模型或人們虛構(gòu)的 三維世界的場(chǎng)景 建模語(yǔ)言，具有平臺(tái)無關(guān)性。是目前 Internet 上基于 的三維互動(dòng)制作的主流語(yǔ)言 ，本質(zhì)上是一種面向 web，面向?qū)ο蟮娜S造型語(yǔ)言，而且它是一種解釋性語(yǔ)言。VRML 瀏覽器既是插件，又是幫助應(yīng)用程序，還是獨(dú)立運(yùn)行的應(yīng)用程序，它是傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)中同樣也使用的實(shí)時(shí) 3D 著色引擎。這使得 VRML 應(yīng)用從三維建模和動(dòng)畫應(yīng)用中分離出來，在三維建模和動(dòng)畫應(yīng)用中可以預(yù)先對(duì)前方場(chǎng)景進(jìn)行著色，但是沒有選擇方向的自由。V

47、RML 提供了 6+1 度的自由，用戶可以沿著三個(gè)方向移動(dòng)，也可以沿著三個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)還可以建立與其它 3D 空間的超。因此 VRML 是超空間的。7.2.27.2.2 VR 展示展示由于我們所設(shè)計(jì)的可控式救撈裝置與救撈環(huán)境密切相關(guān)，模擬現(xiàn)實(shí)中的救撈環(huán)境存在很大困難，但是為了更好地展示裝置的工作過程，我們選擇VRML 來進(jìn)行可控式救撈裝置的虛擬展示。為了增加虛擬展示的互動(dòng)性，加強(qiáng)人機(jī)交互，我們利用 5 / 39VRML Pad 進(jìn)行編程，編譯 Anchor 節(jié)點(diǎn)和 HUD 節(jié)點(diǎn)（見附件程序 2） ，實(shí)現(xiàn)各工作狀態(tài)間的跳轉(zhuǎn)。經(jīng)過編譯與調(diào)試，我們建立了各工作狀態(tài)的虛擬（VR）場(chǎng)景，增加按鈕，可實(shí)

48、現(xiàn)各狀態(tài)間的跳轉(zhuǎn)。至此，可控式救撈裝置的VR 展示如圖 7-76-10 所示。圖 7-7 可控式救撈裝置初始狀態(tài)圖圖 7-8 裝置到達(dá)打撈物下方 6 / 39圖 7-9 托爪開始動(dòng)作圖 7-10 托爪到達(dá)工作位置向上進(jìn)行打撈 7 / 39結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過將近一個(gè)學(xué)期的努力，從“可控式救撈裝置”項(xiàng)目方案的提出，到托爪機(jī)構(gòu)以及零部件的設(shè)計(jì)、校核，再到可控式救撈裝置的運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力設(shè)計(jì)以及仿真和 VR 展示，我們小組經(jīng)過一次又一次的討論研究和分析比較，可控式救撈裝置的設(shè)計(jì)已基本完成，這凝聚了我們小組兩位成員的心血和汗水。我們從目前社會(huì)上經(jīng)常發(fā)生的不慎墜井、卡在樓體夾縫等突發(fā)事故而救援不及的現(xiàn)象出發(fā)，

49、結(jié)合所學(xué)的機(jī)械原理和機(jī)構(gòu)學(xué)知識(shí)，提出了開發(fā)“可控式救撈裝置”的設(shè)想，并進(jìn)行立項(xiàng)。經(jīng)過最初的討論研究，我們小組提出了整體設(shè)計(jì)方案，接著從 4 種托爪設(shè)計(jì)方案種選擇三桿式托爪和死點(diǎn)式托爪進(jìn)行設(shè)計(jì)、研究，巧妙利用機(jī)構(gòu)學(xué)原理，尤其是死點(diǎn)式托爪，在后期工作中，我們利用機(jī)械原理課程中所學(xué)知識(shí)，對(duì)兩種托爪機(jī)構(gòu)進(jìn)行了科學(xué)的尺寸設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力設(shè)計(jì)，完成了可控式救撈裝置的最終方案設(shè)計(jì)。最后，我們利用 Pro/E、ADMAS 對(duì)簡(jiǎn)化托爪進(jìn)行了模擬仿真，并利用 VRML 對(duì)死點(diǎn)式托爪進(jìn)行了虛擬展示，取得了一些成果。通過這次機(jī)械綜合設(shè)計(jì)，我們發(fā)現(xiàn)了很多問題，看到了自身不足，同時(shí)也收獲了很多東西。1.通過這次綜合設(shè)

50、計(jì)，我們發(fā)現(xiàn)自身對(duì)機(jī)械原理理論知識(shí)的學(xué)習(xí)存在一定的誤區(qū)，尤其在做針對(duì)實(shí)際工程需要的設(shè)計(jì)不能將理論與實(shí)踐融會(huì)貫通，不能靈活運(yùn)用現(xiàn)有的知識(shí)，解決我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中遇到的問題。2.在托爪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案的確定過程中，我們不能綜合運(yùn)用現(xiàn)有知識(shí)，從各方面去分析方案的優(yōu)缺點(diǎn)，確定最合適的設(shè)計(jì)方案。但是，經(jīng)過這次綜合訓(xùn)練，我們的思維得到了很好的鍛煉，通過在設(shè)計(jì)中查閱不同課程、不同學(xué)科的資料，工程意識(shí)也得到了很好的培養(yǎng)。3.通過這次機(jī)械綜合設(shè)計(jì)，我們的創(chuàng)新能力有所提高，更增加了創(chuàng)造的激情，總是希望不斷的改進(jìn)，追求完美。在這次綜合設(shè)計(jì)中，我們還初步熟悉了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本過程，積累了初步的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。4.在這次機(jī)械綜合設(shè)

51、計(jì)中，我們不僅用到了機(jī)械原理和機(jī)構(gòu)學(xué)中的知識(shí)，也用到了各種軟件，如 Matlab、Pro/E、ADAMS 等，還利用虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言進(jìn)行了VR 展示，這讓我們明白機(jī)械綜合設(shè)計(jì)要注重多學(xué)科的交叉，多學(xué)科交叉也是今后機(jī)械設(shè)計(jì)的一個(gè)趨勢(shì)。 8 / 395.最后，通過本次課程設(shè)計(jì)，我們認(rèn)識(shí)到了團(tuán)隊(duì)合作精神的重要，在這次設(shè)計(jì)中，我們組合理分配任務(wù)，并互相幫助，相互協(xié)作，共同合作把團(tuán)隊(duì)任務(wù)做好。同時(shí)在這個(gè)過程中，我們也體會(huì)到了共同努力、追求創(chuàng)新的樂趣，體會(huì)到團(tuán)隊(duì)的重要性。最后，我們要感進(jìn)老師，是他的支持和指導(dǎo)，是他給了我們莫大的支持和幫助，并感進(jìn)老師嚴(yán)格要求，對(duì)我們的中期報(bào)告給予指導(dǎo)，并提出寶貴建議，這才能讓我們圓滿完成這次機(jī)械綜合設(shè)計(jì)。此外，我們還要感給我們的設(shè)計(jì)方案提出很多建議的廖小龍同學(xué)和占貴同學(xué)，使我們的設(shè)計(jì)方案更加合理實(shí)用。真誠(chéng)地感幫助我們的老師和同學(xué)們，這里就不一一致，大家！ 9 / 39參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 進(jìn) 萬朝燕 杜立杰.機(jī)械原理. ：高等教育，2004.；2 策.機(jī)械原理與機(jī)械