轮机交流伺服电机等。考虑到步进电机通过改变脉冲频率来调速。能够快速启动制动，有较强的阻碍偏离稳定的抗力。又由于这里的位置精度要求并不高，而步进电机在机器人无位置反馈的位置控制系统中得到了广泛的应用。这里选定步进电机为驱动电机，考虑到在实际的选择中应考虑到定的裕度。这里选用的是杭州日升生产的永磁感应子式步进电机型号步距角度电压相数电流静转矩空载运行频率转动惯量齿轮齿条传动的校核这里齿轮齿条的传动是按照结构联系上来设计的，故这里对齿轮进行弯曲强度校核接触强度校核。其参数为齿轮直径，齿宽为，模数为，齿数为。前面也对驱动力矩做出估计并给出转速，，。这里参考机械设计里的带式输送机减速器的高级级齿轮传动设计进行校核。由于这里的齿条可以理解为半径无穷大的圆柱齿轮，故不存在疲劳强度是否符合要求，对齿条的强度无需校核，这里只需校核齿轮的弯曲疲劳强度接触疲劳强度。选定齿轮类型精度等级材料这里以直齿圆柱齿轮齿条传动。该焊接机器人速度不高，故选用级精度。由表选择齿轮材料为调质，硬度为，齿条材料为钢调质，硬度为，二者材料硬度差为。按齿面接触强度校核按照公式进行校核确定公式内的各计算数值计算载荷系数根据，级精度，由表查得动载系数由表查得使用系数直齿轮，调质，及。查表的由表查的级精度小齿轮相对支承非对称布置时，将数据带入后得由,计方案选择功率估计电机选择校核。第四章结论对该集装箱波纹板三自由度焊接机器人进行了方案设计，并对机构进行运动学逆解，证明该方案可行，能够满足集装箱波纹板焊接的要求，能够提高在直线段与在波内斜边段的焊缝成形的致性，提高集装箱的生产质量。完成了车体结构设计车体结构方案的比较与选择驱动电机功率的估计计算与选择齿轮齿条传动的接触疲劳强度与弯曲疲劳强度校核。还有摆动关节驱动电机的选择。其它方面车轮与选用导轨的匹配设计，关节间的联接匹配设计。这些都是直接在图纸上设计出来了。查图得故载荷系数。齿宽系数。由表查得材料的弹性影响系数。由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限。由式计算应力循环次数。由图查得接触疲劳系数。计算接触疲劳许用应力取失效概率，安全系数，由式得由于这里是齿轮齿条传动，故可认为传动比计算将上面计算的各项数据带入式得而这里设计该传动的齿轮半径，显然满足接触疲劳强度。按齿根弯曲疲劳强度校核这里按照公式进行校核确定公式内各计算数值由图查得齿轮的弯曲疲劳强度极限由图查得弯曲疲劳寿命系数计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，由式得计算载荷系数查取齿形系数由表查得查取应力校正系数由表可查的得计算而这里设计的是，显然满足弯曲疲劳强度，故校核结果符合要求。结论综上，所设计的齿轮参数符合要求，校核完毕。摆动关节电机选择考虑到摆动关节的实际情况，对电机的要求质量轻，体积小，频繁的正反转，换向性能好，较好的运动控制精度，功率为二十多瓦。故这里选择直流伺服电机中的印刷绕组直流永磁式。该类型直流伺服电机又称盘式电机，有特点快速响应性能好可以频繁的起动制动正反转工作转子无铁损，效率高换向性能好寿命长负载变化时转速变化率小，输出力矩平稳。这里选择的型号是组合体系电机功率为行星轮减速箱传动比约为编码器。本章小结这里主要是进行了车体结构设位移分析速度分析及加速度分析。根据机器人各个关节变量的值，便可计算出机器人末端的位姿方程，称为机器人的运动学分析正向运动学反之，为了使机器人所握工具相对参考系的位置满足给定的要求，计算相应的关节变量，这过程称为运动学逆解。从工程应用的角度来看，运动学逆解往往更加重要，它是机器人运动规划和轨迹控制的基础。在该课题里，很显然这里是已知末端执行器端点焊枪的位移，速度及焊枪与焊缝间的夹角关系，来求三个关节的协调运动，即三个关节的运动规律，故为运动学逆解。运动学分析数学基础其次变换变换齐次坐标将直角坐标系中坐标轴上的单元格的量值作为第四个元素，用有四个数所组成的列向量来表示前述三维空间的直角坐标的点,它们的关系为则,称为三维空间点的齐次坐标。这里所建立的直角坐标系的坐标轴上的单元格的量值，故,为三维空间点。齐次变换对于任意齐次变换，可以将其分解为式表示活动坐标系在参考系中的方向余旋阵，即坐标变换中的旋转量而式表示活动坐标系原点在参考系中的位置，即坐标变换中的平移量。特殊情况有平移变换和旋转变换平移变换旋转变换,变换方程的建立机构运动原理图三自由度焊接机器人运动简图俯视图如图所示，机器人采用三个运动关节左右平移的焊接机器人本体，前后平移的十字滑块和做旋转运动的末端效应器。通过三个关节之间的协调运动，来保证末端效应器的姿态发生变化时，焊接速度保持不变，焊枪与焊缝间的夹角保持垂直关系，来做到直线段与波内斜边段焊缝成形的致。运动学模型此处省略字图移动效率高点，精度要求并不是很高，。故可从表可选择出方案作为该小车的设计结构方案。小车驱动电机功率的确定电机功率的估计根据机器人的重量小车运行速度轮胎直径来确定驱动电机的功率。假定小车在轨道上行走，不考虑小车行驶中的空气阻力，分析小车的受力情况，以便估计小车所需的驱动力矩。此时，应把轮胎看成个弹性体来考虑。前面也提到了，在这里，由于电机的驱动是通过齿轮齿条的啮合来驱动，故该小车的四轮都为从动轮。这里先分析车轮的受力情况图车轮受力简图假设在运动过程中，轮子做纯滚动。设小车运动时的加速度为，相应的车轮角加速度为。根据可推得其中为小车速度，为车轮角速度，为车轮的半径。图画出了该小车的车轮在运动过程中的受力简图，图中车轮上的载荷，车轮的质量，地面对车轮的法向反作用力，为车轮的切向反作用力，车轮轴的车的推提力分析及强度校核经过机构简化分析，取其个面进行分析，受力情况如图所示其中，为人体重力取人体质量为对杆件进行强度和刚度校核。图强度校核杆件横截面上的工作应力其中为不锈钢管的横截面积，为图钢管的许用应力为通过计算，可知，满足强度要求。刚度校核对机构做极端假设，以构件的上半部分为研究对象，其受力情况如图所示并简化为均布载荷的悬臂梁结构进行刚度校核，如图所示。图其中，，为每根杆长方面使用次数很少，另方面花费较高。因此，发生突发性灾难后，很多人不能得到及时的救援，尤其是住所的安置，成为个棘手的问题。该多功能避难帐篷的设计，正是分析了大众的心理，将灾难救援意识与日常生活中使用的物品巧妙地结合和设计，定程度上解决了救援救灾的及时性问题。综合以上四个创新点，多功能避难帐篷不同于以往的救灾帐篷庞大的体积推广应用不广泛，往往在突发性事件到来时不能及时的给受灾者提供避难场所，使用有较大的局限性。综合传统救援帐篷的优点和缺陷，设计这款便携式救援帐篷，巧妙的结构设计，极大地推广了其应用范围，最大化的融入日常生活，在灾难来临时，能第时间提供避难场所。此创新实例的思维属于动态思维，所用到的创造原理是综合创造原理，用到的创新技术是联想类比法。机械创新设计作业班级机自专升本姓名王玉鹏学号考虑到钻孔对钢管需用弯曲正应力的削弱，取可知，满足刚度要求。通过极限假设的刚度校核，可知满足该极限假设的情况下，构件的刚度足够满足使用需求。图通过以上校核，可知所选材料满足强度和刚度要求，可以投入使用和加工生产。创新点及应用便于携带，节省空间。椅子收起来整体效果如图所示，其中图为椅子装袋后的效果，图为椅子收起来的外观框架效果。图图多功能设计，节省资源。满足了大众消费的多功能需求，将救援救灾意识融入日常生活的产品之中，实现产品的使用价值。成本较低，可以实现普通家庭的配备。现有帐篷的使用率较低，但是价格昂贵，仅在露营或其他紧急情况下使用，性价比不高。该多功能避难帐篷的设计，在平时可以作为椅子来使用，且携带方便。要作为帐篷使用时，只需经过简单的拆装，就可以实现椅子到帐篷的转化。组装好的帐篷使用方便，空间上可以满足个普通成年人的使用需求。及时性。经历过地震等突发性灾难的人们都会有种体会，就是在灾难发生后才会感觉到日常生活中准备避难设备的必要性。但是往往人们不会付诸行动，层次的认识，无法形成个完整的理论去指导创新实践。创新设计过程设计多学科，多种技术，如何将设计相关知识组织起来，满足设计主体对知识的需求是今后研究的重点。设计理论研究与设计工具开发存在严重脱节。总之，只要我们努力开展上述研究并取得实际成果，只要我们努力适应机械产品的创新需要，面向世纪的机械设计将会以崭新的面貌成为机械工业发展强大的基础，将会太大推动机械产品创新设计的发展。二多功能帐篷设计说明书研制背景及意义近些年，帐篷作为户外和救灾的必需用品，现有的帐篷存在着成本高体量重运输不方便等明显缺点，针对这种情况，设计这款实用新型的家庭用多功能帐篷，旨轮机交流伺服电机等。考虑到步进电机通过改变脉冲频率来调速。能够快速启动制动，有较强的阻碍偏离稳定的抗力。又由于这里的位置精度要求并不高，而步进电机在机器人无位置反馈的位置控制系统中得到了广泛的应用。这里选定步进电机为驱动电机，考虑到在实际的选择中应考虑到定的裕度。这里选用的是杭州日升生产的永磁感应子式步进电机型号步距角度电压相数电流静转矩空载运行频率转动惯量齿轮齿条传动的校核这里齿轮齿条的传动是按照结构联系上来设计的，故这里对齿轮进行弯曲强度校核接触强度校核。其参数为齿轮直径，齿宽为，模数为，齿数为。前面也对驱动力矩做出估计并给出转速，，。这里参考机械设计里的带式输送机减速器的高级级齿轮传动设计进行校核。由于这里的齿条可以理解为半径无穷大的圆柱齿轮，故不存在疲劳强度是否符合要求，对齿条的强度无需校核，这里只需校核齿轮的弯曲疲劳强度接触疲劳强度。选定齿轮类型精度等级材料这里以直齿圆柱齿轮齿条传动。该焊接机器人速度不高，故选用级精度。由表选择齿轮材料为调质，硬度为，齿条材料为钢调质，硬度为，二者材料硬度差为。按齿面接触强度校核按照公式进行校核确定公式内的各计算数值计算载荷系数根据，级精度，由表查得动载系数由表查得使用系数直齿轮，调质，及。查表的由表查的级精度小齿轮相对支承非对称布置时，将数据带入后得由,计方案选择功率估计电机选择校核。第四章结论对该集装箱波纹板三自由度焊接机器人进行了方案设计，并对机构进行运动学逆解，证明该方案可行，能够满足集装箱波纹板焊接的要求，能够提高在直线段与在波内斜边段的焊缝成形的致性，提高集装箱的生产质量。完成了车体结构设计车体结构方案的比较与选择驱动电机功率的估计计算与选择齿轮齿条传动的接触疲劳强度与弯曲疲劳强度校核。还有摆动关节驱动电机的选择。其它方面车轮与选用导轨的匹配设计，关节间的联接匹配设计。这些都是直接在图纸上设计出来了。查图得故载荷系数。齿宽系数。由表查得材料的弹性影响系数。由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限。由式计算应力循环次数。由图查得接触疲劳系数。计算接触疲劳许用应力取失效概率，安全系数，由式得由于这里是齿轮齿条传动，故可认为传动比计算将上面计算的各项数据带入式得而这里设计该传动的齿轮半径，显然满足接触疲劳强度。按齿根弯曲疲劳强度校核这里按照公式进行校核确定公式内各计算数值由图查得齿轮的弯曲疲劳强度极限由图查得弯曲疲劳寿命系数计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，由式得计算载荷系数查取齿形系数由表查得查取应力校正系数由表可查的得计算而这里设计的是，显然满足弯曲疲劳强度，故校核结果符合要求。结论综上，所设计的齿轮参数符合要求，校核完毕。摆动关节电机选择考虑到摆动关节的实