机构创新实例机械系统创新实例ppt课件

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1、第八章机构创新实例第八章机构创新实例第一节活齿减速带轮机构第一节活齿减速带轮机构 1、概述、概述 带传动和行星传动是机械传动的根底传动元带传动和行星传动是机械传动的根底传动元件，它们的传动性能不同：带传动构造简单、传件，它们的传动性能不同：带传动构造简单、传动平稳、造价低廉、不需光滑、能缓和冲击和过动平稳、造价低廉、不需光滑、能缓和冲击和过载打滑、噪声小；行星传动构造紧凑、传动比大、载打滑、噪声小；行星传动构造紧凑、传动比大、传动效率高、承载才干强。将带传动和行星传动传动效率高、承载才干强。将带传动和行星传动组合起来，在不添加带轮外廓尺寸的条件下，研组合起来，在不添加带轮外廓尺寸的条件下，研制

2、出具有两种传动综合优良性能的行星减速带轮，制出具有两种传动综合优良性能的行星减速带轮，是开发高性能传动元件的重要课题。是开发高性能传动元件的重要课题。2.原始机构选择 行星传动的选择外激波摆动活齿传动。组成构造及传动原理 如图71所示为外激波摆动活齿传动的构造模型和传动原理图。外激波摆动活齿传动是由三部分组成：外激波器H由内轮廓偏心套和转臂滚针轴承组成；活齿轮G是由活齿架和一组摆动活齿组成，相当于内齿行星轮，活齿架为具有等分驻齿槽的筒状构件，与机架固联或与输出轴固联；中心轮K为外齿轮，齿形为摆动活齿几何中心运动轨迹的内等距线，与输出轴固联或与机架固联。图71外激波摆动活齿传动的构造模型和传动原

3、理图 传动比计算。外齿中心轮的齿形综合。外激波摆动活齿传动的优缺陷。带传动的选择 带传动由带轮、带和支承件组成。利用张紧在带轮上的带和带轮间的摩擦力来传送运动和动力。带传动的优点是构造简单、传动平稳、能缓和冲击和过载打滑，缺陷是传动比较小且不准确，且在构造上从动带轮占据的空间没有充分利用。3.活齿减速带轮的构成 由外激波摆动活齿传动与带传动机构的从动带轮合二为一构成的行星减速带轮，是一种新型减速安装。它具有带传动可靠性高、减振才干强等优点，又坚持了摆动活齿传动无W输出机构带来的一系列优点，并胜利地抑制了外激波摆动活齿传动外激波器尺寸大带来的动平衡性能差的缺陷。带轮与外激波器的组合 带轮激波器使

4、绕固定轴传动的带轮成为外激波器的一部分 卸荷带轮设计 第二节同轨迹连杆机构第二节同轨迹连杆机构同轨迹四连杆机构是指自在度 F一样、输入构件的运动规律一样、输出构件上的一点轨迹一样的一组连杆机构，但这组连杆机构的运动学尺寸不同，所以其受力形状、动态性能有宏大差别。因此，同轨迹连杆机构的构成方法是机构创新设计的重要方法之一。构成同轨迹连杆机构的罗伯特契贝谢夫定理是由美国数学家萨姆尔罗伯特于1875年和俄国学者契贝谢夫于1878年分别发现的，因此称为“罗伯特契贝谢夫定理。该定理的内容是：由一个四杆铰链机构发生的一条连杆曲线，还可以由另外两个四杆铰链机构发生出来。或表述为同一连杆曲线，可以用三个不同的

5、机构来实现。1.1.连杆点连杆点K K位于连杆两铰链连线上的同迹连杆机构位于连杆两铰链连线上的同迹连杆机构图形缩放原理如以下图72a所示为一平行四边形机构，由平行四边形OBKD与机架在O点铰接而成。A点为BK杆延伸线上的一点。衔接AO得交点C。当A点沿恣意给定轨迹运动时，C点将给出与A点类似但减少了的轨迹。AO除以CO与AB除以KB的值是相等的为常数m射线定理。当此四边形作为一刚体绕O转动一角度时，A点转到A，按射线定理有AA与CC的比值与AO与CO的比例等于常数m。A点的一切运动都是这两部分运动的合成。因此C点的运动是以减少的比例模拟A点的运动，反之亦然。第一个同迹连杆机构设计如图72b所示

6、，在原始机构上作平行四边形导引机构BODK。曲柄C0CDO为所示的第一个同迹连杆机构，K为连杆CD延伸线上的点。所示曲柄拉摇杆机构的尺寸，如图中下面的公式。第二个同迹连杆机构设计如图72c所示，在原始机构上作平行四边形导引机构A0AKE。双摇杆机构A0EFCO为所求的第二个同迹连杆机构。第三个同迹连杆机构设计如图72d所示，CO是两具同迹连杆机构中共同的新机架的固定铰链点，机架的三个固定铰链点A0与O，A0与CO，O与CO。2.2.恣意连杆点恣意连杆点 K K的同迹连杆机构的同迹连杆机构在图73a中，四杆机构A0A1B1B0为A1B1上有附加连杆点K的原始机构。由罗伯特契贝谢夫定理决议的另两个

7、四杆机构为A0A2C2C0和B0B3C3C0。在这3个同迹连杆机构中有四个类似三角形；有三个不同的平行四边形。获得两个同迹连杆机构尺寸的A凯莱作图法：想象73a中机架铰链A0、B0、C0没有结牢，随后拉动A0、B0、C0相互脱开，直到各个连杆机构的曲柄、连杆和从动件构成一条直线，便得到图73b，后者的机架间隔不等于前者，但两图中一切活动构件的长度是正确的，一切的角度也是正确的。对于任一给定的带连杆点的铰链四杆机构，都可以作出如图73b这样一个图形而获得它的另外两个同迹连杆机构的尺寸。图73图74的左上图就不能用A凯莱作图法，由于三个连杆机构紧缩成一条直线。把O1ABO2作为一个原始机构，为了找

8、到连杆AB延伸线上K点的同轨迹机构，在机架O1O2 的延伸线上作O3，使O1O2：O2O3AB：BK，然后，依次作三个平行四边形。于是得到了同迹四杆机构 O2O3B2C2，C2B2延伸线上点K与原始机构中的K点轨迹一样。图74的左上的a、b两图是描画同一连杆曲线的四杆机构和六杆机构。还可求出另两个同迹六杆机构，如图74的下面两图。图743.3.运用实例运用实例图75是车轮六杆悬挂安装。第三节新型内燃机的开发第三节新型内燃机的开发1.1.往复式内燃机的技术矛盾：往复式内燃机的技术矛盾：任务机构及气阀控制机构组成复杂，零件多。曲任务机构及气阀控制机构组成复杂，零件多。曲轴等零件构造复杂、工艺性差。

9、轴等零件构造复杂、工艺性差。机构运动惯性力大，因此增大轴承惯性载荷，使机构运动惯性力大，因此增大轴承惯性载荷，使系统不平衡产生振动，也限制了输出轴转速的系统不平衡产生振动，也限制了输出轴转速的提高。提高。曲轴回转两周才又一次动力输出，效率低。曲轴回转两周才又一次动力输出，效率低。2.2.无曲轴式活塞发动机无曲轴式活塞发动机构造创新：利用机构等效代换原理。以反凸轮机构代复构造创新：利用机构等效代换原理。以反凸轮机构代复原发动机的曲柄滑块机构。使零件减少，构造简单，本原发动机的曲柄滑块机构。使零件减少，构造简单，本钱降低。钱降低。运动原理：活塞往复运动，由推杆端部的滑块在凸轮槽运动原理：活塞往复运

10、动，由推杆端部的滑块在凸轮槽中滑动致使凸轮转动，再经输出轴输出转矩。中滑动致使凸轮转动，再经输出轴输出转矩。性能特点：系统中不需求飞轮，转动平稳；经过改动凸性能特点：系统中不需求飞轮，转动平稳；经过改动凸轮轮廓外形可以改动输出轴转速，到达减速增矩的目的。轮轮廓外形可以改动输出轴转速，到达减速增矩的目的。运用：重型机械、船舶、建筑机械等。运用：重型机械、船舶、建筑机械等。3.3.旋转式内燃发动机旋转式内燃发动机直接将燃料的动力转化为回转运动输出直接将燃料的动力转化为回转运动输出组成情况：椭圆形汽缸，三角形转子转子的内孔上有齿，外齿轮，组成情况：椭圆形汽缸，三角形转子转子的内孔上有齿，外齿轮，吸气

11、口，排气口，火花塞。吸气口，排气口，火花塞。任务原理：吸气、紧缩、燃爆、排气。随着这四个物理功能致使三角形任务原理：吸气、紧缩、燃爆、排气。随着这四个物理功能致使三角形转子与椭圆汽缸之间的空腔体积发生变化，那么转子进展转动。转子与椭圆汽缸之间的空腔体积发生变化，那么转子进展转动。性能特点：构造简单，零件数量比往复发动机少性能特点：构造简单，零件数量比往复发动机少40%40%，体积减少，体积减少50%50%，分，分量下降量下降1/21/2到到2/32/3；但存在汽缸上产生振纹的问题。其缘由是与密封片的；但存在汽缸上产生振纹的问题。其缘由是与密封片的资料与外形有关。资料与外形有关。运动设计：三角转

12、子相当于行星内齿轮运动设计：三角转子相当于行星内齿轮2 2，系杆，系杆H H是发动机的输出轴，是发动机的输出轴，1 1为为中心轮，并且：中心轮，并且：z2/z1=1.5,z2/z1=1.5,那么：那么：nH/n2=3 nH/n2=3。见下页图。见下页图。12H3AAAABBBB第四节联轴器的创新设计第四节联轴器的创新设计1.1.联轴器的分类联轴器的分类根据联轴器能否补偿两轴位移的偏移，能否根据联轴器能否补偿两轴位移的偏移，能否具有弹性元件，可作图具有弹性元件，可作图7 79 9所示的分类。下面经所示的分类。下面经过对机床行业对联轴器的需求情况和开展趋势的过对机床行业对联轴器的需求情况和开展趋势

13、的分析，仅对可移式联轴器进展开发创新设计。分析，仅对可移式联轴器进展开发创新设计。从系统构造及对现有可移式联轴器进展笼统从系统构造及对现有可移式联轴器进展笼统分析，可知联轴器总功能为联接两轴并传送扭矩分析，可知联轴器总功能为联接两轴并传送扭矩T T及转速及转速n n；分功能为联接功能、传送功能、补偿调；分功能为联接功能、传送功能、补偿调理功能、光滑密封功能、吸震缓冲功能、维修再理功能、光滑密封功能、吸震缓冲功能、维修再生功能等。生功能等。2.2.创新构思创新构思任务原理的创新构思任务原理的创新构思 利用机械设计方法学根本原理将联轴器的主要分功能利用机械设计方法学根本原理将联轴器的主要分功能作为

14、可变元素，运用各种发明技法对可变元素进展变化，作为可变元素，运用各种发明技法对可变元素进展变化，列出形状矩阵表，从表中组合，获得新方案。确定元素为：列出形状矩阵表，从表中组合，获得新方案。确定元素为：A A联接功能；联接功能；B B传送功能；传送功能；C C补偿调理功能，运用智力补偿调理功能，运用智力鼓励法、类似类比法等发明技法，对可变元素进展变化，鼓励法、类似类比法等发明技法，对可变元素进展变化，分析如下：分析如下：实现联接的作用效应有形联接、力联接、化学分子联接实现联接的作用效应有形联接、力联接、化学分子联接等。联接性质：刚性、弹性。等。联接性质：刚性、弹性。实现传送功能。作用效应有：摩擦

15、效应、啮合效应、磁实现传送功能。作用效应有：摩擦效应、啮合效应、磁效应、粘附效应等。措施有：齿轮传动、带传动、摩擦轮效应、粘附效应等。措施有：齿轮传动、带传动、摩擦轮传动、链传动、液压传动、蜗杆传动等。传动、链传动、液压传动、蜗杆传动等。实现补偿调理功能。作用效应：构件相对运动、构件变形等。措施：添加元件的活动度，参与中间元件、添加弹性元件等构造创新构思 将构造中完成主要功能的主要零件的主要外表功能面进展变型，功能面变形的主要参数是外形、大小、位置、顺序、资料。联轴器的主要功能面是左、右联轴器和中间元件的配合面。变化可变元素，将任务原理和构造中的可变元素的变化列成形状矩阵表，见图710及图71

16、1上图。新型联轴器构思实际上从图710中组合构思，可获得多种联轴器方案。其中有多种是可行的方案，包括现有的联轴器方案和具有创新原理构造的联轴器方案，举例阐明如图711以下图所示的一款新构造的联轴器，还有图712所示的上、下两款不同的新款构造的联轴器。图710图711图712第五节过载维护安装的机械构造设计第五节过载维护安装的机械构造设计1.偏心轮连杆机构图713所示的偏心轮连杆机构。自动轮1经过偏心轮2驱动连杆头3。连杆4将运动传送给摇臂5，从而驱动从动轴6。要求设计一个功能可靠、制造方便的过载维护安装，它可使得当从动轴过载时，连杆机构的运动和力的传送中断，但自动轴仍可继续运转。此外，要求过载

17、中断以后，该安装容易恢复到先前形状。过载精度为3%，自动轴转速50r/min，转矩400Nm，消费批量2台。2.2.过载维护安装的设计过载维护安装的设计在以上偏心轮中设计过载维护安装的设计方案有许多。从功能构造层次上看，可将过载维护安装安顿在不同的构件上，比如可以安顿在自动轴上、连杆铰链、从动轴上。这里只讨论过载维护安装安顿于自动轴的情况。从物理原理层次上看，有机械式、电动式、液压式、气压式和电磁式等多种方式，这里只讨论简单的机械式。虽然如此限制设计方案空间，但经过功能分析，仍可得到8种根本构造方案见图714。图714以可靠的功能，方便装配、调理，较少的磨损和较低的噪声等为评判规范，从上述8个

18、能够性方案中优选出图714d、f、h所示3种较好的构造方案。以此3种方案作为根本构造，运用变元法，对每个根本构造再作变化，又可得到8种构造设计新方案如图715。上述过载维护安装的16种构造方案从物理原理的角度看，不外乎是变形和摩擦两种，绝大部分的差别仅仅是构造细节上的差别。图715c上在16个方案中是最正确构造设计，但经过变元法，仍可继续改良，如图715下a-e五个构造。图715第九章第九章 机械系统创新实例机械系统创新实例 9.1 机器人的研制机器人的研制 9.2 自行车的演化与开展自行车的演化与开展9.1 机器人的研制机器人的研制1.机器人简介机器人简介机器人是20世纪中后期开展起来的一个

19、跨学科的高科技产品，它涉及到机构运动学、动力学、传感、控制、驱动、资料、人工智能等多门学科，已构成机器人工程这一专门研讨领域。机器人的“生长过程就是计算机、传感器、和各种机构等系统的发明、改良与综合配置的过程。1机器人的机器人的“大脑大脑机器人的“大脑就是计算机，或称电脑。如今广为运用的电脑属于具有逻辑思想才干的计算机，也就是说目前机器人的大脑仅具有逻辑思想才干。但如今关于笼统思想才干的计算机研制曾经有所突破，即被称为神经计算机。假设机器人采用了具有逻辑思想和笼统思想的两种计算机，其大脑就会像人一样产生灵感、直觉和感情，就会成为高级智能机器人。2机器人的手臂和手机器人的手臂和手机器人的手和手臂

20、是机器人最早开展部位。它虽然没有人手灵敏，但开展趋势其功能却会超越人手。因其手指可以设计成恣意指数；其手臂可以设计成恣意长度或节数；握力和臂力也可以根据实践要求进展设计；触觉与乖巧性也在不断提高。如今曾经研制出三指九关节乖巧手，它可完成复杂、精细的装配，进展细微的操作。3机器人的行走机器人的行走机器人的行走方式有轮式、履带式和步行式。前两种适宜较好路面，而后一种适宜较差路面。为顺应各种情况，可采用几种方式并行。机器人虽处于学步阶段，但已显示出超越人的行走才干的特征。它可以在垂直平面上，天花板上行走。当然这种在壁面上行走要具备吸附功能与挪动功能，目前吸附多采用真空吸附与电磁吸附。我国哈尔滨科技大

21、学研制了一种永磁吸附轮、履带复合式挪动机构。4机器人的眼睛机器人的眼睛研讨机器人的眼睛有两种方法：研讨机器人的眼睛有两种方法：用摄像机输入图像，然后用计算机软件进展图用摄像机输入图像，然后用计算机软件进展图像像识别与分析；识别与分析；建立模拟生物眼系统，这是与神经计算机相配建立模拟生物眼系统，这是与神经计算机相配合合的视觉系统。硅视网膜是新型机器眼，硅视网的视觉系统。硅视网膜是新型机器眼，硅视网膜膜由一系列光学传感器组成，每个传感器覆盖一由一系列光学传感器组成，每个传感器覆盖一小小部分图像区，其功能与人眼的功能非常类似。部分图像区，其功能与人眼的功能非常类似。5机器人的鼻子机器人的鼻子嗅觉研讨

22、难度较大，因它不仅与探测的化学组成有关，还与环境有关，而环境是随时变化的。但近几年已有所突破，如今开发的鼻子是依托以电子芯片为根底的大量聚合物来鉴别各种气味，并给出数字显示的结果。它对每种气味都会产生独特的“鉴别图谱，并以此作为判别各种气味的根据，而不用分析其化学成分。2.工业机器人概述工业机器人概述1工业机器人的组成2工业机器人的构造特点3工业机器人的根本参数及其特性4工业机器人的坐标方式5工业机器人关节6工业机器人传动元件1工业机器人的组成机械系统机械系统机械系统又称为操作系统，是工业机器人的执行机构。可分为基座、腰部、臂部、腕部、和手部末端。分析时可简化为连杆与关节。末端即手部是直接参与

23、任务部分，可以运用各种夹持器，也可以用各种工具，如焊枪、喷头等。任务不仅要求末端到达指定的位置，还要求具有正确的方向 控制系统控制系统控制系统由计算机组成，普通分为两个部分：一部分是控制计算机，他在系统软件的支持下，实现对运用软件的编译，相邻基点的差补运算，各点的运动学动力学综合，对操作及作业对象的信息采集处置，以及对整个系统的缺点检测诊断和预告。另一部分是伺服控制器，他接受位移、速度及驱动的指令，实现对臂杆的加速和闭环伺服控制。驱动系统驱动系统包括驱动器和传动系统：包括驱动器和传动系统：驱动器：电机驱动直流伺服电机、驱动器：电机驱动直流伺服电机、交流伺服电机、交流伺服电机、步进电机；液压气动

24、驱动。步进电机；液压气动驱动。传动系统：机器人对传动系统要求具有构造紧凑，体传动系统：机器人对传动系统要求具有构造紧凑，体积小，质量轻，无间隙，反响快的特点。传动机构种类很积小，质量轻，无间隙，反响快的特点。传动机构种类很多，安性能可分为：固定速比式和无极变速式；按运动方多，安性能可分为：固定速比式和无极变速式；按运动方式可分为：回转式可分为：回转回转，回转回转，回转直线，直线直线，直线回转，回转，直线直线直线。直线。现代机器人除以上三大部分外，还应包括智能系统，现代机器人除以上三大部分外，还应包括智能系统，它由感知和决策两部分组成。前者主要是传感器组，后者它由感知和决策两部分组成。前者主要是

25、传感器组，后者靠运转软件实现。靠运转软件实现。2工业机器人的构造特点工业机器人的构造特点 工业机器人的操作机可以简化为开式连杆工业机器人的操作机可以简化为开式连杆机构机构操作机的构造刚度差。由于连杆系末端是无法加以支承的，操作机的构造刚度差。由于连杆系末端是无法加以支承的，并且随连杆系在空间位姿的变化而变化。并且随连杆系在空间位姿的变化而变化。操作机的运动灵敏。由于每个连杆都具有独立的驱动器，各操作机的运动灵敏。由于每个连杆都具有独立的驱动器，各连杆之间的运动各自独立，互不约束。连杆之间的运动各自独立，互不约束。对传动系统的刚度、间隙和运动精度要求高。由于连杆的控对传动系统的刚度、间隙和运动精

26、度要求高。由于连杆的控制属于伺服控制型，连杆驱动转矩的瞬态过程的变化是非常制属于伺服控制型，连杆驱动转矩的瞬态过程的变化是非常复杂的，并且与执行件反响信号有关。复杂的，并且与执行件反响信号有关。极容易发生振动与不稳定景象。由于连杆的受力形状、刚度极容易发生振动与不稳定景象。由于连杆的受力形状、刚度条件、和动态性能都随位姿的变化而变化。条件、和动态性能都随位姿的变化而变化。机器人性能良好的表达机器人性能良好的表达抓重抓重/自重尽量大。人类：手臂质量为自重尽量大。人类：手臂质量为49kg49kg，抓重为，抓重为1525kg1525kg，那么抓重，那么抓重/自重自重=34=34。但机器人：。但机器人

27、：抓重抓重/自重自重=1/20=1/20构造静态刚度尽能够好。有利于提高末端的定位精度，对构造静态刚度尽能够好。有利于提高末端的定位精度，对编程轨迹的跟踪精度，降低对控制系统的要求与造价等。编程轨迹的跟踪精度，降低对控制系统的要求与造价等。尽量提高系统的固有频率和改善系统的动态性能。其目的尽量提高系统的固有频率和改善系统的动态性能。其目的在于避开机器人的任务频率，有利于系统的稳定。在于避开机器人的任务频率，有利于系统的稳定。3 3工业机器人的根本参数及其特性工业机器人的根本参数及其特性任务空间任务空间:指机器人臂杆特定部位在一定条件下所能指机器人臂杆特定部位在一定条件下所能到达空间位置的集合。

28、到达空间位置的集合。自在度：自在度：F=fi F=fi 式中式中fifi为每个关节的自在度，末为每个关节的自在度，末端自在度不计普通工业用机器人具有端自在度不计普通工业用机器人具有4 4至至6 6个自在个自在度。当自在度添加到超越末端定位需求时，便出现度。当自在度添加到超越末端定位需求时，便出现了冗余自在度。冗余自在度的存在添加了任务的灵了冗余自在度。冗余自在度的存在添加了任务的灵敏性，但也添加了编成的难度，并使机器的构造刚敏性，但也添加了编成的难度，并使机器的构造刚度与运动精度下降。下页图例度与运动精度下降。下页图例具有冗余自在度的操作机构的运用有效负载：指操作机在任务时臂端能够搬运物有效负

29、载：指操作机在任务时臂端能够搬运物体的分量或所能接受的力及转矩。机器人的有体的分量或所能接受的力及转矩。机器人的有效负载除遭到驱动功率的限制外，还遭到资料、效负载除遭到驱动功率的限制外，还遭到资料、环境、运动参数如速度、加速度及其方向环境、运动参数如速度、加速度及其方向的限制。如下页图示的加拿大手臂，用于航天的限制。如下页图示的加拿大手臂，用于航天飞机上的机器人，额定搬运质量为飞机上的机器人，额定搬运质量为14500kg，在运动速度较低情况下能到达在运动速度较低情况下能到达29500kg。然。然而，这种负荷才干只需在太空中失重条件下才而，这种负荷才干只需在太空中失重条件下才有能够到达。在地球上

30、，该手臂本身分量达有能够到达。在地球上，该手臂本身分量达410kg，连自重引起的臂杆变形都无法接受。，连自重引起的臂杆变形都无法接受。运动精度：机器人机械系统精度涉及位置精度、反复运动精度：机器人机械系统精度涉及位置精度、反复位置精度和系统分辨率。位置精度是指操作机臂端定位置精度和系统分辨率。位置精度是指操作机臂端定位误差的大小，它与系统分辨率、机械系统的构造间位误差的大小，它与系统分辨率、机械系统的构造间隙、臂杆变形等有关；反复位置精度是指手臂端点实隙、臂杆变形等有关；反复位置精度是指手臂端点实践到达位置分布曲线的宽度；系统分辨率主要取决于践到达位置分布曲线的宽度；系统分辨率主要取决于反响传

31、感器的分辨率，它代表了所能识别的可控制运反响传感器的分辨率，它代表了所能识别的可控制运动变化的最小单位。动变化的最小单位。速度：速度和加速度是阐明机器人运动特性的主要目速度：速度和加速度是阐明机器人运动特性的主要目的。最大加速度遭到驱动功率和系统刚度的限制。的。最大加速度遭到驱动功率和系统刚度的限制。动态特性：构造动态参数常用质量、惯性矩、刚度、动态特性：构造动态参数常用质量、惯性矩、刚度、阻尼系数、固有频率和振动模态来表征。阻尼系数、固有频率和振动模态来表征。4工业机器人的坐标方式直角坐标型：又称为直移型。其三个根本关节均为挪动关节，直角坐标型：又称为直移型。其三个根本关节均为挪动关节，即实

32、现升降、伸缩和平挪动作。其末端轨迹可以是直线、矩形、即实现升降、伸缩和平挪动作。其末端轨迹可以是直线、矩形、或长方体。该结构造简单，运动直观性强，便于提高精度。但或长方体。该结构造简单，运动直观性强，便于提高精度。但占据空间大，任务范围小。约占机器人总产量的占据空间大，任务范围小。约占机器人总产量的14%左右。左右。圆柱坐标型：又称为回转型。其三个根本关节中，两个为挪动圆柱坐标型：又称为回转型。其三个根本关节中，两个为挪动关节，一个为转动关节。其末端轨迹可以是圆弧、扇形平面、关节，一个为转动关节。其末端轨迹可以是圆弧、扇形平面、圆柱面或空心圆柱面。该构造运动直观性强，占据空间小，构圆柱面或空心

33、圆柱面。该构造运动直观性强，占据空间小，构造紧凑，任务范围大。但受升降机构的限制，普通不能提升地造紧凑，任务范围大。但受升降机构的限制，普通不能提升地面上较低位置的工件。约占机器人总产量的面上较低位置的工件。约占机器人总产量的47%左右。左右。球坐标型：又称为俯仰型。其三个根本关节中，两球坐标型：又称为俯仰型。其三个根本关节中，两个为转动关节，一个为挪动关节。其末端轨迹是一个为转动关节，一个为挪动关节。其末端轨迹是一个空心球体。该构造与圆柱型相比，在占据同样空个空心球体。该构造与圆柱型相比，在占据同样空间下任务范围扩展了，由于具有俯仰自在度，可以间下任务范围扩展了，由于具有俯仰自在度，可以完成

34、从地面提取工件。但运动直观性差，构造复杂，完成从地面提取工件。但运动直观性差，构造复杂，臂端位置误差会随臂的伸长而放大。约占机器人总臂端位置误差会随臂的伸长而放大。约占机器人总产量的产量的13%左右。左右。关节坐标型：其主体构造有三个转动自在度，即腰关节坐标型：其主体构造有三个转动自在度，即腰关节、肩关节、肘关节。它是一种广泛化运用的拟关节、肩关节、肘关节。它是一种广泛化运用的拟人化机器人。该构造占据空间小，而任务范围最大。人化机器人。该构造占据空间小，而任务范围最大。其末端轨迹为球体。它还可以绕过妨碍物提取和运其末端轨迹为球体。它还可以绕过妨碍物提取和运送工件。但运动直观性差，驱动控制较复杂

35、。约占送工件。但运动直观性差，驱动控制较复杂。约占机器人总产量的机器人总产量的25%左右。左右。5工业机器人关节v平移关节：v 要求：无间隙、高刚度、摩 擦系数小、惯量小、稳定、构造紧凑。v 类型：滚动直线导轨、直线轴承、滚珠花键、固定轴滚动支撑v转动关节：v 要求：无间隙、高刚度、摩 擦系数小、惯量小、稳定、构造紧凑。v 类型：滚动轴承要求滚道合理，质量轻，强度好，弹性模量高，精度高小位移运动机构在机器人任务中有许多频繁小位移运动场所，为顺应这一条件，并坚持较高的位置精度，小位移运动机构必需有一定的柔性。因此许多小位移机构都是采用弹性变形的原理实现的。常用的有平板弹簧；以及金属橡胶叠片式两类

36、。6工业机器人传动元件普通齿轮传动谐波齿轮传动摆线针轮行星传动丝杠螺母传动链传动齿型带传动钢带传动钢丝绳传动柔性轴3.仿人步行二足机器人仿人步行二足机器人执行部分与传动部分执行部分与传动部分传感安装传感安装脚与地面能否接触的觉得是由力传感器获得；各关节弯曲程度由与伺服电机相连的光学周角编码器获得；前后、左右两个方向各装有一个陀螺，用于检测机器人身体倾倒的角速度，控制器平衡。原动机与计算机控制系统原动机与计算机控制系统原动机主要有伺服电机与放大器等组成。计算机控制系统由计算机系统，带有轴角编码器的伺服电机，传感安装，频率电压转换器，控制放大器，反响电路等组成。9.3 9.3 自行车的演化与开展自

37、行车的演化与开展1.1.自行车的演化史自行车的演化史1816181818161818：用两腿交替蹬地来推用两腿交替蹬地来推进车子进车子前进法前进法1830：曲柄连杆机构，后轮驱动苏格兰铁匠1865：曲柄至于前轮，前轮驱动。为提高车速，不断加大前轮直径。法1879：链传动自行车，后轮驱动。英1888：引入充气轮胎2.2.新型自行车的开发新型自行车的开发助力车：电动车助力车：电动车宜人型新型车：躺式三轮车省力，摇杆式自行宜人型新型车：躺式三轮车省力，摇杆式自行车利用蹬车时在车利用蹬车时在9012090120时省力时省力高速自行车：采用躺式构造，已发扬最大动力，减高速自行车：采用躺式构造，已发扬最大

38、动力，减少风阻面积；双级链传动升速；以高强度碳纤维复少风阻面积；双级链传动升速；以高强度碳纤维复合资料注塑整体车座和大梁，铝铸链套和中轴套，合资料注塑整体车座和大梁，铝铸链套和中轴套，以减轻车重；采用宇航粘合剂取代传统紧固件，添以减轻车重；采用宇航粘合剂取代传统紧固件，添加强度，减少振动；运用空气动力学原理对车外罩加强度，减少振动；运用空气动力学原理对车外罩外形进展优化设计，以减小阻力。外形进展优化设计，以减小阻力。传动系统的变异：齿轮传动自行车，变速车。传动系统的变异：齿轮传动自行车，变速车。塑料自行车：碳纤维资料。塑料自行车：碳纤维资料。多功能自行车：根据需求添加辅助功能，如车多功能自行车：根据需求添加辅助功能，如车灯、气筒、饮水器、载人载物安装、无线电通灯、气筒、饮水器、载人载物安装、无线电通话设备、手电筒支架、上坡用的电动助力安装、话设备、手电筒支架、上坡用的电动助力安装、多人自行车设有单向离合器等。多人自行车设有单向离合器等。小型自行车：便于携带，可装配，可折叠。小型自行车：便于携带，可装配，可折叠。