工業(yè)機(jī)器人的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1、 類別系名稱專業(yè)及班級(jí)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院HunanIndustryPolytechnic畢業(yè)設(shè)計(jì)月球車的設(shè)計(jì)電氣工程系機(jī)電一體化S2012-6李博興201203160251劉崢柳惠安2014年12月29日摘要本次設(shè)計(jì)模仿月球車的基本功能和設(shè)計(jì)思路，根據(jù)給定的規(guī)定動(dòng)作順序，綜合運(yùn)用所學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí)，完成月球車?yán)碚摲桨傅膭?chuàng)新設(shè)計(jì)，并繪制必要的零部件圖，其中包括機(jī)器裝置的原理方案構(gòu)思和擬定；原理方案的實(shí)現(xiàn)、傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)；3D虛擬裝配，運(yùn)動(dòng)仿真及關(guān)鍵技術(shù)的分析與實(shí)現(xiàn)、主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖；設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明、設(shè)計(jì)小結(jié)。月球車機(jī)械設(shè)計(jì)要求：月球車以收起機(jī)

2、械臂計(jì)，其長(zhǎng)度小于或等于300mm、寬度小于或等于300mm、高度小于或等于300mm；月球車的驅(qū)動(dòng)可采用各種形式的原動(dòng)機(jī)，不允許使用人力直接驅(qū)動(dòng)，若使用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其電源應(yīng)為安全電源。月球車機(jī)械設(shè)計(jì)的主要技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題為：夾持機(jī)構(gòu)的夾緊與翻轉(zhuǎn)；行走機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向與越障；提升機(jī)構(gòu)的提升；3D虛擬裝配、運(yùn)動(dòng)仿真動(dòng)畫的制作。關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人、行走、CAXA、動(dòng)畫目錄TOC o 1-5 h z摘要2 HYPERLINK l bookmark6 第一章概述4 HYPERLINK l bookmark8 工業(yè)機(jī)器人簡(jiǎn)介4 HYPERLINK l bookmark10 世界機(jī)器人的發(fā)展4 HYPERLINK

3、l bookmark12 我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展5 HYPERLINK l bookmark14 要設(shè)計(jì)的機(jī)器人6 HYPERLINK l bookmark16 第二章月球車原理方案構(gòu)思和擬定7 HYPERLINK l bookmark20 第三章相關(guān)計(jì)算15 HYPERLINK l bookmark22 3.1月球車的行走速度vl15 HYPERLINK l bookmark24 3.2提升箱的提升速度v153.3夾持機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)速度n163.4提升架輔助定位移動(dòng)的速度v16 HYPERLINK l bookmark26 第四章基于CAXA的實(shí)體設(shè)計(jì)和動(dòng)畫制作17 HYPERLINK l book

4、mark28 CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)概述17 HYPERLINK l bookmark30 關(guān)鍵零件的實(shí)體設(shè)計(jì)18 HYPERLINK l bookmark48 動(dòng)畫制作23工業(yè)機(jī)器創(chuàng)新設(shè)計(jì)的網(wǎng)頁(yè)制作27 HYPERLINK l bookmark56 第五章結(jié)束語(yǔ)29 HYPERLINK l bookmark58 參考文獻(xiàn)30致謝32第一章概述工業(yè)機(jī)器人簡(jiǎn)介幾千年前人類就渴望制造一種像人一樣的機(jī)器，以便將人類從繁重的勞動(dòng)中解脫出來(lái)。如古希臘詩(shī)人Homeros的長(zhǎng)篇敘事詩(shī)伊利亞特中的冶煉之神瘸腿海倍斯特司，就用黃金鑄造出一個(gè)美麗聰穎的侍女；希臘神話阿魯哥探險(xiǎn)船中的青銅巨人泰洛斯（Taloas）；猶太傳

5、說(shuō)中的泥土巨人等等，這些美麗的神話時(shí)刻激勵(lì)著人們一定要把美麗的神話變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，早在兩千年前就開(kāi)始出現(xiàn)了自動(dòng)木人和一些簡(jiǎn)單的機(jī)械偶人。到了近代，機(jī)器人一詞的出現(xiàn)和世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人問(wèn)世之后，不同功能的機(jī)器人也相繼出現(xiàn)并且活躍在不同的領(lǐng)域，從天上到地下，從工業(yè)拓廣到農(nóng)業(yè)、林、牧、漁，甚至進(jìn)入尋常百姓家。機(jī)器人的種類之多，應(yīng)用之廣，影響之深，是我們始料未及的。工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對(duì)穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞

6、動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機(jī)器人并不是在簡(jiǎn)單意義上代替人工的勞動(dòng)，而是綜合了人的特長(zhǎng)和機(jī)器特長(zhǎng)的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說(shuō)它也是機(jī)器的進(jìn)化過(guò)程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備。世界機(jī)器人的發(fā)展國(guó)外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個(gè)趨勢(shì)：1.工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修），而單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從91年的103萬(wàn)美元降至97年的65萬(wàn)美元。2機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展

7、。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)；國(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問(wèn)市。3工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日見(jiàn)小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。4機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺(jué)、力覺(jué)等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺(jué)、聲覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)等多傳感器的融合技術(shù)來(lái)進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制；多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。5虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)

8、演發(fā)展到用于過(guò)程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺(jué)來(lái)操縱機(jī)器人。6當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。美國(guó)發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)例。7機(jī)器人化機(jī)械開(kāi)始興起。從94年美國(guó)開(kāi)發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來(lái)，這種新型裝置已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開(kāi)拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。1.3我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展有人認(rèn)為，應(yīng)用機(jī)器人只是為了節(jié)省勞動(dòng)力，而我國(guó)勞動(dòng)力資源豐富，發(fā)展機(jī)器人不一定符合我國(guó)國(guó)情。這是一種誤解。在我國(guó)，

9、社會(huì)主義制度的優(yōu)越性決定了機(jī)器人能夠充分發(fā)揮其長(zhǎng)處。它不僅能為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來(lái)高度的生產(chǎn)力和巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且將為我國(guó)的宇宙開(kāi)發(fā)、海洋開(kāi)發(fā)、核能利用等新興領(lǐng)域的發(fā)展做出卓越的貢獻(xiàn)。我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開(kāi)始起步，在國(guó)家的支持下，通過(guò)“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開(kāi)發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人；其中有130多臺(tái)套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近30條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來(lái)看，我國(guó)的工業(yè)

10、機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，如：可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品；機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距；在應(yīng)用規(guī)模上，我國(guó)已安裝的國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約200臺(tái)，約占全球已安裝臺(tái)數(shù)的萬(wàn)分之四。以上原因主要是沒(méi)有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國(guó)的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)計(jì)”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長(zhǎng)、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、?；O(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。我國(guó)的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“863”計(jì)劃的支持下，也取得了不少成果。其中最為突

11、出的是水下機(jī)器人，6000米水下無(wú)纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開(kāi)發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種；在機(jī)器人視覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)、聲覺(jué)等基礎(chǔ)技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用上開(kāi)展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機(jī)器人、智能裝配機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械等的開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面則剛剛起步，與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績(jī)的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進(jìn)行列之中。1.4要設(shè)計(jì)的機(jī)器人一、目標(biāo)模仿月球車的基本功能和設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)可完成規(guī)定動(dòng)作的月球車，完成理論方案的設(shè)計(jì)，運(yùn)用

12、CAXA等軟件進(jìn)行的實(shí)體造型和對(duì)所設(shè)計(jì)月球車的進(jìn)行模擬裝配和運(yùn)動(dòng)仿真,并做出相應(yīng)的動(dòng)畫。二、月球車機(jī)械設(shè)計(jì)要求月球車以收起機(jī)械臂計(jì)，其長(zhǎng)度小于或等于300mm、寬度小于或等于300mm、高度小于或等于300mm。月球車的驅(qū)動(dòng)可采用各種形式的原動(dòng)機(jī)，不允許使用人力直接驅(qū)動(dòng)，若使用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其電源應(yīng)為安全電源。月球車前進(jìn)方式不限，拾取木塊的方式和每次拾取木塊的數(shù)量不限。月球車的控制可采用有線或無(wú)線遙控方式三、工作場(chǎng)地及用品規(guī)格本月球車工作場(chǎng)地采用木質(zhì)地板，場(chǎng)地尺寸：4000mmX2000mm，四周圍板高200mm。場(chǎng)地細(xì)節(jié)見(jiàn)圖2-1,圖中障礙管米用市售050、090、0110及016OPVC塑料

13、管。木塊尺寸：040X40，漆成藍(lán)色和黃色，其中藍(lán)色木塊的另一端底面漆成紅色。紅旗尺寸：120X200直角三角形。紅旗旗桿尺寸：05X300。Oct41嗣1E這Fi1亂1Ewr-.1rIPJurvi.Ik!圖2-1場(chǎng)地四、月球車包括下列動(dòng)作：動(dòng)作a.月球車攜帶紅旗翻越障礙，動(dòng)作b.月球車將紅旗插在指定地點(diǎn)(C點(diǎn))的旗樁上并站立；動(dòng)作c.月球車拾取藍(lán)色木塊并將其翻轉(zhuǎn)使紅色面朝上放入指定基地區(qū)(D點(diǎn))。第二章月球車原理方案構(gòu)思和擬定2.1月球車系統(tǒng)的原理方案構(gòu)思和擬定2.1.1方案的構(gòu)思根據(jù)月球車的設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求，首先要完成的動(dòng)作是攜帶紅旗翻越障礙，在這一動(dòng)作中主要有兩部分：1.攜帶紅旗；2.翻越

14、障礙。第一部分需要一個(gè)機(jī)械手裝置，第二部分需要一個(gè)行走機(jī)構(gòu)。機(jī)械手要有一定的抓緊力，靈活的動(dòng)作。行走機(jī)構(gòu)完成的動(dòng)作包括能越過(guò)障礙和準(zhǔn)確地到達(dá)場(chǎng)地指定地點(diǎn)，這里要考慮行走的轉(zhuǎn)向和定位等問(wèn)題。第二個(gè)動(dòng)作將紅旗插在指定地點(diǎn)（C點(diǎn)）的旗樁上并站立,這里對(duì)月球車的要求與第一個(gè)動(dòng)作相似。第三個(gè)動(dòng)作是拾取藍(lán)色木塊并將其翻轉(zhuǎn)使紅色面朝上放入指定基地區(qū)（D點(diǎn)）。這里就比較復(fù)雜了，拾取藍(lán)色木塊，可以和攜帶紅旗共用一個(gè)機(jī)械手，但考慮抓取的物品是不同的直徑的，就需要對(duì)機(jī)械手有更高的要求，機(jī)械手就要有足夠的張合度，抓緊力也要加強(qiáng)。因?yàn)槭窃谝欢巡煌哪緣K中抓取指定的藍(lán)色木塊，為了提高效率，機(jī)械手要有定位裝置。同時(shí)抓取木塊

15、后還要將木塊翻轉(zhuǎn)使紅色的一面朝上，放入指定的位置，這要求要有提升機(jī)構(gòu)與翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，翻轉(zhuǎn)又要求剛好是180度，因此翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中需要輔助的裝置綜合考慮，經(jīng)過(guò)研究，設(shè)計(jì)的月球車應(yīng)該實(shí)現(xiàn)以下功能：月球車行走，越障夾持（松開(kāi)）不同直徑物品（旗幟、木塊）并翻轉(zhuǎn)木塊，夾持物品的上升、下降等動(dòng)作及輔助定位。2.1.2方案的設(shè)計(jì)行走機(jī)構(gòu)：首先想到的是像汽車那樣的輪子式的，但那是只適合在平地行使，翻越障礙能力較差，后又想到了機(jī)械腿，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。最后采用了履帶式，因?yàn)檫@個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易達(dá)到設(shè)計(jì)要求。有履帶在，前后輪之間的間隙不會(huì)陷在障礙上，而且履帶可以使同側(cè)的輪子同時(shí)運(yùn)動(dòng)，就像坦克那樣子，同時(shí)采用履帶式容易實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)

16、向半徑小，且控制易實(shí)現(xiàn)。圖2-2行走機(jī)構(gòu)1減速電機(jī)；2帶齒的后輪；3后輪軸；4履帶；5前輪；6前輪軸；7車身如圖2-2是月球車的行走機(jī)構(gòu)，由于用的是減速電機(jī)，所以不再裝減速齒輪箱了，進(jìn)而減輕了車子的重量，改善了車子內(nèi)部機(jī)構(gòu)。兩個(gè)減速電機(jī)安裝在車架的兩側(cè)板上，通過(guò)后輪軸直接與兩個(gè)后輪連接，由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)后輪，后輪是帶有輪齒的通過(guò)履帶帶動(dòng)前輪轉(zhuǎn)動(dòng)。兩個(gè)電機(jī)同時(shí)通電使其正轉(zhuǎn)，可以使車子筆直前進(jìn)，當(dāng)只有一側(cè)電機(jī)通電時(shí)，車子可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，也可以使一個(gè)電機(jī)正轉(zhuǎn)另一個(gè)反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能。由于兩側(cè)的電機(jī)是同一規(guī)格的，所以前進(jìn)時(shí)比較平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向較為容易。后輪的固定是個(gè)問(wèn)題，較簡(jiǎn)單的辦法是直接將輪子裝在減速電機(jī)的輸

17、出軸上但這樣不容易實(shí)現(xiàn)輪子的軸向定位，雖然可以用個(gè)螺釘固定，但安裝不方便。最后，采用軸輪分離的辦法，后輪軸安裝在減速電機(jī)的輸出軸上，再將后車輪安裝到后輪軸上，這樣很好解決了所有問(wèn)題，具體結(jié)構(gòu)如下圖。圖2-3后輪驅(qū)動(dòng)1主驅(qū)動(dòng)電機(jī)；2緊定螺釘；3后輪軸；4后輪；5后輪固定螺栓從圖2-3中可以看到軸與電機(jī)的連接采用的是用雙緊定螺釘，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸有一缺口與之能很好地配合，雙緊定螺釘是為了更好地保證后輪軸的軸向與徑向的固定，平穩(wěn)傳遞扭矩，使行走系統(tǒng)工作可靠。前輪是一個(gè)圓輪，安裝在前輪軸上，前輪軸采用螺釘固定在車架，前輪中間安裝有滑動(dòng)軸承，提高精度，使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。在一般的履帶傳動(dòng)的機(jī)械中如坦克在前后輪之

18、間會(huì)有輔助輪，而在這里卻沒(méi)有，這是為什么呢？因?yàn)榻?jīng)過(guò)實(shí)際的多次實(shí)驗(yàn)得出，在此設(shè)計(jì)中，前后輪之間的距離很短，不會(huì)產(chǎn)生履帶松弛現(xiàn)象，輔助輪在這沒(méi)有實(shí)際的意思，若加上輔助輪只會(huì)增加機(jī)構(gòu)的復(fù)雜和總體的重量，減弱了月球車的靈活性。由于設(shè)計(jì)中前后輪的安裝精度都較高，履帶在行走中受平衡力的作用不會(huì)跑掉。整個(gè)行走機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、安裝精度高、運(yùn)行可靠。能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，行走平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向靈活，順利完成行走、越障等動(dòng)作。夾持及翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)：原有二個(gè)方案。用杠桿原理，類似于老虎鉗那樣。螺桿夾緊，靠螺桿的旋轉(zhuǎn)將物體夾緊。比較兩者，最后采用了第二種方案，具體結(jié)構(gòu)如下圖2-4圖2-4夾持及翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1夾緊電機(jī)；2翻轉(zhuǎn)電機(jī)；3底板；4夾

19、緊軸；5滑動(dòng)軸；6爪子；7緊定螺釘；8從動(dòng)齒輪；9主動(dòng)齒輪；10軸承總成；11翻轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪總成；12中間空心軸；13限位板如上圖2-4所示，爪子用于夾取物品的部位有兩處：第一處在前端部分，可夾取直徑大的物品木塊；第二處在后端部分，夾取小的物品旗幟。爪子的幾何根據(jù)所要夾取的物品而定，具體在第四章的實(shí)體設(shè)計(jì)中介紹。爪子最前端是尖的，兩面都有斜度，可在從多的物品中方便的推開(kāi)別的物品，夾取想要的物品。爪子的夾緊采用螺旋傳動(dòng)。螺旋傳動(dòng)是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求的，主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞動(dòng)力。螺旋傳動(dòng)常用的運(yùn)動(dòng)形式有三種：1、螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng)。2、螺母固定螺桿旋轉(zhuǎn)和移

20、動(dòng)。3、螺母旋轉(zhuǎn)，螺桿移動(dòng)。從上圖中可知，螺桿是轉(zhuǎn)動(dòng)的，螺母是固定在爪子上的，采用的是螺旋傳動(dòng)的第一種運(yùn)動(dòng)形式。在這部分中，中間的夾緊軸是個(gè)重要零件構(gòu)造如下圖右旋螺紋左旋螺紋圖2-5夾緊軸原先的設(shè)計(jì)是兩邊的螺桿是單獨(dú)的，中間的六棱軸也是一部分，再通過(guò)軸套連接，這樣有較多的缺點(diǎn)。后來(lái)想到了為什么不做成整體的呢，于是有了上圖的設(shè)計(jì)，整跟軸由六棱軸加工而成，左右都是M3.0X0.5的螺紋，但兩邊的螺紋旋向是剛好相反的，左邊為右旋螺紋，右邊為左旋螺紋。這是關(guān)鍵所在，只有這樣，在軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)才能實(shí)現(xiàn)兩邊的爪同時(shí)夾緊或松開(kāi)。軸的中間銑有兩道環(huán)，用來(lái)卡卡環(huán)，起到對(duì)軸進(jìn)行軸向固定的作用。夾緊的動(dòng)力來(lái)自底板上后面的

21、小電機(jī)，電機(jī)的動(dòng)力通過(guò)一段具有柔性的連接管連接到中間傳動(dòng)軸，中間傳動(dòng)軸的另一端裝有一個(gè)小齒輪，小齒輪帶動(dòng)從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，而從動(dòng)齒輪與夾緊軸有六棱軸連接，從而夾緊軸就可以轉(zhuǎn)動(dòng)，也就可使爪子運(yùn)動(dòng)了。爪子的中部裝有滑動(dòng)軸套，與滑動(dòng)軸配合。軸套與滑動(dòng)軸的配合精度很高，這樣能使夾緊與松開(kāi)的過(guò)程很順利，滑動(dòng)軸裝與箱體上，有一顆緊定螺釘固定?；瑒?dòng)軸的另一端有臺(tái)階，可以控制爪子的最大張開(kāi)程度。電機(jī)可以正反轉(zhuǎn)，這樣反應(yīng)到爪子上就是夾緊和松開(kāi)了。由于采用的是螺旋傳動(dòng)，夾緊力大，螺紋具有自鎖功能，夾緊后電機(jī)斷電也不會(huì)松開(kāi)，工作非?？煽俊Ｗナ值姆D(zhuǎn)是最難實(shí)現(xiàn)的，剛開(kāi)始的時(shí)候用的是一根軸，所以既要實(shí)現(xiàn)夾緊又要實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)比較

22、困難。后來(lái)采用了在軸的外面再套了一根空心軸方法，這樣以來(lái)，翻轉(zhuǎn)就可以實(shí)現(xiàn)了，里面的中間軸實(shí)現(xiàn)夾緊，外面的空心軸實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)。如圖2-4所示，空心軸通過(guò)軸承固定在底板上，最前端是抓手，有一顆螺釘固定。在空心軸上裝有齒輪，翻轉(zhuǎn)電機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)過(guò)一級(jí)減速后帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)抓手的翻轉(zhuǎn)。在空心軸上還有一個(gè)限位板，當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)180o時(shí)限位板碰到限位開(kāi)關(guān)控制了電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使抓手抓取的物品剛好翻轉(zhuǎn)，控制也非常容易。提升機(jī)構(gòu)：提升機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)中，我們考慮過(guò)很多方案，杠桿式，利用杠桿原理，在一頭用力使另一頭提升。升降機(jī)式，利用滑輪和鏈條、齒條或螺桿將架子機(jī)構(gòu)提升。比較兩者，我們選用了后者。不過(guò)在設(shè)計(jì)中還是遇到了很多問(wèn)題

23、。首先是提升板的定位。如果使用滑輪機(jī)構(gòu)，那定位較難；采用齒條不能自鎖；最后改用螺桿提升，可是如果用一根螺桿提升，假如重心不穩(wěn)很容易卡死，兩根的話要解決兩個(gè)問(wèn)題，一是要使兩根螺桿同步轉(zhuǎn)動(dòng)，二是要使提升板要平衡使其不易被卡死。兩根螺桿之間的傳動(dòng)有以下幾種方案：（1）采用鏈傳動(dòng)，主要優(yōu)點(diǎn)為：傳動(dòng)平均，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)效率較高，其安裝精度要求比較低；同時(shí)也適用于中心距的范圍較大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕；并且起布置方式較多樣化。（2）采用帶傳動(dòng)因其具有了良好的彈性，能緩沖、吸振，從而使傳動(dòng)較平穩(wěn)，噪聲也較小，當(dāng)過(guò)載時(shí)，帶在帶輪上打滑，可以防止其他零件（如齒輪、電機(jī)）的損壞。帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，在滿足條件

24、的同時(shí)，也能達(dá)到鏈傳動(dòng)的某些要求。（3）采用齒輪傳動(dòng)，齒輪機(jī)構(gòu)是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于傳遞空間任意兩軸或多軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。齒輪傳動(dòng)主要優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠、壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確。比較這幾種方案，考慮到兩根螺桿最重要的是轉(zhuǎn)動(dòng)要同步，所以采用齒輪傳動(dòng)，雖然結(jié)構(gòu)上復(fù)雜了很多，但齒輪傳動(dòng)的精確的傳動(dòng)比正是我們所需的。解決了問(wèn)題一，問(wèn)題二不是很大，只要光桿與提升板上的孔配合精度高就行了。圖2-6提升機(jī)構(gòu)1提升架上板；2提升螺桿；3提升板；4提升架下板；5軸承；6提升光桿；7驅(qū)動(dòng)電機(jī)；8傳動(dòng)齒輪如圖2-6是最終的提升機(jī)構(gòu)，類似垂直升降電梯的提升機(jī)構(gòu)，電機(jī)（7）轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)齒輪

25、（8），通過(guò)兩對(duì)齒輪使兩根螺桿（2）同步轉(zhuǎn)動(dòng)，提升板（3）在對(duì)角上設(shè)有螺孔與螺桿配合，當(dāng)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以帶動(dòng)提升板的上下移動(dòng)。光桿（6）是起支撐作用的，與提升板上的兩孔配合，且配合精度高，使提升板保持平衡。上板上裝有七個(gè)齒輪使兩根螺桿同步轉(zhuǎn)動(dòng)，一個(gè)是裝在電機(jī)上的主動(dòng)齒輪，還有一個(gè)是減速齒輪，用來(lái)增大提升力，兩個(gè)同型號(hào)的齒輪固定在螺桿上，在中間還有兩個(gè)同型號(hào)的惰齒輪，使固定在螺桿上的兩個(gè)齒輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)。提升板上裝有夾子機(jī)構(gòu)和翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。在提升板的兩個(gè)角各是一個(gè)螺孔與螺桿配合，使提升板在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以提升或下降。提升螺桿是通過(guò)兩個(gè)軸承安裝在提升板上的，這樣使螺桿在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以比較靈活。螺桿底端與軸承作過(guò)

26、盈配合，螺桿有軸肩定位。4輔助定位機(jī)構(gòu)為了提高月球車的效率，我們?yōu)樵虑蜍囋O(shè)計(jì)了輔助定位機(jī)構(gòu)，如下圖所示。圖2-7輔助定位機(jī)構(gòu)1滑動(dòng)板；2螺桿；3電機(jī)；4電機(jī)固定架；5傳動(dòng)齒輪；6帶螺孔的齒輪；7齒輪箱如圖，輔助定位機(jī)構(gòu)也是采用螺旋傳動(dòng)的方式。屬于螺母旋轉(zhuǎn)，螺桿移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式。電機(jī)通過(guò)電機(jī)固定架用螺釘固定在車架的底板上。電機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)過(guò)齒輪箱船給帶螺孔的齒輪，使其轉(zhuǎn)動(dòng)，就實(shí)現(xiàn)了螺旋傳動(dòng)的一個(gè)條件。齒輪箱也通過(guò)螺栓固定于車底板上。在車底板銑有一個(gè)槽，與滑動(dòng)板（提升機(jī)構(gòu)的底板）配合可以前后移動(dòng)。滑動(dòng)板上固定有一根螺桿，另一端穿過(guò)一個(gè)帶螺孔齒輪，這實(shí)現(xiàn)了螺旋傳動(dòng)的另一條件。當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使螺

27、桿前后移動(dòng)，從而使滑動(dòng)板前后移動(dòng)也就使其上安裝的提升機(jī)構(gòu)前后移動(dòng)，這樣起到了輔助定位的功能，使抓取物品時(shí)定位更加容易。第三章相關(guān)計(jì)算3.1月球車的行走速度vl月球車的行走由兩個(gè)同型號(hào)的直流減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。減速電機(jī)工作電壓12V,功率P=12W,轉(zhuǎn)速n=50r/min，車輪直徑D=103mm。所以車輪角速度3=2nn=2nX50三60二5.236rad/s那車輪的線速度vl=3Xr=5.236X103F2F1000=0.269m/s計(jì)算得出月球車的行走速度vl=0.269m/s3.2提升箱的提升速度v11=1r=k.-.1J111111圖3-1已知zl=14,z2=24,z3=14,z4=40,螺

28、桿螺距p=0.7mm,電機(jī)轉(zhuǎn)速n=5000r/min所以：一級(jí)傳動(dòng)比】=1=712二級(jí)傳動(dòng)比i2=號(hào)l440720n1nxil=5000丄=2916.7r/min12n2=nlxi2=2916.7x7=1020.8r/min20提升箱上升速度v=n2xp=1020.8x0.7=714.56mm/min=11.91mm/s計(jì)算得出提升速度v=11.91mm/s夾持機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)速度n圖3-2已知翻轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速n1=500r/min,z1=14，z2=28，z3=14，z4=28二空二14二0.5z228二色二14=0.5z428i=i1xi2=0.5x0.5=0.25n=n1xi=500 x0.25=1

29、25r/min=2.1r/s得出夾持機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)速度n=2.1r/s。3.4提升架輔助定位移動(dòng)的速度vNS圖3-3500r/min。已知zl=14,z2=24,z3=28，螺桿螺距p=0.7mm，電機(jī)轉(zhuǎn)速n=.z1147,i2=z2=24=6i1=，l乙z22412z3287貝yiiiXi2x0.50127vnxixp500 x0.5x0.7175mm/min2.95mm/s得出輔助定位移動(dòng)的速度v=2.95mm/s。第四章基于CAXA的實(shí)體設(shè)計(jì)和動(dòng)畫制作4.1CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)概述CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)是由北京北航海爾軟件有限公司通過(guò)國(guó)際合作研發(fā)的具有國(guó)際先進(jìn)水平的三維設(shè)計(jì)軟件，它使實(shí)體設(shè)計(jì)跨越了傳統(tǒng)參

30、數(shù)化造型在復(fù)雜性方面受到的限制，不論是經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人員，還是剛接觸CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)的初學(xué)者，CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)都能提供便利的操作。其采用鼠標(biāo)拖放式全真三維操作環(huán)境，具有無(wú)可比擬的運(yùn)行速度、靈活性和強(qiáng)大功能，使設(shè)計(jì)更快，并獲得更高的交互性能，真正使得實(shí)體設(shè)計(jì)做到了簡(jiǎn)單易用。采用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)采用工程應(yīng)用的特征（如孔、槽、螺紋、圓角、倒角等）作為構(gòu)造零件的基本單元，改變了傳統(tǒng)二維CAD以幾何設(shè)計(jì)為主的方式，使設(shè)計(jì)過(guò)程更加直觀，設(shè)計(jì)人員可以將更多的精力用在創(chuàng)造性的產(chǎn)品構(gòu)思上，提高了設(shè)計(jì)效率。第二，三維裝配設(shè)計(jì)使設(shè)計(jì)人員可以準(zhǔn)確進(jìn)行結(jié)構(gòu)和曲面復(fù)雜的部件

31、設(shè)計(jì)。通過(guò)施加約束與配合關(guān)系，采用拖放方式操作，使得零件裝配就像搭積木一樣方便，對(duì)裝配、子裝配的零件、裝配特征、約束及輔助視圖以記錄樹(shù)形式進(jìn)行管理，可以完成裝配件爆炸、剖切、干涉檢查、運(yùn)動(dòng)仿真、最小間隙計(jì)算、零件列表等活動(dòng)，避免了需要試制樣機(jī)再驗(yàn)證更改完善設(shè)計(jì)的周期過(guò)長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度高等弊端。第三，CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)能自動(dòng)處理從相片真實(shí)感到線框的渲染風(fēng)格。設(shè)計(jì)環(huán)境下集成的真實(shí)紋理、貼圖和表面凸痕效果可用于體現(xiàn)諸如螺紋和隔柵等設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。可生成具有相片真實(shí)感的圖象和生成任意數(shù)量的平行光、點(diǎn)光源或聚光光源；其特殊效果包括霧化效果和膠體效果。同時(shí)智能動(dòng)畫提供了復(fù)雜的關(guān)鍵幀動(dòng)畫功能，包括三維動(dòng)畫軌跡編輯和渲染

32、效果圖以GIF和AVI文件的形式輸出，非常適合做設(shè)計(jì)作品的模擬演示及與他人的直接溝通。正是CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)的以上眾多優(yōu)點(diǎn)，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇了它。關(guān)鍵零件的實(shí)體設(shè)計(jì)4.2.1抓手的實(shí)體設(shè)計(jì)抓手是機(jī)械手裝置中的重要零件之一，它的造型的好壞直接關(guān)系到月球車抓取物品的容易程度，影響到月球車的工作效率。下面介紹抓手設(shè)計(jì)過(guò)程。創(chuàng)建抓手的基礎(chǔ)部分。從設(shè)計(jì)元素庫(kù)中拖/放一長(zhǎng)方體到設(shè)計(jì)環(huán)境中。點(diǎn)擊零件，使之處于智能圖素狀態(tài)。右鍵點(diǎn)擊智能圖素的任何一個(gè)手柄。從選項(xiàng)中選擇“編輯包圍盒”，將尺寸設(shè)置為：長(zhǎng)度=70；寬度=25；高度=10點(diǎn)擊零件，使之處于智能圖素編輯狀態(tài)。右鍵點(diǎn)擊零件。選擇“編輯截面”此時(shí)將出現(xiàn)一白色

33、的2D截面，它用于生成3D實(shí)體，在其中一個(gè)角上顯示L和W,這是相對(duì)參考原點(diǎn)的長(zhǎng)度和寬度。圖4-1左鍵點(diǎn)擊直線，它將黃色高亮顯示。右鍵點(diǎn)擊此選中直線，從彈出菜單中選擇“刪除”。二維繪圖：在工具條中選擇所需的工具根據(jù)設(shè)計(jì)繪制抓手的二維截面圖。選擇“編輯截面”對(duì)話框中選擇“完成造型”按鈕，用修改過(guò)的新截面生成新的三維拉伸零件。圖4-3對(duì)剛才完成的零件進(jìn)行邊過(guò)渡、邊倒角。先點(diǎn)擊，接著選擇要過(guò)渡、倒角的邊。然后修改數(shù)值，在的方框內(nèi)輸入所需數(shù)值。最后點(diǎn)擊那么圓弧過(guò)渡就出來(lái)了。依照上面的操作把需要過(guò)渡、倒角的邊都設(shè)計(jì)好。拖/放孔類圓柱體到抓手零件從設(shè)計(jì)元素庫(kù)中拖/放一孔類圓柱體到零件表面中。右鍵點(diǎn)擊智能圖素

34、的一個(gè)手柄，從選項(xiàng)中選擇“編輯包圍盒”，將尺寸設(shè)置為長(zhǎng)度=4；寬度=4；高度=10。圖4-4點(diǎn)擊三維球?qū)⑺蜷_(kāi)，然后點(diǎn)擊并拖動(dòng)手柄，將孔放置于正確的位置。運(yùn)用同樣的方法放置另一圓孔于零件上。拖/放緊固件中的螺母到抓手零件從設(shè)計(jì)元件庫(kù)中拖/放一個(gè)緊固件到抓手的底端的孔中心，彈出緊固件對(duì)話框圖4-5選擇對(duì)話框中的螺母，從類型中選擇第一種常用的類型，從尺寸中選擇標(biāo)準(zhǔn)，名義尺寸輸入3，螺距輸入0.5，其余的設(shè)置如圖4-5所示。點(diǎn)擊確定，軟件自動(dòng)生成螺母。點(diǎn)擊三維球0,將它打開(kāi)，然后點(diǎn)擊并拖動(dòng)手柄，利用三維球?qū)⒙菽敢苿?dòng)到進(jìn)行布爾運(yùn)算1.先點(diǎn)擊抓手零件使其處于零件編輯狀態(tài)。選擇主菜單欄中的“設(shè)計(jì)工具”選項(xiàng)

35、中的“布爾運(yùn)算設(shè)置”。如圖4-7。接著彈出一個(gè)對(duì)話框，如圖4-8，選擇除料，然后點(diǎn)擊“確定”。4.再按住“shift”選中螺母，然后點(diǎn)擊主菜單欄中的“設(shè)計(jì)工具”選項(xiàng)中的“布爾運(yùn)算”。經(jīng)過(guò)上述操作，抓手零件就除去了螺母這部分的材料，成為一個(gè)零件了。得到了我們?cè)O(shè)計(jì)最終要求的零件。設(shè)計(jì)工具裝配設(shè)置設(shè)計(jì)元素窗口、亠組合操作&阪移動(dòng)錨點(diǎn)S重置包圍盒幽重新生成補(bǔ)壓縮確辭壓縮布爾薛算設(shè)置.較裁聖曲面圖4-74.2.2提升螺桿的實(shí)體設(shè)計(jì)圖4-8提升螺桿是提升機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵，下面介紹其實(shí)體設(shè)計(jì)的過(guò)程。創(chuàng)建提升螺桿的中間部分1.從設(shè)計(jì)元件庫(kù)中拖/放一個(gè)緊固件到設(shè)計(jì)環(huán)境中。彈出對(duì)話框如圖4-9。從中選擇螺釘，頭部類型選

36、擇無(wú)頭，桿部類型選擇標(biāo)準(zhǔn)，十字凹槽任選，在參數(shù)欄中將名義尺寸設(shè)為4，螺距選標(biāo)準(zhǔn)的0.7，長(zhǎng)度選擇220，其余的參考圖4-9。設(shè)置好參數(shù)后，點(diǎn)擊確定，軟件自動(dòng)生成一個(gè)螺釘。這樣還不是我們需要的螺桿，此時(shí)點(diǎn)擊朋設(shè)計(jì)樹(shù)，設(shè)計(jì)環(huán)境左邊多出來(lái)一個(gè)圖4-10瀏覽窗口，如右圖所示。點(diǎn)擊螺釘將其打開(kāi)，可以知道螺釘有兩部分組成一一螺釘體和槽（Recess）。選中槽（Recess），將其刪除就可以了。這部分的繪制方法很多，不過(guò)個(gè)人認(rèn)為這種方法最好用。創(chuàng)建螺桿的底部從設(shè)計(jì)元件庫(kù)中拖/放一個(gè)圓柱體到前面完成的零件的低端的中心點(diǎn)。右鍵點(diǎn)擊智能圖素的一個(gè)遠(yuǎn)離零件的手柄，從選項(xiàng)中選擇“編輯包圍盒”，將尺寸設(shè)置為：長(zhǎng)度=3；

37、寬度=3；高度=4。點(diǎn)擊確定，完成此部分設(shè)計(jì)。創(chuàng)建螺桿的頭部頭部分兩部分，一、滑動(dòng)軸承處；二、安裝提升齒輪處。和上一步從設(shè)計(jì)元件庫(kù)中拖/放一個(gè)圓柱體到前面完成的零件的上端的中心點(diǎn)。完成第一部分設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)元件庫(kù)中拖/放一個(gè)圓柱體放置于剛生成的圓柱體上的中心點(diǎn)，設(shè)置好尺寸。右鍵點(diǎn)擊零件，選擇“編輯截面”。編輯好截面，用修改過(guò)的新截面生成新的三維拉伸零件。通過(guò)上述三部過(guò)程，提升螺桿設(shè)計(jì)完成，其形狀如下圖。圖4-11其余零件的設(shè)計(jì)過(guò)程相似，這里不再介紹。動(dòng)畫制作CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)本身集成了完美的渲染與動(dòng)畫功能，提供GIF、AVI等多種文件格式的輸出。AVI（AudioVideoInterleaved.

38、Microsoft標(biāo)準(zhǔn)）格式，是Windows平臺(tái)支持的視頻文件格式，采用AudioVideoInterleaved方式（視頻音頻交織方式）。AVI支持灰度，8bit彩色和插入聲音，還支持JPEG相似的變化壓縮方式，是一種通過(guò)Internet傳送多媒體圖象和動(dòng)畫的常用方式。本次設(shè)計(jì)制作的動(dòng)畫全部采用AVI格式。CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)有一個(gè)簡(jiǎn)單的預(yù)定義動(dòng)畫設(shè)計(jì)元素，稱為智能動(dòng)畫?？梢允褂眠@些預(yù)定義動(dòng)畫快速添加動(dòng)畫，也可以通過(guò)編輯屬性進(jìn)行優(yōu)化，或定義動(dòng)畫的起點(diǎn)位置。預(yù)定義動(dòng)畫包括基本的旋轉(zhuǎn)和直線動(dòng)畫，以及一些復(fù)雜動(dòng)畫，例如彈跳。這些預(yù)定義的智能動(dòng)畫可以拖放到設(shè)計(jì)環(huán)境中的任意對(duì)象上。本次設(shè)計(jì)的動(dòng)話分兩種類

39、型，一、模擬裝配；二、運(yùn)動(dòng)仿真。下面就具體介紹這些動(dòng)畫的制作過(guò)程。4.3.1月球車的模擬裝配月球車有多個(gè)部件組成，這里以提升箱的模擬裝配為例，陳述其動(dòng)畫制作過(guò)程。為零部件加入動(dòng)畫打開(kāi)文件“提升箱.ics”從“顯示”菜單的“工具條”中選擇“智能動(dòng)畫”，則智能動(dòng)畫工具條出現(xiàn)在屏幕上。（在設(shè)計(jì)元件庫(kù)中的工具下有一個(gè)裝配的元件，可自動(dòng)生成從裝配圖到爆炸圖、或從爆炸圖到裝配圖的動(dòng)畫，但這只適用與簡(jiǎn)單的模擬裝配，這里不適用。）考慮好整個(gè)裝配的過(guò)程，各零件的裝配路徑，將各零件利用三維球放置于適當(dāng)位置。結(jié)果如圖4-12。點(diǎn)擊零件“限位開(kāi)關(guān)”至零件編輯狀態(tài)（藍(lán)色邊緣）。點(diǎn)擊“智能動(dòng)畫工具條”上的智能動(dòng)畫圖標(biāo)，從

40、彈出“智能動(dòng)畫向?qū)А睂?duì)話框中選擇“移動(dòng)”，在從其下拉選項(xiàng)中選擇“alongheightdirection”，設(shè)置移動(dòng)的距離為-50，然后點(diǎn)擊“下xIH.”一步”。將“運(yùn)動(dòng)持續(xù)的時(shí)間”改為1，點(diǎn)擊“完成”。圖4-12點(diǎn)擊“智能動(dòng)畫工具條”中的“打開(kāi)”按鈕（最左邊）。（見(jiàn)圖4-13）圖4-13點(diǎn)擊旁邊的“播放”按鈕，開(kāi)始播放動(dòng)畫。注意此時(shí)限位開(kāi)關(guān)的運(yùn)動(dòng)方向是否與要求一致。點(diǎn)擊“停止”按鈕可使動(dòng)畫過(guò)程停止。點(diǎn)擊關(guān)閉“智能動(dòng)畫工具條”上的“打開(kāi)”。若不一致，點(diǎn)擊限位開(kāi)關(guān)至零件編輯狀態(tài)，注意到隨之出現(xiàn)一條白色的動(dòng)畫軌跡線。點(diǎn)擊此動(dòng)畫軌跡線，此時(shí)出現(xiàn)智能動(dòng)畫平面。點(diǎn)擊軌跡線的末端點(diǎn)，同時(shí)在此位置出現(xiàn)一藍(lán)色

41、的零件邊框。右鍵點(diǎn)擊在出現(xiàn)的選項(xiàng)中選擇關(guān)鍵楨屬性，彈出關(guān)鍵楨性質(zhì)窗口，在此設(shè)置關(guān)鍵楨位置、定位等屬性。再次運(yùn)行觀察動(dòng)畫效果。用類似方法，為其他零件添加移動(dòng)動(dòng)畫，并確定其動(dòng)畫軌跡。（其中翻轉(zhuǎn)電機(jī)箱蓋等零件的動(dòng)畫軌跡分兩部分組成。）編輯動(dòng)畫的時(shí)間效果1.打開(kāi)“顯示”-“智能動(dòng)畫編輯器”，或右鍵點(diǎn)擊工具條空白處，從彈出菜單2.點(diǎn)擊“智能動(dòng)畫工具條”上的“開(kāi)始”、“播放”，觀察裝配動(dòng)畫效果，必要時(shí)進(jìn)行調(diào)整。至此，整個(gè)提升箱的模擬裝配動(dòng)畫制作完成。打開(kāi)“文件”-“輸出”-“動(dòng)畫”，彈出動(dòng)畫保存窗口，選擇保存文件的路徑，輸入文件名“提升箱裝配”，選擇保存類型AVI,點(diǎn)擊保存。這時(shí)彈出如下圖的動(dòng)畫楨尺寸窗口

42、。圖4-15在這里可進(jìn)行關(guān)于動(dòng)畫輸出的很多設(shè)置，這些關(guān)系到輸出的動(dòng)畫文件的圖象質(zhì)量，文件大小等。設(shè)置好點(diǎn)擊確定，彈出輸出動(dòng)畫窗口，在這里顯示輸出楨總數(shù)，輸出楨數(shù)目，輸出進(jìn)度條。點(diǎn)擊開(kāi)始，動(dòng)畫正式輸出，速度可能較慢，等待片刻就可以了。輸出的動(dòng)畫可用WindowsMediaPlayer、RealPlayer等播放器播放，觀看動(dòng)畫的效果。4.3.2月球車的運(yùn)動(dòng)仿真運(yùn)動(dòng)仿真動(dòng)畫的制作與模擬裝配并沒(méi)什么重大區(qū)別，不過(guò)運(yùn)動(dòng)仿真部分要考慮的東西多點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)的軌跡也復(fù)雜點(diǎn)。下面介紹整車運(yùn)動(dòng)仿真動(dòng)畫的制作過(guò)程。分析整車的工作過(guò)程，可以分為六部分：1.行走；2.輔助定位；3.抓取木塊；提升；5.翻轉(zhuǎn)；6.下降放置木

43、塊。動(dòng)畫的制作也分這幾部分。1行走。目前CAXA還無(wú)法完成柔性零件的動(dòng)畫，所以無(wú)法制作履帶的真實(shí)動(dòng)畫，不過(guò)通過(guò)輪子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和整個(gè)車子的移動(dòng)兩者的結(jié)合，制造出具有真實(shí)感的動(dòng)畫。首先，選擇一個(gè)輪子，添加一個(gè)高度方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其次，為另外的三個(gè)輪子添加旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，保證所有輪子旋轉(zhuǎn)方向和速度的同步。最后，為整輛月球車添加一個(gè)長(zhǎng)度方向移動(dòng)的。點(diǎn)擊“播放”按鈕，開(kāi)始播放動(dòng)畫，觀看動(dòng)畫，調(diào)整輪子的旋轉(zhuǎn)速度和車子移動(dòng)的速度，達(dá)到一個(gè)滿意的效果。2輔助定位。是一個(gè)提升和抓手機(jī)構(gòu)的整體移動(dòng)，其移動(dòng)是由電機(jī)通過(guò)齒輪箱帶動(dòng)一個(gè)螺旋副的螺旋傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。但這里沒(méi)必要制作整個(gè)運(yùn)動(dòng)中所有零件的動(dòng)畫，只要制作提升和抓手機(jī)構(gòu)的

44、整體向前移動(dòng)的動(dòng)畫就可以了。3抓取。這里主要有夾緊軸的旋轉(zhuǎn)和兩個(gè)抓手的移動(dòng)兩部分，為相應(yīng)零件添加動(dòng)畫即可。提升、翻轉(zhuǎn)與下降放置木塊。這部分的動(dòng)畫是有抓取機(jī)構(gòu)和木塊的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫在時(shí)間上的疊加。制作時(shí)分別給兩者獨(dú)立制作動(dòng)畫。再在“智能動(dòng)畫編輯器”中修改各零部件的動(dòng)畫時(shí)間，使兩者的運(yùn)動(dòng)保持一致，點(diǎn)擊“智能動(dòng)畫工具條”上的“開(kāi)始”、“播放”，觀察仿真運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫的效果，直到達(dá)到滿意的結(jié)果，這樣這部分的動(dòng)畫制作完成。動(dòng)畫制作的過(guò)程是很艱辛的，在這得到了指導(dǎo)老師的關(guān)心和照顧。由于設(shè)計(jì)者的水平有限，出來(lái)的作品質(zhì)量不高，需更多經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員對(duì)此進(jìn)一步完4.4工業(yè)機(jī)器創(chuàng)新設(shè)計(jì)的網(wǎng)頁(yè)制作設(shè)計(jì)基本結(jié)束后，產(chǎn)生的文

45、件如動(dòng)畫、圖片等較多，像盤亂沙，通過(guò)網(wǎng)頁(yè)的形式可以將它們通過(guò)超連接合為一個(gè)整體。網(wǎng)頁(yè)制作的工具很多，如Dreamweaver、FrontPage、FlashMX、Fireworks等。本次設(shè)計(jì)使用FrontPage2003軟件，F(xiàn)rontPage2003屬于MicrosoftOffice系列辦公軟件的一種，簡(jiǎn)單易學(xué)，適合初學(xué)者。下面簡(jiǎn)單介紹網(wǎng)頁(yè)的制作過(guò)程。啟動(dòng)FrontPage2003，出現(xiàn)如下圖所示的工作界面。圖4-16這與我們熟悉的Word非常相似，點(diǎn)擊“文件”菜單中的“新建”“網(wǎng)頁(yè)”命令，選擇“空白網(wǎng)頁(yè)”新建一個(gè)空白網(wǎng)頁(yè)。在這里可以像Word那樣輸入文字,插入圖片，進(jìn)行排版。為了網(wǎng)頁(yè)風(fēng)格

46、的統(tǒng)一，我們可設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)頁(yè)模板，圖4-17是我設(shè)計(jì)的模板。當(dāng)然沒(méi)個(gè)人都有自己的風(fēng)格，我的比較簡(jiǎn)潔。有了統(tǒng)一的模板我們就可根據(jù)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容設(shè)計(jì)每一張網(wǎng)頁(yè)，這里可分為設(shè)計(jì)任務(wù)、零件設(shè)計(jì)動(dòng)畫演示、圖片欣賞、開(kāi)題報(bào)告，畢業(yè)論文，結(jié)束七部分。圖4-17這里動(dòng)畫演示是重點(diǎn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，因?yàn)閯?dòng)畫較多，我們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)⒚總€(gè)動(dòng)畫放于一張網(wǎng)頁(yè)中，同樣為動(dòng)畫類網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)一個(gè)模板。如下圖。圖4-18在動(dòng)畫網(wǎng)頁(yè)中，運(yùn)用了web組件中的高級(jí)控件，點(diǎn)擊“插入”菜單中的“web組件，彈出窗口，選擇高級(jí)控件中的ActiveX中的WindowsMediaPlayer，彈出窗口，設(shè)置好相應(yīng)的選項(xiàng)。點(diǎn)擊預(yù)覽，觀看效果。最后，也是最重要

47、的一步，將所有的內(nèi)容通過(guò)“超連接”連接起來(lái)，完成后用瀏覽器打開(kāi)，可直觀地看到效果。至此網(wǎng)頁(yè)部分設(shè)計(jì)完成。第五章結(jié)束語(yǔ)此次我們做的畢業(yè)設(shè)計(jì)是工業(yè)機(jī)器人的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，通過(guò)3個(gè)多月努力，設(shè)計(jì)終于順利完成。這次設(shè)計(jì)給了我們一個(gè)很好的機(jī)會(huì)，使我們了解了設(shè)計(jì)工作的基本流程和設(shè)計(jì)的方法以及理念。在此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我們遇到了許多以前從未遇到過(guò)的問(wèn)題，但過(guò)通過(guò)指導(dǎo)教師的指導(dǎo)和我們的努力，這些問(wèn)題都得到了很好的解決。雖然我們?cè)O(shè)計(jì)的只是個(gè)簡(jiǎn)單月球車，但需要完成行走，抓取，提升，翻轉(zhuǎn)等功能，對(duì)應(yīng)分別要有行走機(jī)構(gòu)，抓取機(jī)構(gòu)，提升機(jī)構(gòu)，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)這些機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合，鞏固和深化了所學(xué)過(guò)的專業(yè)

48、理論知識(shí)。由于此次設(shè)計(jì)是次創(chuàng)新設(shè)計(jì)，為了設(shè)計(jì)的月球車具有合理的結(jié)構(gòu)和更高的性能，我們不斷學(xué)習(xí)和修改。自學(xué)了許多相關(guān)學(xué)科的內(nèi)容，求教了多位專業(yè)老師，上網(wǎng)或查閱大量相關(guān)資料。月球車的創(chuàng)新設(shè)計(jì)主要運(yùn)用了CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)，此軟件易學(xué)難精，功能強(qiáng)大。擁有多項(xiàng)專利技術(shù)，此次設(shè)計(jì)我基本學(xué)會(huì)了CAXA；能使用它進(jìn)行一些零部件的實(shí)體設(shè)計(jì)，掌握了3D虛擬裝配和一些常見(jiàn)機(jī)械機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真動(dòng)畫的制作，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。為以后的工作打下了基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們?cè)讵?dú)立完成的同時(shí)也進(jìn)一步加強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，并取得了一定的成績(jī)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我相信在以后的學(xué)習(xí)和工作過(guò)程中，一定可以好好的解決問(wèn)題，提高自己的能力，較快地適應(yīng)工作和社會(huì)激烈的競(jìng)爭(zhēng)。參考文獻(xiàn)專著：主編許錫祺畫法幾何及機(jī)械制圖中央廣播電視大學(xué)出版社2000年12月主編孫志禮、冷興聚、魏延剛、曾海泉機(jī)械設(shè)計(jì)東北大學(xué)出社2003年1月主編?kù)栐迄i田萬(wàn)祿張祖立黃秋波機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)東北大學(xué)出版社2003年1月4主編吳宗澤機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)機(jī)械工業(yè)