机械基础课程设计模板

机械基础课程设计设计说明书

设计题目：仿生水母

机电学院：08-713班

小组成员：2008071315张**

2008071329刘 **

2008071302高 **

专业：机械设计制造及其自动化

指导老师：孔凡凯

2010年7月10日

哈尔滨工程大学

设计说明书至少要包含以下部分内容

一、机构运动简图（要求符号规范并标注参数）

二，机构照片（复印件）

三．机构有__________个活动构件。有__________个低副，其中转动副__________个，移动副__________个。有_________个高副，其中齿轮副_________个，蜗杆蜗轮副_________个，凸轮副_________个。有_________个复合铰链，在___________处。有_________个局部自由度，在___________处。有_________个虚约束，在___________处。

四．机构自由度数数目为 F＝ 3n － 2P

L － P

H

＝ 3×－2×－＝

五．机构_________个原动件。在___________处用___________驱动，模拟___________的运动；在___________处用___________驱动，模拟___________的运动；在___________处用___________驱动，模拟___________的运动。

六．针对原设计要求，按照实验结果简述机构的有关杆、副是否运动到位、曲柄是否存在、是否实现急回、最小传动角数值、是否有“憋劲”现象。（原设计题无要求的项目可以不涉及）

七．指出在机构中自己有所创新之处。

八．指出机构的不足之处，简述进一步改进的设想。

目录

1.设计简介......................................................１1.1设计题目......................................................１1.2设计目的......................................................１1.3水母的生物模型研究 (1)

1.4国内外研究成果 (2)

2.设计方案 (4)

2.1外部动力传递部分设计 (4)

2.2主动力部分设计 (4)

2.2.1方案一 (4)

2.2.2方案二 (5)

2.2.3方案三 (6)

2.2.4方案四 (7)

3.分析总结 (7)

4.心得体会 (8)

5.设计者及机构模型图片 (9)

机械基础课程设计报告

一、设计简介：

1、题目：《仿生水母》

2、设计目的：

I.我们国家海域辽阔，防御和侦察起来比较困难。可将仿生水母安装上传感

器或微型摄像头并将其投放到远海，进行侦查监控工作，并通过卫星将数据及时传送到陆地指挥部。

II.在仿生水母身上还可以装上次声波探测器，用于预报海啸、台风等自然灾害的到来。

III.在仿生水母上面加装搜索、救援装置，发生灾难时可进行水下搜救工作。

IV.目前常规动力推进存在噪声大、效率低等缺陷，可在此基础上进一步研究访水母动力推进器。

3、水母的生物模型研究：

水母，是海洋中重要的大型浮游生物。水母寿命很短，平均只有数个月的生命。水母是无脊椎动物，属于腔肠动物门中的一员。全世界的海洋中有超过两百种的水母，它们分布于全球各地的水域里。水母身体外形像一把透明伞，伞状体直径有大有小，大水母的伞状体直径可达2米。从伞状体边缘长出一些须状条带，这种条带叫触手，触手有的可长达20米～30米，相当于一条大鲸的长度。浮动在水中的水母，向四周伸出长长的触手，有些水母的伞状体还带有各色花纹。在蓝色的海洋里，这些游动着的色彩各异的水母显得十分美丽。水母的种类有很多，但运动机理都大致相同，都是通过腔体的收缩，将水挤出产生推力。本文采用的水母是隶属于立方水母纲的黑星海刺水母。如下图所示。

4、国内外研究成果：

多年来，国内外做水母研究的机构有很多，也取得了很多令人兴奋地成果。下图一所示为美国最近研制成功的一种仿生水母，利用直流电机提供动力，采用双曲柄机构实现急回，并利用巧妙杆结构将运动传递给触手，使其做平稳的周期急回运动，推动水母前进。下图二所示为哈尔滨工程大学学生于2007年研制成功的仿生水母机器人。此机器人采用仿生材料制成，动力主要由SMA（形状记忆合金丝）和ICPF（高分子聚合物材料），机械结构方面设计简单。下图三为哈尔滨工程大学张立勋老师研制成功的仿生水母，主要靠皮囊的排水推动前进，动力由电磁铁的吸合提供。

图一

图二

图三

二、设计方案：

此仿生水母机械结构部分主要由两部分组成：一、外部动力传递部分。二、主动力提供部分。详细介绍如下：

1、外部动力传递部分：

机构运动简图：

L1:L2:L3:L4:L5=35:25:30:32:35

2、主动力提供部分：

此部分有以下几种设计方案：

方案一：。

机构运动简图：

原理：1带动2上升到上极限位置后，触发装置使1与2分离，在弹簧的拉力作用下将2及与2连接的外力传动部分的相应机构迅速下降，从而使触手收缩，推动水母运动。下图为实验模型：

机构优缺点分析：结构复杂，稳定性差

方案二：

机构运动简图：

原理：此机构为棘轮、曲柄、四杆机构的组合，主轴带动棘轮、几轮带动曲柄逆时针旋转，当曲柄端部运动到顶端后，根据棘轮离合特性，在弹簧拉力作用下去并迅速回转，实现急回；四杆机构实现运动的形成放大使滑块的行程等于四个曲柄半径。

机构优缺点分析：还是利用弹簧提供迅速收缩力，与方案一相比省去触发装置，与方案三相比曲柄半径减小节省空间，但结构复杂、不易加工。