6、
蹺蹺板
天平
生活中的杠桿看需求,有時使用費力杠桿,為了省距離
2.2滑輪
定滑輪:軸的位置固定不變的滑輪
動滑輪:軸的位置隨著被拉物體一起運動的滑輪
/////// ///////
滑輪分類
力大小
方向
距離
本質
定滑輪
不變
改變
距離不變
等臂杠桿
動滑輪
力減小一半
不變
費距離二倍
省力杠桿
滑輪組:由多個動滑輪和定滑輪組成的機構
2.3功和功率
功的定義:一個力作用在物體上,物體在這個力的方向移動了一 段距離,這個力的作用就顯示出成效,力學里就說這個力做了功。
功包含兩個必要因素:一個是作用在物體上的力, 一
7、個是物體在 這個力的方向上移動的距離
大?。汗Χ?力的方向上移動的距離 W=Fs
單位:焦耳
符號:J
1 J=1 N*m
三、特殊的結構
3.1凸輪裝置
3.1.1定義
凸輪機構是由凸輪,從動件和機架三個基本構件組成的高副機構
注1 :高副機構(簡稱高副):在機械工程中,指的是機構的兩構件通過點或線的接觸而
構成的運動副。例如齒輪副和凸輪副
注2 :低副機構(低副):通過面的接觸而構成的運動副
3.1.2組成
凸輪:一個具有曲線輪廓或 凹槽的構件 一般為主動件。
等速回轉運動(勻速圓周運動)
從動件
西
凸輪
從動件:傳遞動力和
8、實現(xiàn)預定的運動規(guī)律的構件,一般作連續(xù)或 間歇性的往復直線運動或擺動。從動件上升的最大距離叫做升程。
機架:框架結構。
3.1.3分類
(1)按凸輪不同:
盤形凸輪:最基本的形式,結構簡單,應用最為廣泛。
移動凸輪:凸輪相對機架做直線移動。
圓柱凸輪:屬于空間凸輪機構。
(2) 按從動件不同:
a.形狀不同:
尖頂從動件:基本形式
優(yōu)點:能與任意復雜的凸輪輪廓保持接觸,從而使從動件實現(xiàn)任 意的運動規(guī)律。
缺點:尖端處極易磨損,
適用:傳力不大的低速機構。
滾子從動件:
優(yōu)點:凸輪與從動件之間為滾動摩擦,因此摩擦磨損較小,用于 傳遞較大的動力,應用較廣。
9、
適用:中、低速機構。
平底從動件:
1
丄
Ta
優(yōu)點:從動件與凸輪之間易形成油膜,潤滑狀況好,受力平穩(wěn), 傳動效率咼。
缺點:與之相配合的凸輪輪廓須全部外凸。
適用:高速場合。
b.根據(jù)運動形式的不同:
直動從動件:從動件作往復移動,其尖端的運動軌跡為一段直線 直動從動件又分為兩種。
對心直動從動件:尖端或滾子中心的軌跡通過凸輪的軸心。
偏置直動從動件:尖端或滾子中心的軌跡不通過凸輪的軸心
擺動從動件:從動件作往復擺動,其尖端的運動軌跡為一段圓弧
(3) 按高副接觸方式不同
a、力鎖合:
10、重力鎖合:依靠重力將從動件恢復原來的狀態(tài)的鎖合方式
彈力鎖合:依靠彈力將從動件恢復原來的狀態(tài)的鎖合方式
幾何鎖合
1 .槽凸輪機構:槽兩側面的法向距離等于滾子直徑
2.主回凸輪機構(共軛凸輪機構):一個凸輪推動從動件完成正行 程運動,另一個凸輪推動從動件完成反行程的運動。
3.等徑凸輪機構:兩滾子中心間的距離始終保持不變
4.等寬凸輪機構:凸輪廓線上任意兩條平行切線間的距離
11、都等于框架
內側的寬度
3.1.4運動規(guī)律
1.凸輪的轉速決定從動件運動的快慢。
2.凸輪的外廓形狀決定從動件的運動規(guī)律。
(凸輪的外廓形狀取決于從動件的運動規(guī)律, 只要根據(jù)從動件的運動
規(guī)律來設計凸輪的輪廓曲線就可以了。)
3.只要做出適當?shù)耐馆嗇喞?,就能使從動桿得到任意預定的運動 規(guī)律。
3.1.5從動件常見運動
(1)等速
12、運動:
特點:行程始末速度有突變,加速度理論上由零變?yōu)闊o窮大,
從而使從動件產(chǎn)生巨大的慣性力,機構受到強烈沖擊,存在剛性沖擊。
13、點或線)壓力較大,點、線接觸易磨損; 維修困難;
凸輪輪廓加工困難,費用較高;
行程較短
3.2曲柄
曲柄滑塊結構
2.曲柄連桿機構
組成:機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組
作用:將圓周回轉運動變?yōu)橥鶑蛿[動,或者將往復擺動變?yōu)閳A周 回轉運動。
應用:發(fā)動機,自行車,飛剪。
3.3棘輪
331定義
由棘輪和棘爪組成的一種單向間歇運動機構
3.3.2組成
棘輪
擺桿
止回棘爪:靜止可靠,防止棘輪反轉
驅動棘爪(主動棘爪):
3.3.3工作原理
主動件空套在與棘輪固連的從動軸上,并與驅動棘爪用轉動副相 聯(lián)。當主動件順時針方向擺動時,驅動棘爪便插入棘輪的齒
14、槽中,使 棘輪跟著轉過一定角度,此時,止回棘爪在棘輪的齒背上滑動。當主 動件逆時針方向轉動時,止回棘爪阻止棘輪發(fā)生逆時針方向轉動, 而
驅動棘爪卻能夠在棘輪齒背上滑過,所以,這時棘輪靜止不動。因此, 當主動件作連續(xù)的往復擺動時,
334分類
按結構形式:
齒式棘輪機構:
優(yōu)點:結構簡單,制造方便;動與停的時間比可通過選擇合適的驅動機構實現(xiàn)。
缺點:動程只能作有級調節(jié);噪音、沖擊和磨損較大,故不宜用于高速。
摩擦式棘輪機構
優(yōu)點:用偏心扇形楔塊代替齒式棘
15、輪機構中的棘爪,
以無齒摩擦代替棘輪。特點是
傳動平穩(wěn)、無噪音;動程可無級調節(jié)。
缺點:靠摩擦力傳動, 會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象,雖然可起到安全保護作用,但是傳動精度 不高。適用于低速輕載的場合。
按嚙合方式
外嚙合棘輪機構
特點:加工、安裝和維修方便,應用較廣。
內嚙合棘輪機構
特點是結構緊湊,外形尺寸小。
內嚙合棘輪機構
按從動件運動形式。
單動式棘輪機構:當主動件按某一個方向擺動時,才能推動棘輪轉動。
雙動式棘輪機構:在主動搖桿向兩個方向往復擺動的過程中,分別帶動兩個棘爪, 兩次推動棘輪轉動。
雙動式棘輪機構常用于載荷較大,棘輪尺寸受限,齒數(shù)
16、較少,而主動擺桿的擺角小 于棘輪齒距的場合。
以上介紹的棘輪機構,都只能按一個方向作單向間歇運動。
圖示為兩
雙向式棘輪機構:可通過改變棘爪的擺動方向, 實現(xiàn)棘輪兩個方向的轉動。
種雙向式棘輪機構的形式,雙向式棘輪機構必須采用對稱齒形。
直推敦動式棘輪機構
可變向棘輪機構
(0) ?
可變向棘輪機構
335作用
棘輪機構將連續(xù)轉動或往復運動轉換成單向步進運動 常應用于千斤頂,腰帶,自行車當中
3.4滑桿
滑桿
固定軻
17、
運動方式為回轉體作回轉運動,滑塊從動,滑桿繞固定軸轉動, 并始終保持與滑塊的共軸關系。
應用:古代花轎,縫紉機,
3.5連桿裝置
定義:由若干有確定相對運動的構件用低副聯(lián)接組成的機構 。
應用:足式機器人等
四、機器人通識
4.1機器人的發(fā)展
機器人(Robot)是自動執(zhí)行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮,又可以運行預先編
排的程序,也可以根據(jù)以人工智能技術制定的原則綱領行動。 它的任務是協(xié)助或取代人類工
作的工作,例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè),或是危險的工作。
聯(lián)合國標準化組織采納了美國機器人協(xié)會給機器人下的
18、定義: “一種可編程和多功能的操作 機;或是為了執(zhí)行不同的任務而具有可用電腦改變和可編程動作的專門系統(tǒng)。
1. 1910年捷克斯洛伐克 卡雷爾?恰佩克 科幻小說 創(chuàng)造出
“ Robot”這個詞。
2. 1911年美國 西屋電氣公司 家用機器人它由電纜控制,可以 行走,會說77個字,甚至可以抽煙,不過離真正干家務活還差得遠。 但它讓人們對家用機器人的憧憬變得更加具體。
3.1912年美國 阿西莫夫 科幻小說 提出“機器人三定律”。后來 成為學術界默認的研發(fā)原則。
4.1954年美國 喬治?德沃爾 世界上第一臺可編程的機器人
Un imate尤尼梅特(即世界上第一臺真正的機器人)
19、
5.1959年德沃爾和約瑟夫?英格伯格 第一臺工業(yè)機器人世界上 第一家機器人制造工廠 Unimation公司。由于英格伯格對工業(yè)機 器人的研發(fā)和宣傳,他也被稱為“工業(yè)機器人之父”。
“機器人三原則”:
1?機器人不應傷害人類;
2?機器人應遵守人類的命令,與第一條違背的命令除外;
3?機器人應能保護自己,與第一條相抵觸者除外。
這是給機器人賦予的倫理性綱領。機器人學術界一直將這三原則作為機器人開發(fā)的準則。
6.1966年斯坦福大學人工智能研究中心 謝克機器人(ShakeTheRobot)
第一臺移動機器人 它被賦予了有限的觀察和環(huán)境建模能力,控制它的計算機
要填滿整個房間。
20、
7.1969年 日本 機器人專家 森昌弘
“恐怖谷理論”:人形玩具或機器人的仿真度越高,超過 95%人們越有好
感,但當超過一個臨界點時,這種好感度會突然降低,越像人越反感恐懼,直 至谷底,稱之為恐怖谷。
也許正因為如此,許多機器人專家在制造機器人時, 都盡量避免“機器人”
外表太過人格化,以求避免跌入“恐怖谷陷阱”。
4.2機器人現(xiàn)代發(fā)展
1.國際上的機器人足球比賽分為兩大系列 RoboCUP(機器人世界杯)和FIRA (微型機器人世界杯足球比賽)
(1)機器人世界杯(RoboCup
1992 年加拿大不列顛哥倫比亞大學教授 Alan Mackworth 提出機器人進
21、行足球比賽(提出概念)
1992 年10月 日本草擬了規(guī)則和足球機器人和模擬系統(tǒng)的開發(fā)原型。 (原
型)
1993 年6月 日本 創(chuàng)辦機器人比賽 命名RoboCupJ聯(lián)賽,隨后,更名機 器人世界杯RoboCup。(創(chuàng)辦)
1997 年8月23-29日日本名古屋 舉行比賽 (首屆比賽)
2008 年6月 中國蘇州 第12屆機器人世界杯 39個國家和地區(qū),321 支參賽隊,1400多名參賽者
(2)微型機器人世界杯足球比賽(FIRA)
1995年 韓國 科學技術院 金鐘煥(Jong — HwanKim教授 提出
1996年11月 韓國 首次舉辦了微型機器人世界杯足球比賽 (即
F
22、IRAMiroSot ‘96),以后每年舉辦一次機器人足球比賽。
2.20世紀火星探測器
1.2001年4月7日,美國發(fā)射” 2001火星奧德賽號”探測器
2.2003年美國發(fā)射兩架火星探測車,2014年初成功登陸,分別是勇氣號 (Spirit, MER-A) 機遇號(Opportunity, MER-B)
4.3機器人基本組成
1. 機器人系統(tǒng)基本結構:機械部分、傳感部分、控制部分
機器人是綜合微電子技術,自動化控制技術,機械學,計算機 等學科綜合成果。
傳感器是一種檢測裝置, 能感受到被測量的信息并能將感受到的信息, 按一定規(guī)律變換成為
電信號或其他所需形式,以滿足信息的傳
23、輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。
2. 機器人驅動方式:電力驅動 液壓驅動,氣壓驅動,
3. 電機是發(fā)電機和電動機的統(tǒng)稱,電機通常分為直流電機和交流電機,交流電機分為異步
電機和電機兩類
4.4工業(yè)機器人特點
對工作環(huán)境有很強的適應能力,能夠代替人類在有害場所從事危
險工作
動作準確性高,可保證產(chǎn)品質量的穩(wěn)定性。
能高強度在環(huán)境中從事單調簡單的勞動
具有很廣泛的通用性
4.5機器人的分類
?國際分類
1 ?制造環(huán)境下的工業(yè)機器人
2 ?非制造環(huán)境下的服務與仿人型機器人
?國內分類
1?工業(yè)機器人
2 ?特種機器人
4.5機器人相關電影
(年份順序)
24、
序號
電影/動畫片名稱
機器人主演
電影年份
1
終結者(第一部)
T-800
1984 年
2
霹靂五號
Number 5
1986 年
3
機械戰(zhàn)警
亞歷克斯?墨菲
1987 年
4
剪刀手愛德華
愛德華
1990 年
5
土 口 口”口公曲宀^ 機器管豕
安德魯
1999 年
6
人工智能
大衛(wèi)
2001 年
7
l,Robot機械公敵
尼桑
2004 年
8
機器人歷險記
羅德尼
2005 年
9
變形金剛(第一部)
汽車人、霸天虎
2007 年
10
鋼鐵俠
托尼?斯塔克
2008年4月
11
機器人總動員
瓦力
2008年6月
12
鐵臂阿童木
阿里木
2009 年
13
鐵甲鋼拳
亞當
2011 年
14
機器人啟示錄
艾克斯
2012 (小說改編未拍兀)
15
環(huán)太平洋
機甲獵人
2013 年
16
超能陸戰(zhàn)隊
大白
2014年(美國上映)
17
超能查派
查派
2015 年