机械原理课程设计仿生水母.docx

机械原理课程设计仿生水母.docx

《机械原理课程设计仿生水母.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械原理课程设计仿生水母.docx（12页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

机械原理课程设计仿生水母

机械原理课程设计

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张玉涛

2008071329刘琦

2008071302高爽

专业：

机械设计制造及其自动化

*******

2010年7月10日

哈尔滨工程大学

1.设计简介………………………………………………１

1.1设计题目………………………………………………１

1.2设计目的………………………………………………１

1.3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

机械原理课程设计报告

一、设计简介：

1、题目：

《仿生水母》

2、设计目的：

.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。

.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。

.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。

.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。

方案三：

偏心曲柄机构

机构运动简图：

原理：

利用偏心曲柄的急回特性实现触手的迅速收缩。

下图为实验模型：

机构优缺点分析：

结构简单但急回特性不明显。

方案四：

双曲柄机构

机构运动简图：

原理：

利用双曲柄机构急回特性实现触手迅速收缩。

机构优缺点分析：

机构复杂、加工有一定困难，但急回特性明显。

三、分析总结:

实践证明方案一机构过于复杂、笨重，且稳定性、可靠性较差，基本运动可以实现，但存在无法变速的缺点；方案二与方案一相比，虽然依然很复杂但比较巧妙，仍然存在无法变速的缺点；方案三结构虽然简单，但急回特性不是很明显；方案四结构复杂，急回特性明显，可以实现自由调速。

现在拟选用方案二或方案四。

四、心得体会：

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。

”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。

我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。

说实话，课程设计真的有点累。

然而，当我一着手清理自己的设计成果，漫漫回味这一段时间的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消。

虽然这是我刚学会走完的第一步，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟的许多，另我有了一种”春眠不知晓”的感悟。

通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致．课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱：

有两次因为不小心我计算出错，只能毫不情意地重来。

但一想起老师平时对我们耐心的教导，想到今后自己应当承担的社会责任，想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故，我不禁时刻提示自己，一定呀养成一种高度负责，认真对待的良好习惯。

这次课程设计使我在工作作风上得到了一次难得的磨练。

短短几天的课程设计，使我发现了自己所掌握的知识是真正如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足，几年来的学习了那么多的课程，今天才知道自己并不会用。

想到这里，我真的心急了，老师却对我说，这说明课程设计确实使我你有收获了。

老师的亲切鼓励了我的信心，使我更加自信．

最后，我要感谢我的老师，是您严厉批评唤醒了我，是您的敬业精神感动了我，是您的教诲启发了我，是您的期望鼓励了我，我感谢老师您今天又为我增添了一幅坚硬的翅膀．今天我为你们而骄傲，明天你们为我而自豪

五、设计者及机构模型图片：