機械原理與設計-現(xiàn)代機器的認知、分析與設計 課件 ch3-常用機構(gòu)及其功能簡介 + ch7 機構(gòu)的表達與組成原理；ch5-機器的創(chuàng)新設計與開發(fā)

“設計與制造II”課程

（D&MII，ME3220）第三/七章機構(gòu)的表達與組成原理、常用機構(gòu)簡介設計與制造II目錄第三章機構(gòu)自由度與常用機構(gòu)機構(gòu)的組成與機構(gòu)運動簡圖kinematicdiagram機構(gòu)自由度dof計算（KGC公式）常用機構(gòu)習題Kutzbach-Grubler-Chebyshevformula構(gòu)件

_組成機構(gòu)的每一個獨立運動單元體稱為構(gòu)件。link構(gòu)件：單一零件，或由多個零件剛性聯(lián)接而成?！緲?gòu)件的結(jié)構(gòu)：往往由多個零件固結(jié)而成】構(gòu)件是運動單元，而零件是制造單元。機構(gòu)的組成及運動簡圖構(gòu)件link構(gòu)件運動副運動鏈機構(gòu)Links:individualpartsofmechanism.Theyareconsideredrigidbodiesandareconnectedwithotherlinkstotransmitmotionandforces.機構(gòu)的組成及運動簡圖構(gòu)件link抽象抽象具體機構(gòu)的組成及運動簡圖構(gòu)件的表示方法構(gòu)件linkkinematicdiagramstructuraldiagrammonarylink:linkwith1jointbinarylink:linkwith2joints(simplelink)ternarylink:linkwith3joints(complexlink)quaternarylink:linkwith4jointspolinarylink:linkwithmorethan2joints機構(gòu)的組成及運動簡圖發(fā)展動向構(gòu)件link構(gòu)件：運動基本單元—機架、原動件、從動件、執(zhí)行構(gòu)件（剛性、撓性/柔性、彈性、軟體、流體…）構(gòu)件運動副運動鏈機構(gòu)秦軍弓弩復制品秦陵博物院Fast射電望遠鏡，500m口徑，貴州黔南機構(gòu)的組成及運動簡圖運動副運動副/關(guān)節(jié)/鉸鏈－兩構(gòu)件直接接觸而又能產(chǎn)生一定型式的相對運動的連接，可動連接。Theconnectionsbetweenlinksthatpermitconstrainedrelativemotion運動副元素－兩構(gòu)件構(gòu)成運動副的接觸表面：低副lowerpair、高副higherpair構(gòu)件運動副運動鏈機構(gòu)作用類型Akinematicpair/jointisamovableconnectionbetweentwoormorelinks(attheirnodes),whichallowssomemotions,orpotentialmotionsbetweentheconnectedlinks.平面低副－轉(zhuǎn)動副revolute/pin/hinge

joints自由度jointconnectivity自由度數(shù)約束條件I級運動副(I級副,提供一個約束條件)、II、III、IV、V級副Rxyθ運動副機構(gòu)的組成及運動簡圖平面運動副Kinematicdiagram平面低副－移動副prismatic/piston/slidingjointsP運動副機構(gòu)的組成及運動簡圖機構(gòu)的組成及運動簡圖運動副螺旋副helix/helicaljoint球面副spherepairballjoint球銷副圓柱副cylindricalpair空間低副spatiallowerpairsHCSS’機構(gòu)的組成及運動簡圖運動副空間低副spatiallowerpairs萬象支架：西漢末（公元1世紀）巧工丁緩制作的“被中香爐”是世界上已知最早的常平支架。構(gòu)造精巧，無論球體香爐如何滾動，其中心位置的半球形爐體都始終保持水平狀態(tài)。鏤空球內(nèi)有兩個環(huán)互相垂直可靈活轉(zhuǎn)動，爐體可繞三個互相垂直的軸線轉(zhuǎn)動。原理與現(xiàn)代陀螺儀中的萬向支架相同。高副higher-order/halfjointscamjoint/pair機構(gòu)的組成及運動簡圖運動副高副gearpair機構(gòu)的組成及運動簡圖運動副機構(gòu)的組成及運動簡圖運動副kinematicpair/joint構(gòu)件和運動副的表示方法binarylinkternarylink機構(gòu)的組成及運動簡圖運動副構(gòu)件和運動副的表示方法機構(gòu)的組成及運動簡圖運動副常用運動副的分類及其代表符號U42IV萬向聯(lián)軸節(jié)universal/Hookejoint機構(gòu)的組成及運動簡圖運動副常用運動副的分類及其代表符號SymbolsusedinkinematicdiagramKinematicpairs運動副PrismaticRevoluteCylindric

SphericalHelicalPlanar(E)DOF112313LowerPairs鉸鏈副移動副螺旋副柱銷副球鉸副平面副HigherPairs-1HigherPairs-2Thekinematicdiagram

Symbolsusedinkinematicdiagram機構(gòu)的組成及運動簡圖運動副構(gòu)件運動副運動鏈機構(gòu)仿生設計：自然界的運動副、靈感運動副：構(gòu)件連接關(guān)系（定心/向->變心/向、簡單/復合、間隙、退化）發(fā)展動向構(gòu)件運動副運動鏈機構(gòu)運動鏈：兩個以上的構(gòu)件通過運動副的連接而構(gòu)成的相對可動的系統(tǒng)。開鏈：運動鏈各構(gòu)件構(gòu)成首尾不封閉的系統(tǒng)。open-loopkinematicchain閉鏈：運動鏈各構(gòu)件構(gòu)成首尾封閉的系統(tǒng)。closed-loopkinematicchain機構(gòu)的組成及運動簡圖運動鏈kinematicchain/linkageKinematicChain（運動鏈）:

anassemblyoflinksandjoints.(Interconnectedinawaytoprovideacontrolledoutputmotioninresponsetoasuppliedinputmotion.)?構(gòu)件運動副運動鏈機構(gòu)機構(gòu)：運動鏈中如果將一個構(gòu)件固定為支架，給定一個或幾個構(gòu)件的運動規(guī)律，其余各構(gòu)件均能按預期的規(guī)律運動，這個運動鏈就形成機構(gòu)。固定構(gòu)件支架frame,fixedlink輸入構(gòu)件原動件(主動件)active/inputlink,drivercrank其余構(gòu)件從動件follower其中：輸出構(gòu)件-執(zhí)行構(gòu)件outputlink機構(gòu)的組成及運動簡圖機構(gòu)mechanismMechanism（機構(gòu)）:akinematicchaininwhichatleaseonelinkhasbeen“grounded”,orattached,totheframeofreference(whichitselfmaybeinmotion);thelinksinthekinematicchainmoveuponeachotherwithdefiniterelativemotion.機構(gòu)運動簡圖－撇開構(gòu)件的復雜外形和運動副的具體構(gòu)造，用簡單的線條和規(guī)定的符號代表構(gòu)件和運動副，并按比例定出各運動副的相對位置。這種能準確表達機構(gòu)運動情況的簡化圖形稱為機構(gòu)運動簡圖。機構(gòu)示意圖－若圖形不按精確的比例繪制，僅僅為了表達機械的拓撲結(jié)構(gòu)特征，這種簡圖稱為機構(gòu)運動示意圖（機構(gòu)示意圖）。機構(gòu)的組成及運動簡圖平面機構(gòu)運動簡圖kinematicdiagram機構(gòu)的組成及運動簡圖平面機構(gòu)運動簡圖動畫繪制平面機構(gòu)運動簡圖的步驟：1)找構(gòu)件；2)找運動副；

5)按適當比例畫，成機構(gòu)運動簡圖Back機構(gòu)的組成及運動簡圖平面機構(gòu)運動簡圖kinematicdiagram3)畫運動副；4)畫構(gòu)件；目錄第三章機構(gòu)自由度與常用機構(gòu)機構(gòu)的組成與機構(gòu)運動簡圖kinematicdiagram機構(gòu)自由度dof計算（KGC公式）常用機構(gòu)習題Kutzbach-Grubler-Chebyshevformula機構(gòu)的自由度dof/mobility特例：平面機構(gòu)的自由度機構(gòu)具有確定運動的條件計算平面機構(gòu)自由度時應注意的事項double/triplepin,passivedof,overconstraint

機構(gòu)：把一個或幾個構(gòu)件的運動，變換成其他構(gòu)件確定/期望運動的構(gòu)件系統(tǒng)自由度：機構(gòu)構(gòu)成法則（運動-約束、輸入-輸出）構(gòu)件運動副運動鏈機構(gòu)第三章機構(gòu)自由度與常用機構(gòu)機構(gòu)的自由度degreeoffreedom發(fā)展情況Dai(2014)Dai(2014)機構(gòu)自由度_是指機構(gòu)中各構(gòu)件相對于機架

具有確定的位置所需指定的獨立運動參數(shù)的數(shù)目。Thenumberofdegreesoffreedomofalinkage(the(mobilityofthelinkage)

isthenumberofparameters

independentwemustspecifytodeterminethepositionofeverylinkrelativetotheframeorfixedlink.設某一機構(gòu)，共有N個構(gòu)件，用Pi個i自由度的運動副連接起來。機構(gòu)的自由度：(Kutzbach-Grubler-Chebyshevformula,KGC公式)

F＝q(N-1)-∑

(q-i)Pi

+ν-ξ

=q(N-∑Pi-1)+∑iPi

=q(N-∑Pi-1)+∑fi

N：構(gòu)件總數(shù)（其中1個固定構(gòu)件—機架）

q：機構(gòu)的階數(shù)(q維空間：平面機構(gòu)3，空間機構(gòu)6)q=6-λ(公共約束數(shù))

i：運動副的自由度數(shù)

Pi：自由度為i的運動副的數(shù)目自由度計算及機構(gòu)運動確定條件機構(gòu)的自由度degreeoffreedom機構(gòu)自由度=總自由度

--獨立約束總數(shù)=∑fi-q(∑Pi-N+1)

+ν-ξ自由度計算及機構(gòu)運動確定條件機構(gòu)的自由度Stewart平臺SSP自由度計算及機構(gòu)運動確定條件機構(gòu)的自由度SRP平面機構(gòu)的自由度計算問題：設某平面機構(gòu)，共有n個活動構(gòu)件，含PL個低副、PH個高副。自由構(gòu)件：3個自由度低副：2個約束條件高副：1個約束條件機構(gòu)的自由度為

F＝3n

-2PL-PH機構(gòu)的自由度與組成機構(gòu)的構(gòu)件的數(shù)目、運動副的類型及數(shù)目有關(guān)。自由度計算及機構(gòu)運動確定條件平面機構(gòu)的自由度F＝q(N-1)-∑

(q-i)Pi

自由度計算及機構(gòu)運動確定條件平面機構(gòu)的自由度F=3n-2PL-PH高副數(shù)目低副數(shù)目活動構(gòu)件數(shù)目自由度數(shù)目Kutzbach-Grubler-Chebyshev公式自由度計算及機構(gòu)運動確定條件平面機構(gòu)的自由度F=3n-2PL-PH機構(gòu)自由度=總自由度

--獨立約束總數(shù)F＝q(N-1)一∑

(q-i)Pi

自由度計算及機構(gòu)運動確定條件計算平面機構(gòu)自由度時應注意的事項Coincidentjoint(Overlapping/multiplejoints,compoundhinges)計算平面機構(gòu)自由度時應注意的事項自由度計算及機構(gòu)運動確定條件自由度計算及機構(gòu)運動確定條件計算平面機構(gòu)自由度時應注意的事項自由度計算及機構(gòu)運動確定條件計算平面機構(gòu)自由度時應注意的事項

F=3n-2PL-Ph=33-23-1=2

F=3n-2PL-Ph=3

2-22-1=1滾子：回轉(zhuǎn)體Idledof(PassiveDOF)自由度計算及機構(gòu)運動確定條件計算平面機構(gòu)自由度時應注意的事項Stewart平臺S-CS-SPassiveDOFInternalDOFTorsionalrotation自由度計算及機構(gòu)運動確定條件計算平面機構(gòu)自由度時應注意的事項兩點：軌跡重合(R)/距離恒定(R-R)3.虛約束RedundantConstraints3計算平面機構(gòu)自由度時應注意的事項自由度計算及機構(gòu)運動確定條件兩構(gòu)件：轉(zhuǎn)動副軸線重合RedundantConstraints3計算平面機構(gòu)自由度時應注意的事項自由度計算及機構(gòu)運動確定條件兩構(gòu)件：移動副導路平行RedundantConstraints3計算平面機構(gòu)自由度時應注意的事項自由度計算及機構(gòu)運動確定條件盤形槽凸輪機構(gòu)兩構(gòu)件：平面高副多點接觸公法線重合等寬凸輪機構(gòu)RedundantConstraints3自由度計算及機構(gòu)運動確定條件計算平面機構(gòu)自由度時應注意的事項存在：重復約束作用的對稱部分計算平面機構(gòu)自由度時應注意的事項自由度計算及機構(gòu)運動確定條件復合鉸鏈局部自由度虛約束兩構(gòu)件上兩點距離不變/軌跡重合兩構(gòu)件最多只能形成1個平面低副兩構(gòu)件最多只能形成1個異側(cè)平面高副、2個同側(cè)平面高副起重復約束作用的對稱部分F=3n-2PL-PH機構(gòu)自由度計算的特殊情況F＜=0時，機構(gòu)蛻變?yōu)閯傂澡旒埽瑯?gòu)件之間沒有相對運動。（F=0：structure；F<0：preloadedstructure）自由度計算及機構(gòu)運動確定條件機構(gòu)具有確定運動的條件F＞0時，原動件數(shù)<機構(gòu)的自由度，各構(gòu)件沒有確定的相對運動機構(gòu)自由度：機構(gòu)中各構(gòu)件相對于機架所具有的獨立運動參數(shù)。自由度計算及機構(gòu)運動確定條件F＞0時，原動件數(shù)大于機構(gòu)的自由度，則在機構(gòu)的薄弱處遭到破壞。

機構(gòu)具有確定運動的條件是：機構(gòu)的原動件的數(shù)目=機構(gòu)的自由度的數(shù)目機構(gòu)具有確定運動的條件所有獨立運動參數(shù)的值都被給定。機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析和組成原理平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的組成原理物理層面：機構(gòu)=構(gòu)件+運動副屬性層面：機構(gòu)自由度=f

(桿件數(shù)，副類型，副數(shù)目，環(huán)路)功能層面：機器的機構(gòu)系統(tǒng)=(功能模塊i)

Assur桿組法：機構(gòu)=機架+原動件+其余構(gòu)件(從動件)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析（機構(gòu)組成）機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析和組成原理機構(gòu)=機架+原動件+其余構(gòu)件(從動件)平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析和組成原理機構(gòu)的原動件數(shù)=機構(gòu)的自由度數(shù)

其余構(gòu)件（從動件）：自由度為零的構(gòu)件組基本桿組：不能再拆、最簡單、自由度為零的構(gòu)件組Assurgroup阿蘇爾桿組Assur桿組法

平面機構(gòu)組成原理：任何機構(gòu)都可以看作是由若干個基本桿組依次連接到原動件和機架上所組成平面機構(gòu)的組成原理機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析和組成原理

II級組：最簡單的組合（n＝2，PL＝3）

II級組有5種不同的類型（轉(zhuǎn)動副和移動副）機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析和組成原理討論：全部由低副構(gòu)成的基本桿組

n個構(gòu)件和PL個低副，自由度公式F=3n-2PL＝0PL=3n/2n＝2，PL＝3；n＝4，PL＝6；…Assurgroup阿蘇爾桿組機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析和組成原理

III級組：n＝4，PL＝6

IV級組：n＝4，PL＝6Assurgroup阿蘇爾桿組討論：討論：含高副的基本桿組有哪些情況？II級機構(gòu)：由最高級別為II級組構(gòu)成

III級機構(gòu)：由最高級別為III級組構(gòu)成

I級機構(gòu)：只由機架和原動件而構(gòu)成的機構(gòu)平面機構(gòu)的級別取決于所包含的基本桿組的最高級別機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析步驟：1）計算機構(gòu)自由度，確定原動件（將產(chǎn)生虛約束和局部自由度的構(gòu)件和運動副去掉）

2）高副：高副低代

3）拆掉原動件，從遠離原動件的地方開始拆桿組：先試拆II級組，當不可能時再試拆III級組（注意：每拆出一個桿組后，剩下的部分仍組成自由度為零的桿組，直至全部桿組拆出）

4）確定機構(gòu)的級別機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析和組成原理平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機構(gòu)的級別平面低副機構(gòu)（運動分析和動力分析）所有平面機構(gòu)

高副低代：低副代替高副-條件和方法機構(gòu)運動保持不變，高副低代條件：1)自由度必須完全相同2)瞬時速度和瞬時加速度必須完全相同機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析和組成原理平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析高副低代機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析和組成原理機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析步驟：1）計算機構(gòu)自由度，確定原動件（將產(chǎn)生虛約束和局部自由度的構(gòu)件和運動副去掉）

2）高副：高副低代

3）拆掉原動件，從遠離原動件的地方開始拆桿組：先試拆II級組，當不可能時再試拆III級組（注意：每拆出一個扦組后，剩下的部分仍組成桿組）

4）確定機構(gòu)的級別平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機構(gòu)的級別-例子1機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析和組成原理機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析步驟：1）計算機構(gòu)自由度，確定原動件（將產(chǎn)生虛約束和局部自由度的構(gòu)件和運動副去掉）

2）高副：高副低代

3）拆掉桿組，從遠離原動件的地方開始拆桿組：先試拆II級組，當不可能時再試拆III級組（注意：每拆出一個扦組后，剩下的部分仍組成桿組）

4）確定機構(gòu)的級別平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機構(gòu)的級別-例子2機構(gòu)類型綜合運動鏈的基本型式單閉環(huán)機構(gòu)的類型綜合型綜合：研究一定數(shù)量的構(gòu)件和運動副可以組成多少種機構(gòu)型式的綜合過程運動鏈的基本型式機構(gòu)類型綜合討論：N個構(gòu)件、PL個低副

N＝2，PL＝1，

L=0； N＝4，PL＝4，

L=1； N＝6，PL＝7，

L=2； N＝8，PL＝10，L=3；…F=3(N-1)-2PL＝1PL=3N/2-2附加的一個閉鏈：Pi-Ni=1

多閉環(huán)運動鏈：環(huán)數(shù)L=

P-N+1單閉環(huán)運動鏈：P0=N0

P0-N0=0Watt型Stephenson型Euler環(huán)路公式F’=3N-2PL＝4單閉環(huán)機構(gòu)的類型綜合機構(gòu)類型綜合F=3(N-1)-2PL-PH單閉環(huán)：N=P=PL+PH【

≥

3（N：構(gòu)件數(shù)，包括固定、活動）】PL+2PH=4N＝3，P

＝3PL=2；PH=1若F=1PL+2PH=F+3目錄第三章機構(gòu)自由度與常用機構(gòu)機構(gòu)的組成與機構(gòu)運動簡圖kinematicdiagram機構(gòu)自由度dof計算（KGC公式）常用機構(gòu)習題Kutzbach-Grubler-ChebyshevformulaDesignCatalogueofMECHANISMS常用機構(gòu)第三章常用機構(gòu)及其工作原理連桿機構(gòu)（含工業(yè)機器人機構(gòu)、并聯(lián)機器人機構(gòu)）凸輪機構(gòu)齒輪機構(gòu)間歇運動機構(gòu)（棘輪、槽輪、凸輪式、不完全齒輪、）螺旋傳動機構(gòu)（傳力、傳導、調(diào)整）摩擦傳動機構(gòu)撓性傳動機構(gòu)（帶、鏈、繩、軟軸、絲、）…（廣義機構(gòu)）常用機構(gòu)機構(gòu)：機器的“骨骼”系統(tǒng)，起到支承、運動產(chǎn)生與變換、載荷傳遞與轉(zhuǎn)換的功用。DesignCatalogueofMECHANISMS連桿機構(gòu)第三章常用機構(gòu)及其工作原理連桿機構(gòu)：低副機構(gòu)平面連桿機構(gòu)、空間連桿機構(gòu)

四桿機構(gòu)、五桿機構(gòu)抽油機雷達跟蹤八缸發(fā)動機第三章常用機構(gòu)及其工作原理DesignCatalogueofMECHANISMS凸輪機構(gòu)移動凸輪盤形凸輪圓柱凸輪尖底滾子平底電阻壓帽機卷棉機凸輪機構(gòu)：高副機構(gòu)平面凸輪機構(gòu)、空間凸輪機構(gòu)第三章常用機構(gòu)及其工作原理DesignCatalogueofMECHANISMS齒輪機構(gòu)齒輪機構(gòu)應用廣泛1）適用速度、功率范圍廣2）效率較高3）傳動比穩(wěn)定4）壽命較長、工作可靠5）任意相近的軸之間傳動外嚙合直齒圓柱齒輪內(nèi)嚙合直齒圓柱齒輪齒輪齒條機構(gòu)斜齒圓柱齒輪機構(gòu)人字齒輪機構(gòu)錐齒輪機構(gòu)交錯軸斜齒輪機構(gòu)蝸輪蝸桿機構(gòu)第三章常用機構(gòu)及其工作原理DesignCatalogueofMECHANISMS間歇運動機構(gòu)棘輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)不完全齒輪機構(gòu)凸輪式間歇機構(gòu)第三章常用機構(gòu)及其工作原理DesignCatalogueofMECHANISMS螺旋傳動機構(gòu)第三章常用機構(gòu)及其工作原理DesignCatalogueofMECHANISMS摩擦傳動機構(gòu)第三章常用機構(gòu)及其工作原理DesignCatalogueofMECHANISMS撓性傳動機構(gòu)撓性傳動機構(gòu)帶傳動鏈傳動繩傳動（繩、絲、線、腱、）軟軸傳動DesignCatalogueofMECHANISMS常用機構(gòu)功能第三章常用機構(gòu)及其工作原理實現(xiàn)基本運動功能的機構(gòu)目錄常用機構(gòu)功能：機構(gòu)選型手冊孟憲源主編，現(xiàn)代機構(gòu)手冊·選例·構(gòu)型·設計，機械工業(yè)出版社，1994.6目錄第三章機構(gòu)自由度與常用機構(gòu)機構(gòu)的組成與機構(gòu)運動簡圖kinematicdiagram機構(gòu)自由度dof計算（KGC公式）常用機構(gòu)習題Kutzbach-Grubler-Chebyshevformula第三章機構(gòu)自由度與常用機構(gòu)簡介2-1什么是機構(gòu)？2-2構(gòu)件與零件的區(qū)別是什么？2-3什么是運動副？2-4什么是運動鏈？2-5什么是機構(gòu)自由度？2-6機構(gòu)具有確定運動的條件是什么？產(chǎn)品設計時是否一定需要確定的運動？2-7計算機構(gòu)自由度應注意哪些注意事項？2-8什么是機構(gòu)運動簡圖？與機構(gòu)示意圖有什么區(qū)別？思考題習題n=4PL=5PH=1F=3n-2PL-PH

=1n=6PL=7PH=3F=3n-2PL-PH

=1m=3m=3n=3PL=3PH=2F=3n-2PL-PH

=1n=5PL=7PH=0F=3n-2PL-PH

=1n=5PL=7PH=0F=3n-2PL-PH

=1n=5PL=7PH=0F=3n-2PL-PH

=1n=7PL=10PH=0F=3n-2PL-PH

=1n=7PL=9PH=1F=3n-2PL-PH

=22P2R2P1Rn=2PL=2PH=1F=3n-2PL-PH

=1n=3PL=3PH=2F=3n-2PL-PH

=1Backn=8PL=11PH=1F=3n-2PL-PH

=1n=6PL=8PH=1F=3n-2PL-PH

=1n=5PL=7PH=0F=3n-2PL-PH

=14-UPU并聯(lián)機構(gòu)(3-SPS)-S混聯(lián)機構(gòu)Back“設計與制造II”課程

（D&MII，ME3220）謝 謝！第三章常用機構(gòu)及工作原理“設計與制造Ⅱ”課程

（D&MⅡ，ME3220）設計與制造ⅡDesignandManufacturingⅡ(ME3220/原ME209)項目設計與制作指導項目設計主要步驟機電產(chǎn)品系統(tǒng)構(gòu)成與開發(fā)流程（項目開展流程）項目設計與制作指導調(diào)研與立題（產(chǎn)品與技術(shù)：市場、科研）方案產(chǎn)生（頭腦風暴：概念設計）虛擬樣機（數(shù)字仿真優(yōu)化與實驗）詳細設計（機構(gòu)與結(jié)構(gòu)設計）虛擬樣機（數(shù)字仿真優(yōu)化與實驗）實物樣機（制作、裝配、控制與實驗）項目展示1-34-99-1213-1718項目進程項目設計與制作指導項目設計與制作流程“設計與制造Ⅱ”課程

（D&MⅡ，ME3220）現(xiàn)代機電產(chǎn)品的開發(fā)過程（Project實施流程）調(diào)研與立題機電產(chǎn)品方案設計機構(gòu)設計結(jié)構(gòu)設計電機+控制原型制作與展示需求分析/產(chǎn)品規(guī)劃選題調(diào)研和預測可行性論證確定設計任務市場需求功能要求概念方案詳細方案市場銷售機器組裝組部件裝配零件/器件采購/制造設計過程制造過程廣義機構(gòu)+控制邏輯/要求機械結(jié)構(gòu)+控制系統(tǒng)機器調(diào)試機械結(jié)構(gòu)+控制硬件現(xiàn)代機械產(chǎn)品開發(fā)過程機器結(jié)構(gòu)+控制軟件？市場調(diào)研產(chǎn)品規(guī)劃項目設計與制作流程T1：分組、調(diào)研、立題項目設計與制作指導“設計與制造Ⅱ”課程

（D&MⅡ，ME3220）項目設計評分采用等級制，加權(quán)轉(zhuǎn)成分值，包括每周進展、節(jié)點答辯、綜合答辯、演示情況、項目報告、組內(nèi)組間互評等（占課程成績50%）根據(jù)整體完成質(zhì)量及成員個人貢獻、工作量大小、平時投入程度、提交文檔質(zhì)量，并考慮各小組間作品的相對完成質(zhì)量評定成績。采用小組總體評分、小組成員浮動調(diào)整的方式，以鼓勵團隊合作以及個人貢獻，調(diào)動每個人的積極性。最終的項目評審答辯+項目展示，需要小組成員合作完成一份word報告、匯報ppt、原型展示，答辯時所有成員均需介紹自己的工作。每組提交原型制作作品1套、紙質(zhì)報告1份、電子文檔1份。電子文檔包括下面5部分內(nèi)容及其他相關(guān)材料：計算程序（分析設計程序源代碼、可執(zhí)行程序）圖紙文件（3D、裝配圖、零件圖）視頻文件（包含：仿真動畫[淡色背景]、原型制作過程、樣機演示）設計說明書（pdf+doc，每組1份，不少于A4紙30頁，小四宋體，含個人photo、分工情況）答辯講稿ppt（每組1份，合作完成，含個人photo、分工情況）成績評定規(guī)則項目設計與制作指導一、設計任務書（含調(diào)研+立題論證）…………page二、方案構(gòu)思與概念設計…………page三、結(jié)構(gòu)布局與詳細設計…………page四、驅(qū)動系統(tǒng)設計與選型…………page五、控制系統(tǒng)設計與選型（含傳感方案設計與傳感器選型）…page六、原型制作、裝配與調(diào)試………page七、個人體會………page八、參考文獻………page附錄、計算程序源代碼、程序使用說明、圖紙、選購件一覽表等設計說明書參考格式－說明書參考目錄（或參考設計指導書格式）項目設計與制作指導設計工具編程計算：VC,VC++【目前，計算機語言達9000種，其中只有50種編程語言較流行】

C#，VB，Java，Python，。。。MatLab，Mathematics，Maple等結(jié)構(gòu)設計+運動仿真： SolidWorks

UG

Pro/E

AutoCAD+3DMax Adams，Ansys，Nastran Matlab/Simulink，等文檔：

Word ->.Doc，.docxLaTeX->.latexAcrobatDistiller->.pdfPowerPoint

->.ppt，.pptx，等項目設計與制作指導隨時記錄、隨時整理、做好筆記計算機目前九種編程語言大對比,2019.9.23/p/83811737設計工具項目設計與制作指導項目要求：立題方式：自主立題

+

挑戰(zhàn)賽命題

+

企業(yè)難題榜課程網(wǎng)址：/bkjx/me3220/需求調(diào)研：相關(guān)市場、產(chǎn)品實地：市場、用戶、展覽會、媒體：報紙、電視、廣告、網(wǎng)絡：Baidu、Sogou、Google、（電腦+手機）調(diào)研途徑：技術(shù)調(diào)研：科研現(xiàn)狀實地：大學、研究所、公司數(shù)據(jù)庫：中國知網(wǎng)(中國期刊網(wǎng),CNKI)EiVillage2(EiCompendexWeb)SCI:WOS-WebofScience(SCIE,SSCI,A&HCI,ISIProceedings)。。。T1：分組、調(diào)研、立題調(diào)研與立題立題需求調(diào)研：相關(guān)市場、產(chǎn)品實地：市場、用戶、展覽會、媒體：報紙、電視、廣告、網(wǎng)絡：Baidu、Sogou、Yahoo、Google（電腦+手機）調(diào)研途徑：技術(shù)調(diào)研：科研現(xiàn)狀實地：大學、研究所、公司數(shù)據(jù)庫：中國知網(wǎng)(中國期刊網(wǎng),CNKI)EiVillage2(EiCompendexWeb)SCI:WOS-WebofScience(SCIE,SSCI,A&HCI,ISIProceedings)。。。T1：分組、調(diào)研、立題調(diào)研與立題立題要求：具有機電一體化特征：機械運動：含2個或以上機構(gòu)含驅(qū)動器、控制器、傳感器設計任務書：立題依據(jù)（調(diào)研分析、需求目標）技術(shù)要求（功能、性能等要求）【測試原理與技術(shù)：杜正春

老師（攜手指導項目）】T1：分組、調(diào)研、立題調(diào)研與立題具有機電一體化特征：機械運動：含2個或以上機構(gòu)含驅(qū)動器、傳感器、控制器設計任務書：立題依據(jù)（調(diào)研分析、需求目標）技術(shù)要求（功能、性能等要求）【測試原理與技術(shù)：杜正春

老師（攜手指導項目）】評分依據(jù)：以機械設計創(chuàng)新性、分析計算科學性、方案表達規(guī)范性—設計圖紙+制作+答辯+樣機demo為主；工作量：以機械為主/不低于80%，以控制和算法為輔/不高于20%。立題要求：設計題目各類大賽：全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽挑戰(zhàn)杯（大挑、小挑）上海市機械創(chuàng)新設計大賽ASME賽（M&R、Design）、IEEE賽、Robocup、生活需求：衣食住行醫(yī)療康復（養(yǎng)生保健、助老助殘）生活便利精神娛樂生產(chǎn)需求：生產(chǎn)工具能源動力（節(jié)能減排）探索世界：天上、星際、外星地面、野外地下、水下宏觀、微觀課程挑戰(zhàn)賽企業(yè)難題榜設計題目設計題目：全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽現(xiàn)狀調(diào)查產(chǎn)品和研究，了解具體技術(shù)現(xiàn)狀分析與總結(jié)

對作品的功能、結(jié)構(gòu)、工藝制作、性能價格比、先進性、創(chuàng)新性等多方面進行綜合評價。在實現(xiàn)功能相同的條件下，機械結(jié)構(gòu)越簡單越好第十屆

自然

?

和諧

仿生機械、生態(tài)修復機械《設計與制造Ⅱ》項目立題：選題建議設計題目：全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽第十一屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽

2024.07主題：機械創(chuàng)新推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、自然和諧邁向仿生新高度內(nèi)容：設計與制作1）用于生產(chǎn)國產(chǎn)雜糧和10種蔬菜的播種、管理和收獲的小型專用機械（簡稱：興農(nóng)機械）2）以提高仿生機械運動性能為目標的‘仿生青蛙’和‘仿生蝴蝶’（簡稱：高性能仿生機械）地點：華中科技大學設計題目挑戰(zhàn)杯是“挑戰(zhàn)杯”全國大學生系列科技學術(shù)競賽的簡稱，是由共青團中央、中國科協(xié)、教育部和全國學聯(lián)共同主辦的全國性的大學生課外學術(shù)實踐競賽?！疤魬?zhàn)杯”競賽在中國共有兩個并列項目，全國競賽交叉輪流開展，每個項目每兩年舉辦一屆。“挑戰(zhàn)杯”中國大學生創(chuàng)業(yè)計劃競賽（小挑）“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽（大挑）競賽方式高等學校在校學生申報自然科學類學術(shù)論文、哲學社會科學類社會調(diào)查報告和學術(shù)論文、科技發(fā)明制作三類作品參賽；聘請專家評定出具有較高學術(shù)理論水平、實際應用價值和創(chuàng)新意義的優(yōu)秀作品，給予獎勵；組織學術(shù)交流和科技成果的展覽、轉(zhuǎn)讓活動。參賽資格凡在舉辦競賽終審決賽的當年7月1日以前正式注冊的全日制非成人教育的各類高等院校的在校專科生、本科生、碩士研究生和博士研究生（均不含在職研究生）都可申報作品參賽。作品申報申報參賽的作品必須是距競賽終審決賽當年7月1日前兩年內(nèi)完成的學生課外學術(shù)科技或社會實踐活動成果，可分為個人作品和集體作品。各組設計題目：“挑戰(zhàn)杯”江澤民題寫杯名設計題目第一屆，1989，清華大學第二屆，1991，浙江大學第三屆，1993，上海交通大學第四屆，1995，武漢大學第五屆，1997，南京理工大學第六屆，1999，重慶大學第七屆，2001，西安交通大學第八屆，2003，華南理工大學第九屆，2005，復旦大學第十屆，2007，南開大學第十一屆，2009，北京航空航天大學第十二屆，2011，大連理工大學第十三屆，2013，蘇州大學第十四屆，2015，廣東工業(yè)大學、香港科技大學共同承辦第十五屆，2017，上海大學第十六屆，2019，北京航空航天大學第十七屆，2021，四川大學第十八屆，2023，貴州大學各組設計題目：“挑戰(zhàn)杯”江澤民題寫杯名“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽（大挑）/設計題目第一屆，1999，清華大學第二屆，2000，上海交通大學第三屆，2002，浙江大學第四屆，2004，廈門大學第五屆，2006，山東大學第六屆，2008，四川大學第七屆，2010，吉林大學第八屆，2012，同濟大學第九屆，2014，華中科技大學第十屆，2016，四川大學第十一屆，2018，浙江大學第十二屆，2020，東北林業(yè)大學第十三屆，2022，北京理工大學第十四屆，2024，西安交通大學“挑戰(zhàn)杯”中國大學生創(chuàng)業(yè)計劃競賽（小挑）競賽采取學校、?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）和全國三級賽制，分預賽、復賽、決賽三個賽段進行創(chuàng)業(yè)計劃競賽是20世紀80年代在美國高校興起的以推動成果轉(zhuǎn)化為目標的活動。它借助風險投資運作模式，要求參賽者組成學科交叉、優(yōu)勢互補的競賽團隊，就一項具有市場前景的技術(shù)產(chǎn)品或服務，以獲得風險資本的投資為目的，完成一份完整的創(chuàng)業(yè)計劃書。各組設計題目：“挑戰(zhàn)杯”2014年改稱“創(chuàng)青春”全國大學生創(chuàng)業(yè)大賽設計題目現(xiàn)狀調(diào)查-產(chǎn)品和研究，了解具體技術(shù)數(shù)據(jù)

-現(xiàn)狀分析與總結(jié)、尋找問題觀察自然，體驗生活勤于思考，發(fā)現(xiàn)問題T1：分組、調(diào)研、立題調(diào)研與立題藍海戰(zhàn)略（新需求）產(chǎn)品策略用戶功能性能營銷策略紅海調(diào)研與立題挑戰(zhàn)賽1——仿生青蛙調(diào)研與立題挑戰(zhàn)賽2——仿生蝴蝶調(diào)研與立題挑戰(zhàn)賽——仿生青蛙、仿生蝴蝶贊助企業(yè)：臨汾市鑫銳機械設備有限公司贊助項目：①仿生青蛙；②仿生蝴蝶（2024年機創(chuàng)國賽題目）項目要求及規(guī)則：參考“參賽須知”及“詳細介紹”贊助費用及要求：贊助優(yōu)秀項目獎金：兩組挑戰(zhàn)賽各設置一等獎1-2組，二等獎2-4組，三等獎3-10組（具體組數(shù)根據(jù)報名總組數(shù)確定），一等獎1600元，二等獎1200元，三等獎800元（獎金金額略高于非挑戰(zhàn)賽項目組別）贊助后續(xù)參加市賽及國賽的項目持續(xù)改進所需相關(guān)費用贊助項目相關(guān)專利申請費用受贊助項目提供全套課程項目設計文檔調(diào)研與立題企業(yè)難題榜1——興農(nóng)機械~國產(chǎn)雜糧蕎麥蕎麥收獲機調(diào)研與立題企業(yè)難題榜2——興農(nóng)機械~10種蔬菜調(diào)研與立題課程項目展歷屆情況報道（1）交大機械動力學院本科生160項好設計亮相成果展——項目式教學打造高素質(zhì)工程實踐人才，為中國“智”造積蓄力量，2016-01-18，/bkjx/tg_news/510.html【多課合展】（2）機械與動力工程學院“設計制造”系列課程項目總結(jié)匯報與課程建設研討會順利舉行，2016-12-02，/bkjx/tg_news/490.html【經(jīng)驗總結(jié)會】（3）機械與動力工程學院“由工導思

以智造物”2016年秋季學期課程項目成果展舉行，2017-01-16，/bkjx/tg_news/466.html【多課合展】（4）機械與動力工程學院舉行2017年秋季學期課程項目成果展，2018-01-17，/bkjx/tg_news/435.html【多課合展】（5）機械與動力工程學院舉行2018年秋季學期設計與制造Ⅱ課程項目成果展，2019-01-15，/bkjx/tg_news/392.html【單獨設展】（6）機械與動力工程學院舉行2019年度設計與制造Ⅱ課程項目展，2020-01-15，/bkjx/tg_news/312.html【單獨設展】（7）機械與動力工程學院舉辦2020年《設計與制造Ⅱ》課程項目展，2021-01-13，/bkjx/tg_news/1957.html【單獨設展】第1屆第2屆第3屆第4屆第5屆第6屆（8）機械與動力工程學院舉辦2021秋季學期《設計與制造Ⅱ》課程項目展，2022-01-19，/news/71901.html【單獨設展】第7屆（9）機械工程專業(yè)設計類課程建設在線研討會暨“設計與制造Ⅱ”課程項目展成功舉辦，2023-01-08，/news/73906.html【單獨設展】第8屆調(diào)研與立題自搬運AGV（項目展一等獎，專利2）基于越障的可變形車輪（專利1）全方位水下拍攝機器人仿行星系統(tǒng)的變形燈（項目展三等獎，專利1）2015-2016年度秋季學期（學生作品部分題目）：多功能面食機（專利1）爬梯子機器人多功能水母機器人輔助行走及鍛煉一體機第1屆項目展2016.01多足智能玩具肩關(guān)節(jié)輔助康復訓練臂無人機自適應平穩(wěn)下落支腳旋轉(zhuǎn)木馬音樂盒自升降電動窗簾輪履復合式越障避障機器人高空電纜除冰機器人爬樓機器人設計AssistiveWheelchairMechanicalFootforBootTesting2016-2017年度秋季學期（學生作品部分題目）：便攜式皮影機器箱自動化水面污染物收集裝置疊衣、卷衣一體化的衣服整理系統(tǒng)AutomaticPancakeFlipperAninterestingsweepingrobot優(yōu)秀項目一等獎優(yōu)秀項目二等獎優(yōu)秀項目三等獎電動助步器吸塵鞋可拆卸自行車電動裝置個人智能小助手手指康復訓練器雨傘自動裝袋器寫字機械臂自動剝蛋器智能清潔機器人基于RFID的智能圖書分揀裝置設計Bionics-flappingSeagullAircraft機械手掌設計及其握力研究多模式肘關(guān)節(jié)康復儀老年人電動代步工具最具創(chuàng)意獎智能中藥取藥裝置自動擺放書籍機器人高空摘果器可爬樓梯的掃地機器人自動網(wǎng)球撿球機自動水果削皮機自動疊衣機最具創(chuàng)意獎可拆自行車電動裝置巧克力先生肩關(guān)節(jié)康復訓練臂自動疊衣板最受學生歡迎獎400名學生約100個題目調(diào)研與立題第2屆項目展2017.012017-2018年度秋季學期（學生作品部分題目）：調(diào)研與立題第3屆項目展2018.012018-2019年度秋季學期（學生作品部分題目）：調(diào)研與立題第4屆項目展2019.012019-2020年度秋季學期（學生作品部分題目）：調(diào)研與立題第5屆項目展2020.012020年1月11日，機械與動力工程學院舉行設計與制造Ⅱ課程項目展，13個教學班的88個項目參與展示，其中34個小組參與了陳述報告環(huán)節(jié)，首次實現(xiàn)了全部課程項目參加現(xiàn)場展示。本次項目展最終評選出一等獎2項、二等獎4項、三等獎14項、最佳人氣獎10項、優(yōu)勝獎10項。2020-2021年度秋季學期（學生作品部分題目）：調(diào)研與立題第6屆項目展2021.012021年1月9日，機械與動力工程學院舉辦2020年《設計與制造Ⅱ》課程項目展，12個教學班88個項目全部參展，28個推優(yōu)項目進行了項目匯報。本次項目展采用線上直播與線下同步的方式。本次項目展最終評選出一等獎2項、二等獎5項、三等獎8項、最佳人氣獎10項、優(yōu)勝獎13項。2021-2022年度秋季學期（學生作品部分題目）：調(diào)研與立題第7屆項目展2022.012021年1月15日，機械與動力工程學院舉辦2021年度秋季學期《設計與制造II》課程項目展，13個教學班87個項目全部參展，29個班級推優(yōu)項目和19個進入復賽的挑戰(zhàn)組項目進行了項目匯報，活動采用會場直播與線下同步的方式。本次項目展增設了爬樓梯和越障挑戰(zhàn)賽環(huán)節(jié)?；顒幼罱K評選出一等獎3項、二等獎8項、三等獎13項、最佳人氣獎10項、優(yōu)勝獎24項，以及挑戰(zhàn)組單項獎5項。單項獎調(diào)研與立題第7屆項目展2022.01工程學導論(設計與制造0)設計與制造I設計與制造Ⅱ畢業(yè)設計(設計與制造Ⅲ)設計與制造課程群：促進多學科知識綜合運用，逐級進階培養(yǎng)系統(tǒng)思維上海市重點課程國家一流課程上海市+國家一流課程起落架實驗作動系統(tǒng)實驗滑行實驗概念設計制作演示調(diào)研立題項目式教學：創(chuàng)新產(chǎn)品開發(fā)——復雜工程問題解決過程目標：服務國防反潛載具需求！G5-海熊貓無人空潛飛翼2021-2022秋季學期《設計制造II》課程項目展一等獎，最佳人氣獎詳細設計流體力學、機構(gòu)學……固體力學、工程材料、FEM……制造工藝、測控……現(xiàn)代機器與裝備：創(chuàng)新開發(fā)過程【工程問題解決過程】學院頂層設計：設計與制造系列課程2022-2023年度秋季學期（學生全部作品~線上線下混合項目展~全網(wǎng)直播）：調(diào)研與立題第8屆項目展2023.01/bkjx/me3220/Projects2023.html課程網(wǎng)址：/bkjx/me3220/Back“設計與制造Ⅱ”課程

（D&MⅡ，ME3220）謝 謝！項目設計與制作指導“設計與制造Ⅱ”課程

（D&MⅡ，ME3220）設計與制造ⅡDesignandManufacturingII(ME3220)項目設計與制作指導項目設計與制作指導項目設計與制作流程“設計與制造Ⅱ”課程

（D&MⅡ，ME3220）現(xiàn)代機電產(chǎn)品的開發(fā)過程（Project實施流程）產(chǎn)品方案設計目標分析創(chuàng)新構(gòu)思方案擬定方案評價與決策概念設計方案設計機構(gòu)與結(jié)構(gòu)驅(qū)動與控制傳感與檢測方案篩選機電產(chǎn)品運動方案開發(fā)過程(產(chǎn)品方案設計)項目設計與制作指導現(xiàn)代機器的骨架/運動系統(tǒng)（三子系統(tǒng)論，核心組成）通訊信息處理與控制廣義執(zhí)行機構(gòu)傳感檢測子系統(tǒng)機械系統(tǒng)(機械結(jié)構(gòu))現(xiàn)代機電產(chǎn)品的物理構(gòu)造（Project實施對象）機電產(chǎn)品運動方案開發(fā)過程(產(chǎn)品方案設計)機械運動方案設計過程（Project實施子流程）機械設計師/主導+電控設計師/配合項目設計與制作指導信息處理與控制傳感檢測廣義執(zhí)行機構(gòu)1信息處理與控制廣義執(zhí)行機構(gòu)m廣義執(zhí)行機構(gòu)n傳感檢測子系統(tǒng)…通訊信息處理與控制……執(zhí)行單元1執(zhí)行單元m執(zhí)行單元n機械運動電子控制現(xiàn)代機器的邏輯結(jié)構(gòu)（系統(tǒng)層次）現(xiàn)代機器的骨架/運動系統(tǒng)（三子系統(tǒng)論，核心組成）？市場調(diào)研產(chǎn)品規(guī)劃市場需求功能要求概念方案詳細方案市場銷售機器組裝組部件裝配零件制造設計過程制造過程廣義機構(gòu)+控制邏輯機械結(jié)構(gòu)+控制系統(tǒng)機器調(diào)試機械結(jié)構(gòu)+控制硬件現(xiàn)代機械產(chǎn)品開發(fā)過程機器結(jié)構(gòu)+控制軟件？概念設計運動設計工作機理->動作過程->運動方案Step1Step2概念設計：機理+運動方案(功能載體：機構(gòu)+控制)任務T2：方案設計-概念方案項目設計與制作指導項目設計與制作流程2023.10.09（Mon）“設計與制造Ⅱ”課程

（D&MⅡ，ME3220）機電產(chǎn)品運動方案開發(fā)過程(產(chǎn)品方案設計)時序邏輯控制動態(tài)過程控制機械運動方案設計過程（Project實施子流程）機械設計師/主導+電控設計師/配合項目設計與制作指導工作機理輸入端/驅(qū)動端動力輸出端/執(zhí)行端動作機構(gòu)/傳動運動現(xiàn)代機電產(chǎn)品的物理構(gòu)造（Project實施對象）廣義執(zhí)行機構(gòu)機械系統(tǒng)(機械結(jié)構(gòu))傳動系統(tǒng)（帶/鏈/螺旋、減速器、聯(lián)軸器、離合器、制動器）驅(qū)動系統(tǒng)（原動機：電機、發(fā)動機、液壓泵、畜力、人力、）執(zhí)行系統(tǒng)（連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、間歇運動機構(gòu)、）現(xiàn)代機器的骨架/運動系統(tǒng)（三子系統(tǒng)論，核心組成）項目設計與制作指導機電產(chǎn)品運動方案開發(fā)過程(產(chǎn)品方案設計)功能視角看機械系統(tǒng)組成項目設計與制作流程概念設計-casestudy項目設計與制作指導曹睿賈睿胡楊機器螃蟹(2007)1.確定設計任務1）調(diào)研分析調(diào)研：螃蟹活體結(jié)構(gòu)、實際爬行運動、圖片、錄像、已有機器螃蟹等，理解了螃蟹的生物種類、生活習性、運動特點、已有機器螃蟹結(jié)構(gòu)等。分析：螃蟹共有五對足，其中一對螯主要用于捕食和防御（翕張運動)，最后一對步足演化為水中劃行的劃行足，中間三對步足起主要爬行作用。2）確定設計任務設計小組展開“頭腦風暴”，集體研討，確定設計一只六足的機器螃蟹。設計任務：設計一只六足的機器螃蟹，能模擬螃蟹橫行和轉(zhuǎn)彎。要求結(jié)構(gòu)簡單，運動靈活，與螃蟹外形及主運動相似度高。由一只電機驅(qū)動，可實現(xiàn)橫向爬行、行進中左右轉(zhuǎn)向及原地轉(zhuǎn)向功能。蟹項目設計與制作流程概念設計-casestudy項目設計與制作指導2.方案構(gòu)思與設計過程1）爬行過程分析與構(gòu)思（工藝動作過程）爬行動作：爬行步態(tài)（3-3步態(tài)：中間三對步足的運動之間存在相位差，交替觸地與離地，保證身體在前進方向的平衡）爬行過程：機械運動循環(huán)示意圖（單只步足）功能分解：橫向爬行、轉(zhuǎn)向曹睿賈睿胡楊機器螃蟹(2007)蟹螃蟹爬行步態(tài)爬行運動循環(huán)圖步足編號優(yōu)點：利用“死點”特性

符合實際蟹腿的運動

更加可靠、合理

改進后的蟹腿項目設計與制作流程概念設計-casestudy項目設計與制作指導2.方案構(gòu)思與設計過程2）運動功能求解（機構(gòu)綜合、運動時序設計）爬行功能：蟹腿機構(gòu)的構(gòu)思與設計（足端軌跡：構(gòu)型+尺度）曹睿賈睿胡楊機器螃蟹(2007)蟹初始機構(gòu)方案傳動部分過于復雜

足端軌跡軌跡生成問題四桿機構(gòu)-1dof五桿機構(gòu)-2dof項目設計與制作流程概念設計-casestudy項目設計與制作指導2.方案構(gòu)思與設計過程2）運動功能求解（機構(gòu)綜合、運動時序設計）爬行功能：蟹腿機構(gòu)的構(gòu)思與設計（足端軌跡）轉(zhuǎn)向功能：轉(zhuǎn)向機構(gòu)的構(gòu)思與設計（構(gòu)型+尺度）曹睿賈睿胡楊機器螃蟹(2007)蟹螃蟹的轉(zhuǎn)向是一個很復雜的過程，如果用腿部動作來實現(xiàn)，時序十分復雜，而且轉(zhuǎn)向過程中機械螃蟹身體很不穩(wěn)定。聯(lián)想到現(xiàn)實中某種重型起重機的前向爬行機構(gòu)我們把螃蟹身體分為上下兩層機架，兩層可作相對轉(zhuǎn)動六條腿分成兩組，分別固定在兩層機架上轉(zhuǎn)向機構(gòu)仿真機器螃蟹轉(zhuǎn)向運動仿真轉(zhuǎn)向機構(gòu)上下兩層相對轉(zhuǎn)角：10

O項目設計與制作流程概念設計-casestudy項目設計與制作指導2.方案構(gòu)思與設計過程2）運動功能求解（機構(gòu)綜合、運動時序設計）爬行功能：蟹腿機構(gòu)的構(gòu)思與設計（足端軌跡）轉(zhuǎn)向功能：轉(zhuǎn)向機構(gòu)的構(gòu)思與設計協(xié)調(diào)功能：運動時序的設計與優(yōu)化機器螃蟹(2007)蟹單腿爬行運動循環(huán)示意圖單腿爬行運動循環(huán)圖六足爬行時序項目設計與制作流程概念設計-casestudy項目設計與制作指導2.方案構(gòu)思與設計過程3）驅(qū)動與傳動設計（原動機+傳動系統(tǒng)）驅(qū)動方案：原動機選型（如：電機~轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率、工作狀態(tài)）傳動方案：傳動機構(gòu)（構(gòu)型+尺度：齒輪、帶、鏈、索、連桿...）曹睿賈睿胡楊機器螃蟹(2007)蟹WZY—131型玩具電機電壓空載負載制動力矩(克·厘米)電壓范圍(伏)測試電壓(伏)轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)電流（安)轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)電流(安)力矩(克·厘米)功率(瓦)1.5-3.01.576000.2752000.716.50.320.61.5-3.03100000.3475001100.9632.5品牌XXX產(chǎn)品類型有刷直流電動機型號WZY-131額定功率0.02（kW）額定電壓1.2（V）額定轉(zhuǎn)速10000（rpm）外形尺寸19.5*12*9.5（mm）廠家產(chǎn)品手冊槽輪+齒輪電機-中心主軸傳動比：

轉(zhuǎn)/秒主軸轉(zhuǎn)速：

轉(zhuǎn)/秒下機架蟹腿傳動鏈上機架蟹腿傳動鏈蟹腿機構(gòu)傳動鏈項目設計與制作流程概念設計-casestudy項目設計與制作指導3.最終設計方案：機構(gòu)+時序形態(tài)比較逼真：機構(gòu)布局步態(tài)比較相似：3-3步態(tài)、足端軌跡協(xié)調(diào)功能：運動時序的設計與優(yōu)化曹睿賈睿胡楊機器螃蟹(2007)蟹項目設計與制作流程T2：1stME3220case1名稱：自搬運AGV機械臂能力空間項目設計與制作流程T2：方案設計-case2項目設計與制作指導馬駿張嘉梁余春華沈文亮機器螃蟹(2007)方案Ⅰ—連桿行走機構(gòu)運動循環(huán)圖凸輪輪廓設計x=(rb+s)*sin(Ф)+cos(Ф)*(ds/dФ)y=(rb+s)*cos(Ф)-sin(Ф)*(ds/dФ)取s=3*sin(n/2)*cos(n/4)方案Ⅲ—凸輪-連桿機構(gòu)方案Ⅱ—凸輪行走機構(gòu)項目設計與制作流程T2：1stME3220case3名稱：爬梯子機器人項目設計與制作流程T2：方案設計-case4基于變形輪的自穩(wěn)式爬樓機器人爬樓機構(gòu)三角輪式純足式懸掛輪式組合式變形三角輪式自穩(wěn)機構(gòu)設計變形輪機構(gòu)設計(2014)項目設計與制作流程T2：1stME3220case5名稱：基于越障的可變形車輪項目設計與制作流程T2：方案設計-case6搖擺波浪床.發(fā)明人：姚文卿;倪維增;孟再強;郭為忠.發(fā)明專利授權(quán)號：ZL200910308293.9申請日：2009.10.15；授權(quán)日：2012.1.4(2008-2009秋季)

孟再強5060209270機械工程及自動化機構(gòu)選型及組合

機構(gòu)力學特性分析文字材料倪維增5060209271機械工程及自動化方案原理設計機構(gòu)簡圖繪制零件尺寸計算姚文卿5060209275機械工程及自動化完整三維建模機構(gòu)運動動畫制作機構(gòu)傳動分析搖擺波浪床Group9孟再強5060209270倪維增5060209271姚文卿5060209275(2008)項目設計與制作流程T2：方案設計-case7機械防盜鎖設計楊漪李夏雨武悅(2008)普通彈子鎖結(jié)構(gòu)分析彈子鎖開鎖過程撞匙開鎖法通過鎖定槽與鎖定珠來實現(xiàn)防盜的功能鑰匙插到底時正好將細桿頂?shù)秸_位置項目設計與制作流程T2：方案設計-case8魔方式展示柜陳奧林陳渠羅盛林賴夢琪(2014)項目設計與制作流程T2：1stME3220case9名稱：仿行星系統(tǒng)的變形燈項目設計與制作流程T2：方案設計-case10支撐桿式越障車輪發(fā)明人：袁斯辰，陳宇，汪曉蔓，郭為忠發(fā)明專利授權(quán)號：ZL201110110300.1申請日：2011.04.29；授權(quán)日：2012.09.19(2010-2011秋季)全自動奶茶一體機發(fā)明人：余德汝，石柱，何騰，韓小鵬,茅翌君發(fā)明專利授權(quán)號：ZL201110217600.X申請日：2011.7.29；授權(quán)日：2013.06.12(2010-2011秋季)項目設計與制作流程T2：方案設計-case11作業(yè)本自動拾取機構(gòu)發(fā)明人：楊曉東,顧鵬,陳山林,傅雙枝,張座通,郭為忠發(fā)明專利授權(quán)號：ZL201310642335.9申請日：2013-12-03；授權(quán)日：2015-05-11(2012-2013春季)康復用助步器發(fā)明人：毛佳煒,王鐸源,趙午陽,郭為忠發(fā)明專利授權(quán)號：ZL201310533562.8申請日：2013-10-31；授權(quán)日：2015-08-21(2012-2013春季)項目設計與制作流程T2：方案設計-case12三模式變形輪，趙齊屾，潘登，莫喜先，劉光遠，李正安，郭為忠，申請?zhí)枺?01510271693.2,申請日：2015.05.25

(2013-2014春季)同軸旋轉(zhuǎn)滑移運動變耦合輸出裝置，張樹桉,郭為忠，申請?zhí)枺?01310431845.1,申請日：2013-09-22

(2012-2013春季)雙層螺旋槳式多自由度四軸飛行器，胡懿倫,金光現(xiàn),郭為忠，申請?zhí)枺?01410187335.9,申請日：2014.5.6(2013-2014春季)繩牽引遠距離操作平臺，張樹桉,吳林立梓,李沁馳,潘登,郭為忠，申請?zhí)枺?01410778110.0,申請日：2014-12-15(2013-2014春季)自動燒烤架，萬良晨，馮太銳，劉柯，張書圣,郭為忠，申請?zhí)枺?01410714074.1,申請日：2014-11-28(2013-2014春季)魔方式展示柜，陳奧林,賴夢琪,羅盛林,陳渠,郭為忠，申請?zhí)枺?01510261163.X,申請日：20150521(2013-2014春季)項目設計與制作流程2019-2020-1錢班題目G6-模塊化會議室市賽一等獎G4-外管道檢測機器人G5-繪畫助教市賽一等/國賽二等G3-人臉識別外賣自提機項目展最佳人氣獎G1-多孔板自動加樣機項目展優(yōu)勝獎G2-欠驅(qū)動自適應機械手項目展二等獎G7-模式切換的欠驅(qū)動機械手項目展一等獎，發(fā)明專利1TA：趙辰堯項目設計與制作流程2020-2021-1錢班題目G4-智能貼膜機項目展人氣獎、優(yōu)勝獎G2-早餐分揀系統(tǒng)G5-自動調(diào)節(jié)支架G6-3Q球形機器人項目展三等獎G3-智能跟隨式制冷裝置項目展最佳人氣獎G1-管道清理機器人項目展三等獎TA：徐浩項目設計與制作流程2021-2022-1錢班題目G6-淺灘作業(yè)的水陸兩用海蟹仿生機器人項目展二等獎，最佳人氣獎，礪志杯，市賽一等獎、國賽一等獎G4-一種基于水翼法推進的仿生海龜項目展二等獎，發(fā)明專利1、市賽一等獎G5-“海熊貓“潛航飛翼項目展一等獎，最佳人氣獎G3-雨傘干燥收疊一體機發(fā)明專利1G1-輪足跳躍機器人G2-模塊化全地形移動作業(yè)機器人項目展三等獎，最佳人氣獎，爬樓梯速度最快獎-亞軍TA：朱高晗y“設計與制造Ⅱ”課程

（D&MⅡ，ME3220）謝 謝！項目設計與制作指導Back“設計與制造Ⅱ”課程

（D&MⅡ，ME3220）設計與制造ⅡDesignandManufacturingII(ME3220)項目設計與制作指導郭為忠博士教授機械與動力工程學院上海交通大學項目設計與制作指導項目設計與制作流程“設計與制造Ⅱ”課程

（D&MⅡ，ME3220）現(xiàn)代機電產(chǎn)品的開發(fā)過程（Project實施流程）產(chǎn)品詳細設計結(jié)構(gòu)方案擬定造型與結(jié)構(gòu)設計選材與性能設計設計圖繪制控制軟硬件選型機電產(chǎn)品詳細設計結(jié)構(gòu)設計電控設計選型設計算法設計性能設計與優(yōu)化機電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案開發(fā)過程(產(chǎn)品詳細設計)項目設計與制作指導現(xiàn)代機器的骨架/運動系統(tǒng)（三子系統(tǒng)論，核心組成）通訊信息處理與控制廣義執(zhí)行機構(gòu)傳感檢測子系統(tǒng)機械系統(tǒng)(機械結(jié)構(gòu))現(xiàn)代機電產(chǎn)品的物理構(gòu)造（Project實施對象）市場需求功能要求概念方案詳細方案市場銷售機器組裝組部件裝配零件制造設計過程制造過程廣義機構(gòu)+控制邏輯-過程/控制要求-品質(zhì)機械結(jié)構(gòu)+控制系統(tǒng)-軟硬件/算法-程序or代碼(過程-動作+運動)機器調(diào)試機械結(jié)構(gòu)+控制硬件現(xiàn)代機械產(chǎn)品開發(fā)過程機器結(jié)構(gòu)+控制軟件？機械設計電控設計萬向聯(lián)軸器（universal/hookejoint）結(jié)構(gòu)硬件機構(gòu)控制動作運動市場需求功能要求概念方案詳細方案市場銷售機器組裝組部件裝配零件制造設計過程制造過程廣義機構(gòu)+控制邏輯機械結(jié)構(gòu)+控制系統(tǒng)工藝動作時序＋工藝動作工藝動作序列工藝動作過程構(gòu)思機理創(chuàng)新頭腦風暴機械運動循環(huán)示意圖＋驅(qū)動系統(tǒng)方案廣義機構(gòu)構(gòu)型機械運動方案示意圖尺度綜合時序優(yōu)化傳動系統(tǒng)方案驅(qū)動傳動選型設計末端特征時序＋末端特征末端特征序列