当前位置：文档之家 › 基于Pro_E和Simulink正切机构擦鞋机的运动仿真_周欣

基于Pro_E和Simulink正切机构擦鞋机的运动仿真_周欣

  • 格式：pdf
  • 大小：725.05 KB
  • 文档页数：5

下载文档原格式

  / 5

合集下载

新型擦鞋机结构设计与仿真

新型擦鞋机结构设计与仿真

簧 ５一 板 挡
脚踩踏板时， 毛刷组沿毛刷滑槽移动并 挤压连杆 １连杆 １ ， 底部三角齿推动旋转套筒 ３ 外壁上三角齿沿 圆柱面槽轮 ２上 的滑槽 移动 ， 并压缩弹簧 ４ 。当旋转 套筒 ３ 外壁上三角齿退 出圆柱面槽轮 ２上的滑槽时 ， 相接触 的两个三角齿斜面产生相对滑动 ， 使旋转套筒
要 ： 于摆动摇杆机构、 基 连杆 滑块机构 以及槽轮机构 ， 设计 了一款适合所有鞋码使用 ， 需伸脚 轻踩踏板 就能 实现五 仅 个方位 同时擦 鞋的新 型擦鞋机 。实验 与仿真 结果表 明， 鞋机使用方便 ， 果 良好 ， 擦 效 达到设计要求。
关键词 ： 摆动导杆机构 ； 连杆 滑块机构 ； 槽轮机构 ； 擦鞋机 中图分类号 ：Ｍ ２ ． Ｔ ９ ５４ 文献标 识码 ： Ａ 文章 编号：６４３４ ２ １ ）８０ ８ － １７ －４ Ｘ（ ２ ０ －０ ６０ ０ ３ 作者简介 ： 吴建兵（ ９４一） 男， １７ ， 湖北武汉人 ， 讲师 ， 究方向为机械设计理论。 研
２２ 主要结构原理设计 ． ２２ １ 前部毛刷组结构设计 ．． 前部毛刷组整体结构如下 图 ２ 所示 ：
不理想 。针对以上不足 ， 设计 了这款适合所有鞋码使 用， 仅需伸脚轻踩踏板就 能实现五个方位 （ 包括鞋 头
面、 鞋左侧、 鞋右侧、 鞋后跟、 鞋底面） 同时擦鞋 的新型 擦鞋机 ， 让用户足不出户就能享受专业的擦鞋服务。
（ 如上图 １中 ３ ８ ｌ、２所示 ） 分别用于擦拭鞋头 ， 、 、 １１ ，
鞋左、 右侧面 ， 鞋后部跟及鞋底面。为满足不 同的擦拭
．
８ ． ６
为满足不同鞋码使用时毛刷移动的需要 ， 毛刷滑
动 结构 设计 如下 图 ５所示 ：

自动感应擦鞋机电路原理

自动感应擦鞋机电路原理

自动感应擦鞋机电路原理
自动感应擦鞋机的电路原理主要包括红外光检测电路和电机驱动电路。

红外光检测电路主要由脉冲红外发射、红外接收放大、触发和驱动等部分组成。

当鞋子伸进擦鞋机时，红外探测接收器接收到信号，触发电路开始工作。

电机驱动电路主要由单相交流电机和毛绒抛光轮组成。

电机转子轴两端固定内涵液体蜡的毛绒抛光轮，通过电机的转动，实现擦鞋上油。

此外，控制电路由双运放LM358、双555时基电路芯片NE556等组成，
通过调节电位器可以调节感应距离。

以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅相关书籍或咨询专业人士。

基于Proteus的单片机虚拟仿真实验案例设计

基于Proteus的单片机虚拟仿真实验案例设计

基于Proteus的单片机虚拟仿真实验案例设计谭筠梅;李玉龙;王履程【摘要】A new experimental teaching method based on the actual engineering case-driven teaching is put forward,and an experiment case of the overweight system of the SCM truck based on Proteus simulation is designed.This case brings together all the knowledge points of the SCM experimental course and emphasizes the cultivation of the students'ability of the software and hardware system integration and engineering practical ability.The students'interest in learning has been greatly improved,and the good experimental teaching effect has been achieved.%提出采用实际工程案例驱动教学的实验教学新方法.设计了基于Proteus仿真的单片机货车超重监控系统的实验案例,案例汇聚了单片机实验课程的各个知识点,着重培养学生软硬件系统集成能力和工程实践能力,大大地提高了学生的学习兴趣,取得了良好的实验教学效果.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2018(035)005【总页数】4页(P122-125)【关键词】单片机;Proteus;实验案例;实践教学【作者】谭筠梅;李玉龙;王履程【作者单位】兰州交通大学国家级计算机实验教学示范中心,甘肃兰州 730070;兰州交通大学国家级计算机实验教学示范中心,甘肃兰州 730070;兰州交通大学电子与信息工程学院,甘肃兰州 730070【正文语种】中文【中图分类】TP391.9;G642单片机嵌入式系统类课程是各电类专业普遍开设的计算机硬件类课程。

贴片机可视化运动仿真系统设计与实现

贴片机可视化运动仿真系统设计与实现

贴片机可视化运动仿真系统设计与实现程汉涛;王学俊;孔新伟;周晨晨【摘要】Placement machine in the process of manufacture,tests need tobe pasted on the job,this job not only need to consumesubstrate,components and time-consuming,laborious for SMT machine debugging work is also very trouble. In order to solve the technical problems and learn more about this,from the perspective of visual dynamic simulation a new train of thought is provided,through the establishment of three-dimensional model SMT machine, SMT machine visualization simulation,the simulation system testing and optimization aspects of placement machine is analyzed in the design and implementation of the placement machine visual motion simulation, make the placement machine workflow clear image display.%贴片机在制造过程中，需要进行贴装测试工作，进行这项工作不仅需要消耗基板、元件而且费时费力，对贴片机的调试工作也很麻烦。

为了解决以及更多的了解这方面的技术问题，从可视化动态仿真的角度提供新的思路，通过建立贴片机三维模型、实现贴片机可视化运动仿真、对仿真系统进行测试与优化几个方面对贴片机技术进行研究设计，实现了贴片机的可视化运动仿真，使贴片机的工作流程清晰形象的展现出来。

基于神经网络模糊PID控制的无刷直流电机控制系统研究

基于神经网络模糊PID控制的无刷直流电机控制系统研究
析，在 Simulink 中建立无刷直流电机控制系 统仿真模型，如图 1 所示。 图1 电机控制系统仿真模型
2.1 转速控制系统设计 控制系统采用转速 - 电流双闭环控制， 转速控制器采用神经网络和模糊控制对 PID 参数在线整定，其原理如图 2 所示。 本文中的模糊控制器采用多变量二维的 形式，两个输入分别为转速误差 E 和误差变 化率 EC，控制器的输出量为 PID 控制系数的 补偿量 ΔKp、ΔKi、ΔKd，如图 3 所示。
关键词：无刷直流电机 神经网络 模糊控制
Research on Brushless DC Motor Control System Based on Neural Network Fuzzy PID Control
Jia Yunhe，Zhang Xin，Zhou Yuanyuan
A b s t r a c t ：In response to the requirements of electric vehicle driving conditions, in order to enable the motor to have good starting characteristics and steady-state characteristics, a brushless DC motor speed-current double closed-loop control system simulation model, speed control neural network and fuzzy control system are established in Simulink. The control performs online tuning of PID control parameters; the current loop adopts current hysteresis control, and the control model is loaded after no-load startup. The experimental results show that the control system designed in this paper has fast response speed, no static error, and strong anti-interference ability.

基于Simulink的滑模控制仿真实验

基于Simulink的滑模控制仿真实验

1 三阶非线性系统
带有控制输入的三阶非线性系统状态方程为
x1 x2
= =
x2 x3
(1)
x3
=
f
(x) + u
其中，x 1，x 2和x 3为状态变量， x = [x1, x2, x3 ]T ，u为控制输
采用线性滑模面和双幂次趋近律的滑模控制器设计
为 u1 = − f (x) − c1x3 − c2 x2 − k1 s1 α1 sgn(s源自) −k2s α2 1
sgn (s1 )
2.2 全局滑模控制器
(4)
采用全局滑模面的全局滑模控制器在趋近模态和滑
动模态都具 有鲁棒性，具 有比普通滑模控制器更好的鲁 棒性[4-5]。在全局滑模控制器的设计中，采用的全局滑模面
工业技术 DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.35.097
科技创新导报 2018 NO.35
Science and Technology Innovation Herald
基于Simulink的滑模控制仿真实验①
于清文 颜世玉 赵海滨 (东北大学 机械工程与自动化学院 辽宁沈阳 110819)
中图分类号：TP273
文献标识码：A
文章编号：1674-098X(2018)12(b)-0097-02
Abstract：For the third-order nonlinear system, the common sliding mode controller, the global sliding moce controller and integral sliding mode controller are used to balance the system. Simulink is used to establish the simulation experiment system of sliding mode control. Linear surface and double power reaching law are used to design the sliding mode controller. The sliding mode controller can balance the third-order nonlinear system. The state variables converge gradually to zero, and the convergence speed is faster. Key Words：Global sliding mode control; Integral sliding mode control; Reaching law; Nonlinear system

擦桌机器人的运动学分析与仿真

擦桌机器人的运动学分析与仿真
赵林林;尹玉珍
【期刊名称】《机械》
【年(卷),期】2017(044)001
【摘要】为了保证擦桌机器人工作的稳定性,以自行研制的擦桌机器人为研究对象.通过对擦桌机器臂的结构进行分析,运用D-H坐标表示法建立机械臂数学模型,应用MATLAB对该模型建立的机械臂正向运动学方程,仿真得到擦桌机械臂的工作空间,为后续研究擦桌机器人的动力学和控制提供理论基础.
【总页数】5页(P55-58,80)
【作者】赵林林;尹玉珍
【作者单位】江苏财经职业技术学院,江苏淮安223003;江苏财经职业技术学院,江苏淮安223003
【正文语种】中文
【中图分类】TP242.3
【相关文献】
1.基于SolidWorks对擦桌机器人的结构设计 [J], 尹玉珍;赵林林
2.基于MATLAB的六足机器人运动学分析仿真 [J], 刘园园
3.工业机器人的运动学分析与仿真 [J], 高媛;王超;马鹏飞
4.自重构仿生四足机器人运动学分析及仿真 [J], 陈刚;东辉
5.基于MATLAB的工业机器人运动学分析与仿真 [J], 李小伟;高清冉
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于PROTEUS的智能清洁系统设计与仿真

基于PROTEUS的智能清洁系统设计与仿真蔡斌军;罗崴【摘要】以STM32C8T6为控制核心对自动智能清洁系统进行设计,系统由超声波测距电路、STM32C8T6控制中心和电机驱动芯片TB6612组成.通过对智能清洁系统硬件、软件设计,实现系统的自动化,并在Proteus软件中进行仿真研究.仿真结果表明,所设计的自动智能清洁系统装置具有很好的实用性和经济性.【期刊名称】《湖南工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(029)001【总页数】4页(P5-8)【关键词】智能清洁系统;PROTEUS;仿真【作者】蔡斌军;罗崴【作者单位】湖南工程学院电气信息学院,湘潭 411105;湖南工程学院应用技术学院,湘潭 411105【正文语种】中文【中图分类】TM301.20 引言随着现在人们生活水平的提高，对生活坏境的要求也是越来越高，保持房间干净是一个非常重要的事情.虽然人可以很轻易地对地面进行清扫，但对墙面由于高度的关系，依然比较困难，所以我们的目的是开发一款可以对墙砖和窗户进行清洁的清洁机器.本清洁机器选择轮式小车为运动方式，自携带的驱动电机带动后两轮运动，应用单片机产生脉冲，经驱动电路控制电机的正反转.运用红外线传感器测小车与墙面的距离，保证不与墙面发生碰撞.前轮控制运动方向，利用红外遥感对机器进行运动轨迹控制.先通过手动控制方式，使机器按设计的轨迹运动一次，利用单片机的记忆功能，将运动轨迹保存，运动轨迹将作为自动控制的唯一参照方式.由于墙面很高，采用分段式的墙面清扫模式，通过电机控制清洁装置的高度，依次从最高层清扫，下降到最低层.清洁装置由旋转电机带动滚轮转动，滚轮内置浸湿装置进行湿润与清洁剂添加.装置上下装有吸尘设备将墙面的污水吸除，并对壁面进行干燥，左右各有一对称的红外感光装置，用于控制清洁装置，保持与壁面平行.最后为小车配置拖地装置，在不进行墙面工作时可用于地板的清洁.1 系统方案设计1.1 系统构成本自动智能清洁设备的系统，以STM32C8T6芯片为控制核心，由超声波传感器、直流电机和电源模块组成,如图1所示.采用超声波测距电路来检测距离，超声波测距电路由超声波发射模块、接收模块和集成电路组成，通过STM32C8T6控制超声波集成电路的两个I/O口达到测距的目的.本设计采用的电机是直流电机，其优点是控制简单、价格便宜，且调速性能好，在电路中采用的驱动芯片是TB6612，该驱动芯片共有四种控制模式，并且控制简单.电源模块给整个系统提供电能，并且只有在满足系统电压要求的情况下，超声波测距电路和电机才能正常工作.图1 自动智能清洁设备系统的构成1.2 系统硬件电路设计1.2.1 超声波测距电路超声波测距的原理，是利用发射波和被目标反射的回波之间的时间差含有的距离信息，来实现对目标的测量，得到与障碍物间的距离.采用IO口Trig(控制端)触发超声波，给最少10 μs的高电平，模块自动发送8个40 Hz的方波，自动检测是否有信号返回；当接收到超声波返回时，通过IO口Echo(接收端)输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到接收所持续的时间，测试距离=高电平时间*声速(240 m/s)/2.超声波测距电路如图2所示.图2 超声波测距电路引脚图1.2.2 STM32C8T6控制芯片STM32C8T6芯片是一个低功耗、高性能的32位单片机，2.0～3.6的宽电压供电范围，CPU工作频率最高可达72 MHz，具有单周期的乘法指令和硬件除法，以及优先级可编程的中断系统，片内含64 KB的可以反复擦写1000次的Flash程序存储器和20 KB的SRAM存储器.主要性能有：与51单片机产品兼容、全静态操作；三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16个定时器/计数器、8个中断源、全双工UART串行通道、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、易编程.STM32C8T6的引脚图如图3所示.1.2.3 直流电机驱动电路如图4所示，TB6612的主要引脚功能：AINl/AIN2、BIN1/BIN2、PWMA/PWMB为控制信号输入端；AO1/AO2、BO1/BO2为2路电机控制输出端；STBY为正常工作/待机状态控制引脚；VM(4.5～15 V)和VCC(2.7～5.5 V)分别为电机驱动电压输入和逻辑电平输入端；模块的3个GND接任意一个即可. 图3 STM32C8T6引脚图图4 TB6612引脚图TB6612是基于MOSFET的H桥集成电路，其效率高于晶体管H桥驱动器.相比L293D每通道平均600 mA的驱动电流和1.2 A的脉冲峰值电流，其输出负载能力提高了一倍.相比L298N的热耗性和外围二极管续流电路，它无需外加散热片，外围电路简单，只需外接电源滤波电容就可以直接驱动电机，利于减小系统尺寸.对于PWM信号，它支持高达100 kHz的频率，相对以上2款芯片的5 kHz和40 kHz也具有较大优势.1.2.4 智能清洁系统硬件实物智能清洁系统硬件实物图如图5所示.图5 硬件实物图1.3 系统软件设计1.3.1 Keil设计软件电机驱动软件，主要是由驱动程序构成，超声波测距软件设计主要由主程序、发射子程序、外部中断接收子程序构成.本次使用的是Keil uVision4.根据要求，首先启动电源，单片机检测电源电压，当负荷处于正常值时，再执行后面的超声波测距.当超声波测距电路检测到距离小于预设值时，系统会驱动电机转动，完成智能清洁的功能.当超声波测距电路检测到距离大于预设值时，电机不会被驱动，维持超声波测距功能.1.3.2 软件设计总体方案系统的软件设计流程图如图6所示.2 系统仿真基于Proteus仿真软件建立智能清洁系统仿真模型如图7所示.图6 软件设计流程图图7 系统仿真模型图3 结语本设计以STM32C8T6单片机作为基础，添加必要的辅助器件组成简易的智能清洁系统.系统的控制程序采用高级汇编语言编写，软件编写完成之后，经过仿真和硬件测试，最终完成设计要求的电路，设计结果满足实际需要及要求.参考文献【相关文献】[1] 王迎旭，等.单片机原理及其应用(第2版)[M].北京：机械工业出版社，2012.[2] 胡汉才.单片机原理及其接口技术(第3版)[M].北京：清华大学出版社，2010.[3] 韩敬海,王蕊.Cortext-M3开发技术与实现[M].西安电子科技大学出版社，2013.[4] 武俊鹏，张国印，姚爱红，等.基于ARM的嵌入式系统设计实验与实践教程[M].北京：清华大学出版社，2011.[5] 高月华.基于红外光电传感器的智能车自动寻迹系统设计[J].半导体光电,2009,8(1):10-24.[6] 王建平,卢杉,武欢欢.TB6612FNG在直流电机控制设计中的应用[J].电子设计工程,2010,18(6):65-67.[7] 李洪珠.直流电机的PWM控制系统设计[J].集成电路应用,2005(10):3-4.。

智能自动擦鞋机的设计

分类号：TP368单位代码：10452毕业论文（设计）智能自动擦鞋机的设计姓名李玉青学号XXXXXXXXXXXXX年级 XXXX级专业XXXXXXXXXXXXXXXXXX系（院） XXXXXXXX指导教师 XXXXXXXXX2015年 04月10日摘要本论文撰写的是智能自动擦鞋机的设计。

本次设计的系统的主控芯片使用的是51系列的AT89C51单片机，该系统还包括变压器、稳压集成电路7805、对射式红外光电开关、L293D芯片等。

这些硬件组成了系统的单片机最小系统模块、电源模块、红外感应模块、电机驱动模块。

其中的单片机最小系统模块是最重要的，单片机最小系统模块的用途是控制系统的正常运行，是全部系统的核心。

该系统的工作方式是通过红外感应模块检测信号，运用AT89C51单片机的运用和处理能力最终实现了擦鞋机传动的目的。

关键字：智能自动；擦鞋机；单片机；红外光电开关AbstractWriting of this paper is the design of intelligent automatic shoe machine. The design of the system of the main control chip is using 51 series of AT89C51 single chip microcomputer, the system also includes transformer, voltage regulator IC 7805, correlation type infrared electric switch, L293D chip, etc. The hardware composition of the system of single chip microcomputer minimum system module, power module, infrared sensor module, motor driver module. Thesingle chip microcomputer minimum system module is one of the most important, single chip microcomputer minimum system module USES is the normal operation of the control system, is the core of the whole system. By the infrared sensing module and the system works by detecting signal, using the application of AT89C51 and processing power to achieve transmission with the shoe polisher.Key words:Intelligent automatic;Shoe machine;Single chip microcomputer;Infrared electric switch目录1绪论擦鞋机的概述随着生活水平的提高，一双光洁的皮鞋不再是奢侈品而是人们着装的日用品，衣着光鲜亮丽也就成为了人们的一种生活习惯。

智能自动擦鞋机的设计

智能自动擦鞋机的设计
首先，智能自动擦鞋机应该具有良好的功能性，能够满足人们的实际
需求。

它应该能够适用于各种类型的鞋子，并且能够擦拭不同材质的鞋子，比如皮革、布料和合成材料等。

擦拭过程应该能够彻底清洁鞋子，并且不
会给鞋子带来任何损坏。

另外，智能自动擦鞋机应该具有自动化的功能，
能够识别鞋子的类型和污垢程度，并根据这些信息来确定最佳的擦拭方式。

其次，智能自动擦鞋机应该具有智能化的特性。

它应该能够根据用户
的需求自动调节擦鞋的时间和强度。

比如，对于污垢较轻的鞋子，它可以
选择较短的擦拭时间和较低的强度；对于污垢较严重的鞋子，它可以选择
较长的擦拭时间和较高的强度。

此外，智能自动擦鞋机还应该具有记忆功能，能够记住用户的偏好并自动调节擦拭方式。

第三，智能自动擦鞋机应该具有良好的安全性。

它应该能够确保用户
在使用过程中的安全，防止用户在擦拭过程中受伤。

一种可能的设计是，
在擦拭过程中自动停止，以防止用户将手指或者其他物体放入擦拭区域。

另外，智能自动擦鞋机还应该具有过热保护功能，以防止电机过热，并且
在超过设定时间后自动关闭。

最后，智能自动擦鞋机应该具有良好的美观度。

它应该采用简洁而现
代化的外观设计，与家居装饰相协调。

同时，它还可以具有多种颜色和款
式的选择，以满足不同用户的审美需求。

总之，智能自动擦鞋机的设计应该注重功能性、智能化、安全性和美
观度。

只有在这些方面都得到充分考虑的情况下，智能自动擦鞋机才能真
正满足人们的需求，成为现代化生活中的一种实用家居电器。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

图 4 三维建模并渲染立体图 Figure 4 3D solid modeling and photoshopeffect drawing
图 2 机构原理图 Figure 2 Mechanism principle
2
人机工程学分析
脚踏擦鞋机的尺寸设计得当与否直接关系到毛刷 从而影响到整体清洁效果。 其操作舒适 辊子的转速， 度直接影响着其推广与应用。 从人机工程学出发， 良 ： ， 好的设计应满足如下几点 方便快捷的操作 稳定的系 统恢复， 毛刷辊子合适的速度， 人脚踩踏速度、 角度应
3 3 3 3
{
－ v3 cos α3 + ω3 L3 sin α3 = 0
{ {
L3 cos （ π － α3 ） = L1 cos （ π － α1 ） L3 sin （ π － α3 ） = L2 + L0 tan （ π － α1 ）
。
（ 2）
添加变 长 度 杆 的 限 制 条 件， 即 L0 = L1 cos （ π － α1 ） ， 则式（ 2 ） 变成 L3 cos （ π － α3 ） = L0 L3 sin （ π － α3 ） = L2 + L0 tan （ π － α1 ） 。 （ 3）
周 欣，马 兵
（ 西安石油大学 机械工程学院，陕西 西安 710065 ）
摘 要： 针对目前使用的电动擦鞋机存在占地面积大 ， 噪音大， 耗电， 使用区域受电源限制等缺点 ， 设计出一种新型无能
耗的正切机构擦鞋机 。利用 Pro / E 对其三维建模， 结合人机工程学进行设计 ， 确定机构具体尺寸， 设计制造出样机。 为 验证其实用性， 应用矩阵法建立其数学模型 ， 使用 Simulink 对其简化的正切机构模型进行运动仿真 ， 得出毛刷辊子转速， 脚踏力与时间的关系曲线 。并推荐了合理的踩踏力和毛刷转速 。通过样机实验表明擦鞋效果较好 ， 转速高， 能够满足擦 鞋要求。 关 键 词： 擦鞋机； 建模； 正切机构； Simulink 软件； 仿真 文献标志码： A 2895 （ 2015 ） 03006905 文章编号： 1005中图分类号： TP391． 9
1
擦鞋机的机构设计
包括 2 此擦鞋机由纯机械机构组成如图 1 所示， 个部分， 为工作体和机座。工作体由齿轮齿条、 连杆机 构和毛刷辊子组成。 在其工作时， 踩下的踏板通过连 杆机构的连接板带动一级齿轮与齿条啮合 ， 将向下踩 踏的直线运动转化为齿轮轴的转动， 转动扭矩经过二
· 70·
轻工机械 Light Industry Machinery
[ L cos α sin α ] [ v ] = 0 [ － L ω （ cos α ） ] 。
－2 0 1 1 －2
（ 5）
可得 对式（ 5 ） 两边关于 t 再求一次导， 。 （ 6）
{
－ a3 cos α3 + 2 v3 ω3 L3 sin α3 + ε3 L3 sin α3 + （ ω3 ） 2 L3 cos α3 = 0 a3 sin α3 + 2 v3 ω3 L3 cos α3 + ε3 L3 cos α3 － （ ω3 ） 2 L3 sin α3 = － L0 ε1 （ cos α1 ） － 2 L0 （ ω1 ） 2 tan α1 （ cos α1 ）
［2 ］
2015 年第 3 期
毛刷辊轴固定在连 级齿轮加速后带动毛刷辊子转动， 板上， 与踏板始终保持恒定间距并同时运动。 大齿轮 与轴之间安有单向轴承， 下行程时单向轴承反向锁死， 通过大齿轮转动传递扭矩， 使得毛刷辊子顺时针转动； 当回程时， 啮合齿轮逆时针反转， 单向轴承松开， 毛刷 辊子轴空转， 而毛刷辊子不转。结束后， 通过弹簧系统 使整机恢复初始位置。
－2
式中： a3 为 L3 的径向加速度， ε3 为 L3 的角加速度。 将式（ 6 ） 写成矩阵形式
[ L cos α
3
L3 sin α3
3
－ cos α3 sin α3
] [ a ] [ （ ω ） L sin α － 2v ω cos α － L ε （ cos α ）
ε3
3
=
－ 2 v3 ω3 sin α3 － （ ω3 ） 2 L3 cos α3
第 33 卷 第 3 期 2015 年 6 月
轻工机械 Light Industry Machinery
Vol． 33 No． 3 Jun． 2015
［ 新设备·新材料·新方法］
DOI： 10． 3969 / j． issn． 10052895． 2015． 03． 018
基于 Pro / E 和 Simulink 正切机构 擦鞋机的运动仿真
2 3 3 3 3 3 3
－2
0
1
1
－ 2 L0 （ ω1 ） 2 tan α1 （ cos α1 ）
－2
] 。 （ 7）
式（ 7 ） 是对正切机构连杆点轨迹仿真的主函数数 学模型。 为检验仿真模型的有效性， 设定误差变量 e = L1 + L2 － L3 ， 。 e y = L3 sin α3 － L2 － L0 tan （ π － α1 ） 仿真误差取 e 的范数‖e‖。经过后续仿真运算，
图 5 制作样机实物图 Figure 5 Physical prototypes
［新设备·新材料·新方法］
周
欣， 等： 基于 Pro / E 和 Simulink 正切机构擦鞋机的运动仿真
· 71·
4
4． 1
正切机构的动力学仿真
［ 37］
运动学模型的建立 以 O 点为坐标 建立平面直角坐标系如图 6 所示， 原点。首先建立矢量方程（ L3 为辅助计算的虚连杆） L1 + L2 = L3 。 将（ 1 ） 式分解成标量形式， 得 （ 1）
－ 10 在整个下 行 程 中 均 方 根 误 差 最 大 不 超 过 4 ˑ 10 mm， 满足计算要求。
{
e x = L3 sin α3 － L0
L2 杆的速度 v2 和一级小齿轮 3 的角速度 ω cs 的 关系 d v2 v2 ω3 L 3 a = ω = ω = i ˑ ω cs = 3 ω cs 。 cos （ π － α3 ） 2 dt cs r0 cg a2 为 L2 杆的加速度， 式中： 齿轮传动比 i = 3 ， ω cg 为毛 v2 = r0 为一级小齿轮半径。 刷辊子轮角速度， 4． 2 动力学模型建立 根据理论力学， 对机构进行动力学分析。 将其简 化为 2 部分： 脚踏板的绕轴转动和弹簧、 连杆竖直方向 的振动。 1 ） 脚踏板的绕轴转动 关于点 o， 由达朗贝尔原理列方程式 F ˑ r － F 1 ˑ L 1 + I ˑ ε1 = 0 ， r 为力 F 的作用点至 o 点的距离， I 式中： F 是脚踏力，
3
Pro / E 三维建模及样机制作
利用 Pro / E 对擦鞋机进行三维建模。 结构如图 3 所示。利用 3DMax 对其进行渲染， 如图 4 所示。 图 5 为样机实物图。
1 —毛刷辊子； 2 —二级小齿轮； 3 —一级小齿轮； 4 —辊子轴； 5 — 外三角连板； 6 —齿条； 7 —短轴； 8 —脚踏板； 9 —机座； 10 —螺钉； 11 —销； 12 —万 向 轮； 13 —机 侧 壳； 14 —轨 道 槽； 15 —内 三 角 连 板； 16 —长轴； 17 —大齿轮； 18 —弹簧； 19 —顶梁
1114 ； 修回日期： 20150130 收稿日期： 2014mail： 492277083@ qq． com 作者简介： 周欣（ 1989 ） ， 硕士研究生， 主要研究方向为石油钻采机械 。E男， 陕西宝鸡人，
PVC 板材组装制成， 方便快速装配使用。 毛刷辊子曲 面设计， 加大了鞋面侧面的清理区域， 并可实现简单拆 ， ， 、 。 洗 机构效率高 省力 省时 机构体积小， 可在公共场 所单独使用， 也可与鞋柜进行组合使用。 该装置成本 低、 寿命长且节能环保。
L0 ， L2 为定值。 α1 都是关于时间 t 的变量， 式中： L3 ， 对式（ 3 ） 两边关于 t 求一阶导， 可得 。 （ 4） v3 sin α3 + ω3 L3 cos α3 = － L0 ω1 （ cos α1 ） － 2 ω3 为 L3 的角速度， ω1 为 L 1 式中： v3 为 L3 的径向速度， ， 。 L 的角速度 ε1 为 1 的角加速度 将式（ 4 ） 写成矩阵形式 L3 sin α3 － cos α3 ω3
Motion Simulation of New Tangential Mechanism Shoe Polisher by Pro / E and Simulink
ZHOU Xin， MA Bing
（ College of Mechanical Engineering， Xi’ an Shiyou University， Xi’ an 710065 ， China）
符合人体站立时的生理特点 。 利用毛刷辊子的长 毛刷进行清洁鞋面， 工作时通过长毛刷的柔性来补偿 高度差。考虑市面上鞋厚在 20 30 mm 之间， 滚筒轴 90 mm 。 与脚踏板中心距设计为 毛刷辊子轴外直径为 40 mm， 取毛刷平均长度为 50 mm。 为使毛刷更好地 与鞋面贴合， 参考人脚尺寸普遍性， 板长不宜过大， 取 250 mm。考虑人踩脚踏板的舒适度， 在踏板与底座的 30ʎ 左右转角内完成设计行程。
图 1 机构组成图 Figure 1 Mechanism composition 机构原理图如图 2 年示， 可看出， 此机构共有活动 构件数 n = 5 ， 低副个数 p l = 6 ， 高副个数 p h = 2 ， 故机构 的自由度为 H = 3n － （ 2pl + ph ） = 1。 图 3 虚拟工作图 Figure 3 Mechanism virtual work