简论自适应基于欠驱动自适应家用洗鞋机生

论文导读：
摘　要：调查目前洗鞋机的现状，提出采用“欠摘自：硕士论文答辩www.7ctime.com
驱动机构”原理设计一个家用洗鞋机。该洗鞋机利用欠驱动机构的自适应性改变不同的鞋在刷洗过程中的平动半径，从而去适应并刷洗不同尺码、不同款式的鞋子，同时改善了现有产品对鞋子里面不能清洗的情况。从设计思路、机构设计、机构实现、机构建模四个方面对该洗鞋机进行分析。
关键词：欠驱动　自适应　洗鞋机
1007-3973（2012）008-070-02
1设计思路
日常生活中刷鞋是一件既费时又费力的事情，并且还不容易刷干净，特别是鞋的内部。调查现有的洗鞋机，发现其存在以下三方面的缺陷——刷洗效率不高，耗时长；鞋内部不能清洗；较高，不适合家用。因此，本文利用欠驱动理论设计了该洗鞋机，有针对性的、高效的去刷洗每一只鞋。
从机构运动学理论可知，机构的原动件数只有在等于该机构的自由度数时，该机构才具有确定的运动。但若机构自由度数多余机构的原动件数目时，该机构将朝着运动阻力最小的方向运动，此时机构不具有确定的运动，即机构运动混乱，这样的机构称为“欠驱动机构”。在一定的条件下，欠驱动机构发生的不确定运动也是带有某种规律的。如自由度为2的平面RR开链机构，当与固定铰链相铰接的杆转动的时候，它会带动另一根杆运动起来，此时机构不具有确定的运动。但由于构件有质量，机构运动有离心的作用，因此它总有一种使两杆之间夹角逐渐增大并趋于180€暗那魇啤Ｔ诒旧杓浦胁捎玫恼钦庋哂欣胄淖饔玫那非估赐瓿杀浒刖断葱摹·
2 机构设计

2.1鞋的外部刷洗设计

(1)机构运动分析：齿轮1绕机架旋转，与齿轮2和3啮合，齿轮2、3转动并带动固结在上面的杆件旋转，构件

4、5与固结杆以转动副连接，构件6又同时与构件5以转动副连接，构件6上固结有鞋托。

(2)机构自由度分析：，若该机构要具备确定的运动规律，则必须具备两个原动件，而该机构只有一个原动件（齿轮1），故称之为欠驱动机构。
(3)鞋托运动分析：由于机构分别由齿轮

2、3组成的左右两部分完全对称，故鞋托不旋转，而是作一定半径的平动。

(4)变半径自适应效果分析：鞋托的平动半径是由两低副的副元素B、F（C、G）之间的距离决定的，平动半径R满足如下关系： ，鞋可以变半径运动。

2.2鞋的内部刷洗设计

鞋内部的清洗是利用鞋托与鞋的相对运动实现的。将鞋托设计为脚形，不同大小的鞋对应有一系列鞋托，鞋托总会比对应的鞋子内腔小一些，其表面覆盖有短小的刷毛，在鞋托平动时，鞋子内部某一侧表面会与鞋托外刷毛形成正压力接触，以提供一定的向心力，同时由于鞋托比鞋内腔小一些，鞋托和鞋子也会有相对运动，则鞋托刷毛也会与鞋内腔表面相对运动，构成摩擦刷洗的条件，从而达到对鞋内部清洗的目的。
3 机构实现
该机构实现的关键在于选着合适的构件2、3、4、5，考虑到单纯的连杆机构运动的强度和刚度不足，在此采用扩大转动副的方法将图1中的BD杆和DF杆之间的连接转变为偏心轮机构，CE和EG之间的连接亦是如此。转变后BD杆和DF杆之间的连接简图如图3。
图3中B点是运动、动力的输入点，F点是运动、动力输出点，偏心圆柱和圆环之间以转动副相连，因此BF之间的距离可变。鞋的平动半径是由偏心圆柱的偏心点B（C）和圆环上与细杆固结点F(G)之间的距离决定的，平动半径R满足如下关系：。
4机构装配与建模
用CAD做出机构的整体装配图如图4，用SolidWorks做出机构模型如图5。
参考文献：
　张文增,陈强.一种自适应拟人手指抓持力分析及结构优化[J].机械设计与研究,2003,19(05):16-19.
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[3]　莫建清,黄茂林.自适应机构的综合方法[D].重庆:重庆大学,2004.
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