反平行四邊形輪式移動機器人的設(shè)計與研究設(shè)計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】

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購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 反平行四邊形輪式移動機器人的設(shè)計與研究 學(xué) 號： 姓 名： 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 系 別： 機械工程系 指導(dǎo)教師： 師 教授 二○一五年四月 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 i 摘 要 機器人是一種能夠模仿人類動作的機器，它可以完成許多對人類來說危險且單調(diào)的工作，機器人讓人類從繁重、單調(diào)的工作中解脫出來 。 它們從事固定而有規(guī)律的工作，例如工業(yè)生產(chǎn)中的焊接、噴漆等等。 本文主要以反平行四邊行機構(gòu)為基礎(chǔ)來設(shè)計反平行四邊形輪式移動機器人的的 整體方 案。該機構(gòu)采用 統(tǒng)一動作、協(xié)調(diào)控制的 原則，通過 連桿的擺動來實現(xiàn)機器人主體的翻轉(zhuǎn)從而進行越障的 運動， 該機器人以反平行四邊形四連桿機構(gòu)作為車體基本框架，翻轉(zhuǎn)自身以適應(yīng)不同地形。 通過中控系統(tǒng)的控制來實現(xiàn)反平行四邊形輪式移動機器人的動作，由于是中控系統(tǒng)控制，所以控制靈活，多樣，并且可以實現(xiàn)一些人類靠自身無法完成的功能。 關(guān)鍵詞： 反平行四邊形輪式移動機器人 ；工作；控制；功能 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 is a it a of in as so of to as to of by of to to a of in by to so of on is to s of on to of of 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 錄 摘 要 ....................................................................................................................... i ............................................................................................................ 錄 ..................................................................................................................... 緒論 ...................................................................................................................... 1 器人簡史 ................................................................................................. 3 用機器人的意義 ..................................................................................... 6 課題研究的內(nèi)容 ..................................................................................... 9 2 反平行四邊形輪式移動機器人總體方案 結(jié)構(gòu)的設(shè)計 .................................... 12 平行四邊形輪式移動機器人的總體方案圖 ....................................... 12 平行四邊形輪式移動機器人的工作原理 ........................................... 12 3 機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ................................................................................................ 18 服電機的選型計算 ................................................................................ 20 錐齒輪傳動的選型計算 ........................................................................ 20 動軸的設(shè)計計算 .................................................................................. 21 4 各主要零部件強度的校核 ................................................................................ 22 錐齒輪的校核 ....................................................................................... 22 動軸強度的校核 ................................................................................... 23 承強度的校核 ....................................................................................... 23 5 反平行四邊形輪式移動機器人的三維建模 .................................................... 24 桿的三維建模 ....................................................................................... 25 服電機的三維建模 ............................................................................... 26 動軸的三維建模 ................................................................................... 26 平行四邊形輪式移動機器人的三維建模 ........................................... 27 6 三維軟件設(shè)計總結(jié) .......................................................................................... 27 結(jié)論 ........................................................................................................................ 28 致 謝 .................................................................................................................... 29 參考文獻 ................................................................................................................ 30 1 院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 緒論 機械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經(jīng)濟提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機械裝備，機械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對國民經(jīng)濟各部門技術(shù)進步和經(jīng)濟效益有很大的和直接的影響。機械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國家經(jīng)濟實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國都把發(fā)展機械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟的戰(zhàn)略重點之一。 研究、設(shè)計和發(fā)展新的 機械產(chǎn)品，不斷改進現(xiàn)有機械產(chǎn)品和生產(chǎn)新一代機械產(chǎn)品，以適應(yīng)當(dāng)前和將來的需要。機械產(chǎn)品的生產(chǎn)，包括：生產(chǎn)設(shè)施的規(guī)劃和實現(xiàn)；生產(chǎn)計劃的制訂和生產(chǎn)調(diào)度；編制和貫徹制造工藝；設(shè)計和制造工具、模具；確定勞動定額和材料定額；組織加工、裝配、試車和包裝發(fā)運；對產(chǎn)品質(zhì)量進行有效的控制。機械制造企業(yè)的經(jīng)營和管理。機械一般是由許多各有獨特的成形、加工過程的精密零件組裝而成的復(fù)雜的制品。生產(chǎn)批量有單件和小批，也有中批、大批，直至大量生產(chǎn)。銷售對象遍及全部產(chǎn)業(yè)和個人、家庭。而且銷售量在社會經(jīng)濟狀況的影響下，可能出現(xiàn)很大的波動。因此 ，機械制造企業(yè)的管理和經(jīng)營特別復(fù)雜，企業(yè)的生產(chǎn)管理、規(guī)劃和經(jīng)營等的研究也多是肇始于機械工業(yè)。 機械產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調(diào)整、操作、維護、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟性。 機械產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調(diào)整、操作、維護、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟性。研究機械產(chǎn)品在制造過程中，尤其是在使用中所產(chǎn)生的環(huán)境污染，和自然資源過度耗費方面的問題，及其處理措施。這是現(xiàn)代機械工程的一項特別重要的任務(wù)，而且其重要性與日俱增。機械的種類繁多，可以按幾個不同方面分為各種類別，如：按功能可分為動力機械、物料搬運機械、粉碎機械等；按服務(wù)的產(chǎn)業(yè)可分為農(nóng)業(yè)機械、礦山機械、紡織機械等；按工作原理可分為熱力機械、流體機械、仿生機械等。另外，機 2 院畢業(yè)設(shè)計（論文） 械在其研究、開發(fā)、設(shè)計、制造、運用等過程中都要經(jīng)過幾個工作性質(zhì)不同的階段。按這些不同階段，機械工程又可劃分為互相銜接、互相配合的幾個分支系統(tǒng)，如機械科研、機械設(shè)計、機械制造、機械運用和維修等。 機器人 是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn) 設(shè)備。 機器人 的是工業(yè)機器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。 機器人 作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。 機器人 是在機械化，自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中， 機器人 被廣泛的運用于自動生產(chǎn)線中，機械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā) 展 起來的一門新興的技術(shù)，它更加促進了 機器人 的發(fā)展，使得 機器人 能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合。 機器人雖然目前還不如 人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此， 機器人 已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用。 機器人 技術(shù)涉及到力學(xué)、機械學(xué)、電氣氣技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。 機器人 是一種能自動化定位控制并可重新編程序以變動的多功能機器，它有多自由度，可用來搬運物體以 及可以 在各個不同環(huán)境中工作 。 器人簡史 現(xiàn)代機器人起源于 20 世紀 50 年代初，是基于示教再現(xiàn)和主從控制方式、能適應(yīng)產(chǎn)品種類變更，具有多自由度動作 功能的柔性自動化產(chǎn)品。 機器人首先是從美國開始研制的。 1958 年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機器人。他的結(jié)構(gòu)是：機體上安裝一回轉(zhuǎn)長臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。 1962 年，美國機械鑄造公司在上述方案的基礎(chǔ)之上又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機器人。商名為 萬能自動 )。運動系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂回轉(zhuǎn)、俯仰，用氣驅(qū)動；控制系統(tǒng)用磁鼓最存儲裝置。不少球坐標(biāo)式通用機 3 院畢業(yè)設(shè)計（論文） 器人就是在這個基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動公司（ ,專門生產(chǎn)機器人。 1962 年，美國機械鑄造公司也試驗成功一種叫 器人，原意是靈活搬運。該機器人的中央立柱可以回轉(zhuǎn)，臂可以回轉(zhuǎn)、升降、伸縮、采用氣驅(qū)動，控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機器人出現(xiàn)在六十年代初，但都是國外機器人發(fā)展的基礎(chǔ)。 1978 年，美國 司和斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種機器人，裝有小型電子計算機進行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差可小于± 1 毫米。 美國還十分注意提高機器人的可靠性，改進結(jié)構(gòu)，降低成本。如 年機器人試驗臺， 進行各種性能的試驗。準備把故障前平均時間（注：故障前平均時間是指一臺設(shè)備可靠性的一種量度。它給出在第一次故障前的平均運行時間），由 400 小時提高到 1500 小時，精度可提高到±米。 德國機器制造業(yè)是從 1970 年開始應(yīng)用機器人，主要用于起重運輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。德國 司還生產(chǎn)一種點焊機器人，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。 瑞士 司生產(chǎn)一種涂漆機器人，采用示教方法編制程序。 瑞典安莎公司采用機器人清理鑄鋁齒輪箱毛刺等。 日本是機器人發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。自 1969 年從美國引進二 種典型機器人后，大力研究機器人的研究。據(jù)報道， 1976 年從事機器人的研究工作的大專院校、研究單位多達 50 多個。 1979 年 120 多個大學(xué)和國家研究部門用在機器人的研究費用 42%。 1979 年日本機器人的產(chǎn)值達 443 億日元，產(chǎn)量為 14535 臺。其中固定程序和可變程序約占一半，達 222 億日元，是1978 年的二倍。具有記憶功能的機器人產(chǎn)值約為 67 億日元，比 1978 年增長 50%。智能機器人約為 17 億日元，為 1978 年的 6 倍。截止 1979 年，機器人累計產(chǎn)量達 56900 臺。在數(shù)量上已占世界首位，約占 70%，并以每年50%～ 60%的速度增長。使用機器人最多的是汽車工業(yè)，其次是電機、電器。預(yù)計到 1990 年將有 55 萬機器人在工作。 4 院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第二代機器人正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計算機控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，使機器人具有感覺機能。目前國外已經(jīng)出現(xiàn)了觸覺和視覺機器人。 第三代機器人（機器人）則能獨立地完成工作過程中的任務(wù)。它與電子計算機和電視設(shè)備保持聯(lián)系。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) 柔性制造單元 (重要一環(huán)。 隨著工業(yè)機器手（機器人）研究制造和應(yīng)用的擴大，國際性學(xué)術(shù)交流活動十分活躍，歐美各國和其他國家學(xué)術(shù)交流活動開展很多。 用機器人的意義 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機器人也越來越多的地被應(yīng)用。在機械工業(yè)中，鑄、焊、鉚、沖、壓、熱處理、機械加工、裝配、檢驗、噴漆、電鍍等工種都有應(yīng)用的實理。其他部門，如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國防工業(yè)等工作中也均有所應(yīng)用。 在機械工業(yè)中，應(yīng)用機器人的意義可以概括如下： 一、以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度 應(yīng)用機器人有利于實現(xiàn)材料的傳送 、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化的程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。 二、以改善勞動條件，避免人身事故 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的，而應(yīng)用機器人即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動條件得以改善。 在一些簡單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以機器人代替人進行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 三、可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機器人代替人進行工作，這是 直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應(yīng)用機器人可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。因此，在自動化機床的綜合加工自動線上，目前幾乎都沒有機器人，以減少人力和更準確的 5 院畢業(yè)設(shè)計（論文） 控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進行工作生產(chǎn)。 綜上所述，有效的應(yīng)用機器人，是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢。 各類機器人的圖形分別如下所示： 6 院畢業(yè)設(shè)計（論文） 課題研究的內(nèi)容 本論文主要研究運用 設(shè)計過程中，了解反平行四邊形輪式移動機器人的結(jié)構(gòu)特征和三維軟件的使用要領(lǐng)。 本文的設(shè)計目標(biāo)是設(shè)計一種 反平行四邊形輪式移動機器人。該機器人以反平行四邊形四連桿機構(gòu)作為車體基本框架，翻轉(zhuǎn)自身以適應(yīng)不同地形，其研究內(nèi)容包括： （ 1）功能分析與方案設(shè)計； （ 2）結(jié)構(gòu)設(shè)計與三維造型； （ 3）運動仿真； 2 反平行四邊形輪式移動機器人總體方案結(jié)構(gòu)的設(shè)計 平行四邊形輪式移動機器人的總體方案圖 本次設(shè)計的反平行四邊形輪式移動機器人采取的方案是：機器人的布局分為上、下兩層，通過反平行四邊型機構(gòu)相連接，通過伺服電 機驅(qū)動圓錐齒輪傳動來 7 院畢業(yè)設(shè)計（論文） 實現(xiàn)機器人的翻轉(zhuǎn)動作，從而來實現(xiàn)不同的地形的需要。根據(jù)控制方法的不同，機器人的翻轉(zhuǎn)角度也有所不同。整機采用成本低廉且經(jīng)久耐用的碳鋼板作為主體材料，經(jīng)過噴漆噴塑處理后在外觀上面得到了一定的保證。其具體方案布局圖如下： 平行四邊形輪式移動機器人的工作原理 本次設(shè)計的反平行四邊形輪式移動機器人的工作原理為：通過伺服電機驅(qū)動圓錐齒輪傳動從而來帶動反平行四邊形的動作來實現(xiàn)機器人的翻轉(zhuǎn)動作，從而來實現(xiàn)不同的地形的需要。根據(jù)控制方法的不同，機器人上部的翻轉(zhuǎn)角度也有所不同，根據(jù)不同的路況 ，實現(xiàn)不同的功能。 該輪式移動機器人主要是以反平行四邊形機構(gòu)為主體，通過電機驅(qū)動連桿的 8 院畢業(yè)設(shè)計（論文） 擺動從而實現(xiàn)該機器人的越障功能。根據(jù)電機的轉(zhuǎn)動圈數(shù)的不同，連桿的擺動角度也有所不同，該機器人的總體高度也有所變化。其具體步態(tài)如下圖所示 ; 3 機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 服電機的選型計算 已知整個機器人里零件的重量，我們?nèi)】傊亓繛?200動速度為 1~2r/： m m m g = 2 0 0 × 1 0 = 2 0 0 0 1 - 2 m / m i n = 1 6 . 6 - 3 3 . 3 / 具體的步進電機設(shè)計計算如下 : 定運行時間 9 院畢業(yè)設(shè)計（論文） 本次設(shè)計加速時間 01(t 60? 載速度（ m/ 有速度可知每秒上升 50 . 0 3 31 . 2 = 1 . 23 6 0?? ?機轉(zhuǎn)速 電 機 ? 0 0 / m i 0 0 5電 機 ? ? ?0 . 3 1 0 2 0 0 0 . 0 0 5 1 . 7 3 0 . 9? ? ?? ? ?? N m?? ? ?式中： : 0 . 32 0 0 0 0 5 9摩 擦 系 數(shù) ， 取： 負 載 重 量 ，： 絲 桿 導(dǎo) 程 ，： 傳 動 效 率 ， 取載慣量 上下垂直運動2220 . 0 0 5( ) 2 0 0 0 . 0 0 0 1 2 6 7 7 9 ( . )22??? ? ????? M M k g m??4 3 4 5 27 . 8 7 1 0 0 . 4 0 . 2 3 . 7 2 1 0 ( . )3 2 3 2?? ? ? ? ? ? ? L D k g m???式中 10 院畢業(yè)設(shè)計（論文） : 7 . 8 70 . 4 0 2 ， ?。?絲 桿 長 度 ， 取： 絲 桿 直 徑 ， 取慣量20 . 0 0 0 3 2 ( . )? ? ?L L M J k g 機轉(zhuǎn)矩 啟動轉(zhuǎn)矩 12 ( ) 2 6 3 6 . 9 ( 0 . 0 0 0 3 2 ) 1 . 2 5 6 0 1 . 2? ? ?? ? ?? J M J L J 必須轉(zhuǎn)矩 ? ? 2 . 3 6 .? ? ?T M T L T S S N m 這里取 根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)，我們選用直流無刷電機型號為 92伺服電機廠家為南京森宇機電的產(chǎn)品。 根據(jù)計算和特性曲線以及電機基本參數(shù)表，我們選用直流無刷電機型號為 92 電機額定功率為 定轉(zhuǎn)矩為 大轉(zhuǎn)矩為 額定轉(zhuǎn)速為 3000r/ 錐齒輪傳動的選型計算 1初步計算 （ 1）材料選擇 因傳動尺寸無嚴格限制，批量較小，故小齒輪用 40質(zhì)），硬度24186均取為 280齒輪用 45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度 22986均取為 240齒輪精度為 7級。 （ 2）節(jié)錐角的計算 1?i （ '''1 o tc o t ???? a （ ''''''''2 54676706222290 ??? ???? （ 11 院畢業(yè)設(shè)計（論文） 由文獻 [2]表 3314 ?? 可知， 6'2222c o i n 12c o ss i 12m i n ???? ? oa （ 式中， ?1?? 取小齒輪齒數(shù) 301 ?z ， ??? （ 取大齒輪齒數(shù) 502 ?z 。 （ 3）根據(jù)工作條件的要求，大端模數(shù)為 12?m （ （ 4）齒輪分度圓的直徑 360301211 ???? （ 600501222 ???? （ （ 5）錐距 ???????????????????????????? （ （ 6）齒輪齒頂、齒根 圓直徑 由文獻 [3]表 910? 可知， 齒頂高 12121* ???? aa （ 齒頂圓直徑 382062222co ''111 ??????? ??aa （ 610546767co ''222 ??????? ??aa （ 齒根高 ? ? ? ? ?????? af （ 齒輪基圓直徑 ? ? ? ? ????? Rm 12 院畢業(yè)設(shè)計（論文） （ ? ? ? ? 5 2 ????? Rm （ （ 7）齒寬 由文獻 [2]表 3314 ?? 可知，， ??? ? （ （ 8）節(jié)圓周速度 311 ?? ????? m/s （ 動軸的設(shè)計計算 軸是組成精密機械的重要零件之一。一切作為回轉(zhuǎn)運動的零 件，都必須在軸上才能傳遞運動和動力。在本課題所使用的軸，承受的負荷比較 小 ，尺寸也比較小 ，制造精度高，要求材料具有足夠高的機械強度和良好的加工性能。因此，選用材料 45#，熱處理為對軸進行調(diào)質(zhì)處理 。 軸是組成機械的重要零件之一，它是安裝各種傳動零件，使之繞其軸線轉(zhuǎn)動傳動轉(zhuǎn)矩或回轉(zhuǎn)運動，并通過軸承與機座相聯(lián)接。軸與其上的零件組成一個組合體 — 軸系部件，在軸的設(shè)計中不能只考慮軸本身，必須和軸系零、不見的整個結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來。 由于振動輸送所用的軸即傳遞扭矩又承受彎矩，所以我所設(shè)計的階梯軸為轉(zhuǎn)軸，由于小帶輪已經(jīng)設(shè)計好 ，大帶輪的尺寸也就定了，只剩下軸徑的確定，軸的初步設(shè)計是根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度，校核彎曲強度，由于軸的材料很多，主要根據(jù)軸的使用條件，對軸的強度、剛度、和其他機械性能等的要求，采用熱處理方式，同時考慮制造加工工藝并力求經(jīng)濟合理，通過設(shè)計計算來選擇軸的材料，選用最常見的 45#鋼作為軸的材料 ,且其需用切應(yīng)力為 40與其上的零件組合成一個組合體， 在軸的設(shè)計中不能只考慮軸本身，必須和軸系零部件的整個結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是在初算軸徑的基礎(chǔ)上進行的。為滿足軸上零件的定位、緊固要求和便于軸的加工和軸上零件的裝拆，通常將軸設(shè)計成階梯軸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)是合理確定階梯軸的形狀和全部結(jié)構(gòu) 13 院畢業(yè)設(shè)計（論文） 尺寸。軸的材料選用 45號鋼，為保證其力學(xué)性能，進行調(diào)質(zhì)或正火處理。 1、初步計算軸的直徑 按照扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑，寫成設(shè)計公式，軸的最小直徑? ?633m i n 9 . 5 5 1 00 . 2 ??表 c=112, p= n=851,代入設(shè)計公式得 慮到軸上有鍵槽以及其他因素的影響，應(yīng)適當(dāng)增加軸徑以補償鍵槽對軸強度的削弱，考慮到要裝軸承座和機構(gòu)的合理性，還有螺釘?shù)鹊拈L度及其他各方面的因素，初步確定軸的各段長度。 4 各主要零部件強度的校核 錐齒輪的校核 （Ⅰ）校核齒面接觸疲勞強度 （ 1）接觸應(yīng)力的計算 由文獻 [4]表 395? 可知，齒面接觸應(yīng)力計算公式，即 22211 ???? ??（ 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ① 計算載荷系數(shù) 電動機驅(qū)動，載荷平穩(wěn)，由文獻 [4]表 25? 可知，取 1?平均分度圓直徑 ? ? ? ? ????? Rm 平均分度圓圓周速度 00 0 00 0 11 ????? m/s 由文獻 [4] 圖 45? （ a）可知，按 7 4 0 0 0 1 ??zv m，得 K； 由文獻 [4] 圖 75? （ b）可知，按 ?輪懸臂布置， 14 院畢業(yè)設(shè)計（論文） K ； 由文獻 [4]表 45? 可知， K； ??????? A② 由文獻 [1]表 610? 可知，彈性系數(shù) Z ； ③ 節(jié)點區(qū)域系數(shù) i ss i ???計算得， ? ? ??????????? 1） 接觸疲勞強度的許用應(yīng)力 由文獻 [4] 表 285? 可知，許用接觸應(yīng)力計算公式，即 m ? （ 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ①小齒輪的接觸疲勞強度極限 6001H? 最小安全系數(shù) ③由文獻 [1， 10知，計算應(yīng)力循環(huán)系數(shù) 811 ???????? 1] 圖 10得接觸疲勞壽命 系數(shù) ④尺寸系數(shù) 1?⑤工作硬化系數(shù)，按 0 13 ??? H B ⑥潤滑油膜影響系數(shù)， 15 院畢業(yè)設(shè)計（論文） ????? 3）由于 ? 安全。 （Ⅱ）校核齒根彎曲疲勞強度 （ 1）齒根應(yīng)力的計算 由文獻 [4]表 555? 可知，彎曲應(yīng)力計算公式，即 ???? )??（ 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ① 由文獻 [1]表 510? 可知， ? ② 由文獻 [1]表 510? 可知， ? 計算得， ? ? 51 ????????????F? 2）彎曲強度的齒根許用應(yīng)力 由文獻 [4]表 315? 可知，齒根許用應(yīng)力計算公式，即 ?（ 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ①彎曲疲勞極限 300F? 齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) 彎曲強度的最小安全系數(shù) ⑤ 彎曲疲勞壽命系數(shù) 曲疲勞的尺寸系數(shù) Y 計算得， 16 院畢業(yè)設(shè)計（論文） M P 3001 ??????（ 3） 由于 F? ? ? F? 安全。 動軸強度的校核 當(dāng)軸的支撐位置和軸所受的載荷大小、方向、作用點及載荷種類均已確定，支撐反力及彎矩可求得時，可按照彎曲或者彎扭合成強度進行軸的強度計算。作用在軸上的載荷一般按集中載荷考慮，如本設(shè)計中的帶傳動對軸的力，其作用點取在輪緣寬度的中點。計算時，通常把軸當(dāng)作置于鉸鏈支座上的雙支點梁，一般軸的支點近似取為軸承寬度中點。 由于本設(shè)計所用軸主要是受彎曲強度，很少的扭轉(zhuǎn)強度，是根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度設(shè)計，應(yīng)校核軸的彎曲強度，首先分析軸的受力，左端受的 是圓錐篩的重力，右端是帶輪對軸的力，中間是軸承座的兩個支撐力。 左端的作用力包括篩自身的重力、物料的重力、物料旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力。所以考慮圓錐篩對軸產(chǎn)生作用力時，僅是一個經(jīng)驗數(shù)據(jù)。在這里，假設(shè)圓錐篩為實心，對軸的作用力取其重力的 41 。 篩的材料為不銹鋼，密度是,錐篩大端直徑為 D= 小端直徑是d=360 H=1140 h=510所以錐篩的體積 22( ) ( )3 2 3 2 h??? ? ? ? ? ?即 2 2 38 5 0 3 6 0( ) 1 1 4 0 ( ) 5 1 0 1 9 8 3 2 7 1 7 2 . 73 2 3 2V m m??? ? ? ? ? ? ?? m ; 所以 ,篩的重力約為 30 . 2 7 . 8 5 1 0 1 5 7 0m V p K g? ? ? ? ? ? 1 5 7 0 9 . 8 / 1 5 3 8 6G K g N K g N? ? ? 故取 G= 軸徑是按扭轉(zhuǎn)強度初步設(shè)計的，所以要校核軸的彎曲強度，軸的強度校核也就是找出危險截面，看危險截面是否滿足軸徑條件，如果危險截面滿 足，那么別的軸徑肯定滿足；根據(jù)軸的實際尺寸，承受的彎矩、扭矩圖考慮應(yīng)力集中，表面狀態(tài)，尺寸影響等因素， 及軸材料的疲勞極限，計算危險截面的情況是否滿足條件。我所校核的軸是根據(jù)許用彎曲應(yīng)力校核的，即由彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力b?不超過許用彎曲應(yīng)力 []b?，一般計算順序是先畫出軸的空間受力圖，將軸上作用力分 17 院畢業(yè)設(shè)計（論文） 解為水平面受力圖和垂直面受力圖，并求出水平面上和垂直面上的支承點反作用力。然后作出水平面上的彎矩和垂直面上的彎矩圖，作出合成彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖應(yīng)用公式 ' 2 2()M M T???繪出當(dāng)量彎矩圖，式中 ? 是根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的應(yīng)力校正系數(shù)。對于不變的轉(zhuǎn)矩，取11[]= [] ???；對于脈動的轉(zhuǎn)矩，取10[][] ??? ；對于對稱循環(huán)的轉(zhuǎn)矩取 1?? 。 1[]b??是材料在對稱循環(huán)應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力； 1[]b??是材料在靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力； 0[]b?是材料在脈動循環(huán)應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力； 在錐篩的設(shè)計過程中，軸的材料為 45#鋼，其基本參數(shù)為 600B M ?，1[ ] 2 0 0b M P a? ? ? ， 1[ ] 5 5b M P a? ? ? ， 0[ ] 9 5b M P a? ? ；應(yīng)滿足 下列條件： ''13 []0 . 1?? ? ?或 '310 ]?? 軸的受力，軸左端是錐篩對軸的力也就是錐篩的重力，右端是帶輪對軸的壓力。 具體受力情況如下圖： 18 院畢業(yè)設(shè)計（論文） 由材料力學(xué)的相關(guān)知識可得： ? ? ?????? ????? R 解得： 由 21 ?? 得： 可得軸的彎矩圖則如下： 軸所受的轉(zhuǎn)矩如下： ????? 2 5 7 3 00980 轉(zhuǎn)矩圖如下： 19 院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11[]= [] ???= 55 所以， ' 2 2()M M T???= 2 ( 0 . 2 7 5 2 5 7 3 0 0 )M? ? ? 所以當(dāng)量彎矩圖為： 可知軸承的危險截面在左邊軸承支撐處，根據(jù)軸的校核條件可以算出： ? ? P 3' 6 5 4 7 5 ?????? ?? ； 20 院畢業(yè)設(shè)計（論文） 即： ? ? b 6 5 4 7 3 1' ????? ??所以：根據(jù)校核，截面強度足夠，其它截面也是足夠安全的。 承強度的校核 根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命 16× 365× 8=48720 小時； （ 1）已知 nⅡ =軸承徑向反力： 初先兩軸承為深溝球軸承 6205 型。 根 據(jù) 課 本 11 得 軸 承 內(nèi) 部 軸 向 力 (2)∵ a= 故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取 1 端為壓緊端 (3)計算當(dāng)量載荷 據(jù)課本 （ 11 f P=據(jù)課本 11得 P1=fP((1× )= P2=fp((1× )= (4)軸承壽命計算 ∵ 2 故取 P= ∵深溝球軸承 ε =3； 5 反平行四邊形輪式移動機器人的三維建模 21 院畢業(yè)設(shè)計（論文） 桿的三維建模 服電機的 三維建模 動軸的三維建模 22 院畢業(yè)設(shè)計（論文） 平行四邊形輪式移動機器人的三維建模 6 三維軟件設(shè)計總結(jié) 通過本次設(shè)計，再次提出了利用三維軟件的水平，并吸收了大量的經(jīng)驗，總結(jié)出以下幾點。關(guān)于圖紙的繪制方面，當(dāng)零件的尺寸已經(jīng)給出，不考慮圖紙尺寸不合適的，基于三維零件圖，裝配時必須考慮的大小是合適的，因為 23 院畢業(yè)設(shè)計（論文） 圖效果不好，也會引起的尺寸誤差，和甚至出現(xiàn)欠定義大小，因此，必須通過在這個時候?qū)α慵M行測量，進行修改，直到符合要求。該工具是方便的輸入數(shù)據(jù)映射，通過選擇部分的類型，標(biāo) 準件，可以生成，但有時需要在工具集使用部分可能找不到，所以在這個時候隨機應(yīng)變，其他部分而不是通過修改或滿足要求增加組件的使用。三維地圖應(yīng)該是靈活的，解決問題的方法總比問題多，當(dāng)一個方法不能正常映射，試試另一種方法，它不僅可以完成零件的生產(chǎn)，而且還可以開發(fā)映射一個更好的主意，并打破了新思想的規(guī)則。 學(xué)習(xí)使用一些可以節(jié)省時間的命令，如鏡像，陣列，能省則省”。在裝配過沉重，曾給了我一個很大的障礙，是要花很多時間去找出為什么。在一個活躍的子組件，雖然活動范圍會產(chǎn)生干擾，可以設(shè)置該復(fù)合物的活動范圍，如先進的 范圍內(nèi)，和角度范圍，即使在這個范圍內(nèi)不影響母配體，不能設(shè)置。因為一旦設(shè)定的范圍內(nèi)，在父組件將被視為完全定義的組件模型，它將沖突分總成，將無法完成裝配。看地圖是最重要的任務(wù)是理解零件圖，圖表工具，沒有工具是沒有法律的零件圖，所以不要急著寫，想通過零件的結(jié)構(gòu)，并認為通過線圖，這是重中之重，映射。部分建模，一般應(yīng)的特點進行深入分析，找出零件是由幾個特點，擺脫所有的形狀特點，它們之間的連接相對位置、表面，然后按主次特征造型的關(guān)系，按一定的順序。一個復(fù)雜的部分，有許多簡單的功能，通過切除或重疊相交。所以部分建模，序列 特征是很重要的，雖然不同的建模過程可以構(gòu)造出相同的實體部分，但其建模過程和實體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有直接的影響，實體模型可以修改應(yīng)用程序，可理解性和實體模型。特別是在二維圖紙，我們只能看到元器件的布局，并用虛線給說的內(nèi)部特征，除了部分的相貫線，這條線各特征在路口出現(xiàn)。在選秀過程中零件，必須選擇第一個草圖平面，這是非常重要的，決定了后續(xù)的模型 24 院畢業(yè)設(shè)計（論文） 飛機的命令，使用簡單的說，一個圓柱形圍成一個圈，然后繪制，也可以作為一個長方體旋轉(zhuǎn)，雖然他們的結(jié)果都是一樣的，但草圖平面和命令的使用。如果我們想要一個軸，那么我們應(yīng)該選擇第二個方 法以及。 由于該零件的設(shè)計不規(guī)則零件，用于為拉伸和旋轉(zhuǎn)命令，許多零部件都是對稱的，所以為了節(jié)省時間，提高效率，通常用于指揮鏡特性。 一個完整的工程圖紙應(yīng)該包含以下 4 個方面。 一組視圖：一組視圖（包括視圖，剖面，斷面，局部視圖）是正確的，完整的，對各部分的結(jié)構(gòu)和形狀表達清楚。 尺寸：尺寸的確定和零件的形狀各部分的位置 技術(shù)要求：表明部分的一些要求必須在制造和檢驗完成，如表面粗糙度，尺寸公差，形位公差，材料和熱處理的方法和指標(biāo)。 標(biāo)題欄：注明產(chǎn)品名稱，材料，數(shù)量，拉伸比和拉伸，等。 單擊 [新建 ]圖標(biāo)以顯示新的文 件系統(tǒng)， 件”對話框中，單擊“選項”對話框中的組件，你可以進入裝配工作模式，進行以后的設(shè)計工作。 院畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 結(jié)論 在最近的一段時間的畢業(yè)設(shè)計，使我們充分把握的設(shè)計方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設(shè)計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時的指導(dǎo)，確保設(shè)計進度，本文所設(shè)計的是反平行四邊形輪式移動機器人的設(shè)計和研究，通過初期的定題，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學(xué)問不易，需要不斷 鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設(shè)計完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 院畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 致 謝 寫到這里，論文總算完結(jié)了，至此在論文完成之際，向我的導(dǎo)師表示由衷的感謝！真心的感謝我的導(dǎo)師這幾年來對我的諄諄教導(dǎo)，感謝我敬愛的老師，您不僅在學(xué)習(xí)學(xué)業(yè)上給我以精心的指導(dǎo)，同時還在思想給我以無微不至的關(guān)懷支持和理解，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)同時，也學(xué)到了很多有用的做人的道理，明確了人生目標(biāo)。知道自己想要什么了，不再是從前那個愛貪玩的我了 。導(dǎo)師嚴謹求實的治學(xué)態(tài)度，銳意創(chuàng)新的學(xué)術(shù)作風(fēng)，認真加負責(zé)，公而忘私的敬業(yè)精神，豁達開朗的寬廣胸懷，平易近人。經(jīng)過近半年努力的設(shè)計與計算，查找了各類的反平行四邊形輪式移動機器人的設(shè)計資料，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動和開心。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因為我自己已經(jīng)盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學(xué)四年來對所學(xué)知識的應(yīng)用和體現(xiàn)。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是從周圍的老師和同學(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多有用的 知識，在此對所有關(guān)心我?guī)椭业谋磉_我由衷敬意，謝謝各位同學(xué)老師。 院畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 參考文獻 [1]張福學(xué)編著 北京：電子工業(yè)出版社，2000。 [2]何發(fā)昌著，邵遠編著 北京：高等教育出版社， 1996。 [3]宋學(xué)義著 . 反平行四邊形輪式移動機器人速查手冊 . 北京：機械工業(yè)出版社， [4]陳奎生著 . 氣與氣壓傳動 . 武漢：武漢理工大學(xué)出版社， [5]國）有限公司 . 反平行四邊形輪式移動機器人實用技術(shù) . 北 京：機械工業(yè)出版社， 6]徐文燦著 . 反平行四邊形輪式移動機器人系統(tǒng)設(shè)計 . 北京：機械工業(yè)出版社，1995。 [7]曾孔庚 發(fā)展趨勢 . 機器人技術(shù)與應(yīng)用論壇。 [8]壽慶豐 機械設(shè)計 1999年第 3期，第 3卷。 [9]高微 ,楊中