載人三自由度三角形機器人的設(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 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(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 ) 載人三自由度三角形機器人的設(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 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(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。 本文主要以電動推桿作為 主要執(zhí)行元件 來設(shè)計載人三自由度三角形機器人的整體方案。 該機構(gòu)采用 統(tǒng)一動作、協(xié)調(diào)控制的 原則，通過 推桿的行程的打開來實現(xiàn)機器人腳的 運動， 通過中控系統(tǒng)的控制來實現(xiàn)載人三自由度三角形機器人的動作，由于是中控系統(tǒng)控制，所以控制靈活，多樣。人可以坐在機器人上面，通過控制器來控制機器人的動作，實現(xiàn)一些人類靠自己腳力無法完成的功能。 關(guān)鍵詞： 機器人；工作；控制；三自由度三角形機器人 購買設(shè)計文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(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 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(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 載人三自由度三角形機器人總體方案 結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ...................................... 12 人三自由度三角形機器人的總體方案圖 ........................................... 12 人三自由度三角形機器人的工作原理 ............................................... 12 3 機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 .............................................................................................. 13 動推桿的定義 ........................................................................................ 14 動推桿的主要結(jié)構(gòu) ................................................................................ 15 動推桿的設(shè)計計算 .............................................................................. 16 接軸的設(shè)計 ......................................................................................... 17 4 各主要零部件強度的校核 .............................................................................. 18 接軸輕度的校核 ................................................................................... 19 板強度的校核 ....................................................................................... 19 5 載人三自由度三角形機器人的三維建模 ...................................................... 20 動推桿的三維建模 ............................................................................... 23 板的三維建模 ....................................................................................... 24 全欄的三維建模 ................................................................................... 25 人三自由度三角形機器人的三維建模 ............................................... 25 6 三維軟件設(shè)計總結(jié) ........................................................................................ 26 結(jié)論 ........................................................................................................................ 28 致 謝 .................................................................................................................... 29 參考文獻 ................................................................................................................ 38 附錄 一 .................................................................................................................. 32 附錄 二 .................................................................................................................. 42 購買設(shè)計文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(lǐng)取圖紙 1 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 購買設(shè)計文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(lǐng)取圖紙 2 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(zhǔn)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(jì) 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 購買設(shè)計文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(lǐng)取圖紙 3 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(zhǔn)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。 購買設(shè)計文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(lǐng)取圖紙 4 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(zhǔn)確的 購買設(shè)計文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(lǐng)取圖紙 5 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： 購買設(shè)計文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(lǐng)取圖紙 6 課題研究的內(nèi)容 本論文主要研究運用 載人三自由度三角形機器人進行設(shè)計。在設(shè)計過程中，了解載人三自由度三角形機器人的結(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)計一種載人三自由度三角形機器人。該機器人能夠載人行駛，能夠?qū)崿F(xiàn)步行，載人載物等等多種功能，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； （ 4）控制系統(tǒng)設(shè)計。 2 載人三自由度三角形機器人總體方案結(jié)構(gòu)的設(shè)計 人三自由度三角形機器人的總體方案圖 本次設(shè)計的載人三自由度三角形機器人采取的方案是：在機器人的兩側(cè)各布置一組腿，成對稱分布，通過電動推桿推動機器人的腳步來實現(xiàn)機器人的步態(tài)動作。根據(jù)控制方法的不同，機器人的步態(tài)也有所不同。整機采用成本低廉且經(jīng)久 購買設(shè)計文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(lǐng)取圖紙 7 耐用的碳鋼板作為材料，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： 人三自由度三角形機器人的工作原理 本次設(shè)計的載人三自由度三角形機器人的工作原理為：通過電動推桿的行程的打開與關(guān)閉來實現(xiàn)機器人腳部的運動，通過中控系統(tǒng)的控制來實現(xiàn)載 人三自由度三角形機器人的動作規(guī)律，由于是中控系統(tǒng)控制，所以控制靈活，多樣。人可以坐在機器人上面，通過控制器來控制機器人的動作，實現(xiàn)一些人類靠自己腳力無法完成的功能。 購買設(shè)計文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(lǐng)取圖紙 8 3 機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 動推桿的定義 電動推 桿 ，英文名 電動缸 及線性致動器。電動推桿是一種將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橥茥U的直線往復(fù)運動的電力驅(qū)動裝置。可用于各種簡單或復(fù)雜的工藝流程中做為執(zhí)行機械使用，以實現(xiàn)遠距離控制、集中控制或自動控制。電動推桿是一種電動執(zhí)行機構(gòu)，其工作原理是由電機旋轉(zhuǎn)經(jīng)渦輪蝸桿或者齒輪改變?yōu)橹本€運動，通過推拉往返，來達到 使某一設(shè)備裝置完成往復(fù)動作。近年來，這種設(shè)備廣泛應(yīng)用于各種簡單復(fù)雜的機械設(shè)備制造當(dāng)中。 電動推桿的主要構(gòu)成是：電機、減速齒輪（渦輪蝸桿）、絲杠。選配件：行程開關(guān)、電位器、安裝支架等。 電動推桿形式分為普通 T 型齒和滾珠絲杠兩種，普通 T 型齒適應(yīng)于工作頻率不太高的場合，每小時電動推桿工作在 10 次左右的，完全可以滿足。 T 型齒電動推桿可實現(xiàn)完全自鎖功能，以保證應(yīng)用絕對的安全性。滾珠絲杠推桿可以達到連續(xù)不間斷工作，以滿足高頻率應(yīng)用的需求。 電動推桿的行程開關(guān)用以控制推桿的行程，當(dāng)行程達到設(shè)定值時，電機自動斷電，電位器用 來顯示推桿的運行行程值，可以達到對推桿隨時可控可調(diào)的自動化目的。 電動推桿升降機系統(tǒng)負載力最高可達250以解決高承重的推拉升降裝置，并可以實現(xiàn)一拖一，一拖二，一拖四等同步功能。 動推桿的主要結(jié)構(gòu) 電動推桿由一個電機，驅(qū)動減速齒輪，螺桿，螺母，導(dǎo)套，頂桿，滑塊，彈簧，殼體與渦輪，微動開關(guān)等組成。 電動推桿是一種新的電動執(zhí)行器，電動推桿是主要由電機，推桿和由一個新的線性執(zhí)行機構(gòu)的控制裝置，可實現(xiàn)遠程控制，集中控制。電動推桿使一定范圍內(nèi)的行程往復(fù)運動一般電動推桿，標(biāo)準(zhǔn)電動推桿電動推桿可根據(jù)不同推力 負荷不同的應(yīng)用設(shè)計，可達 6000N 最大推力，空載轉(zhuǎn)速為 4 35毫米 /秒，在 24V、 12V 直流永磁電機為動力源的電動推桿，電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復(fù)運動。促進一套連桿機構(gòu)完成節(jié)流閥，閥門，閘門，擋板開 購買設(shè)計文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(lǐng)取圖紙 9 關(guān)。電動推桿作為執(zhí)行機構(gòu)，不僅可以減少氣源裝置及氣動執(zhí)行器所需的輔助設(shè)備的使用，還可以減少執(zhí)行機構(gòu)的重量。氣動執(zhí)行器在整個控制過程中需要有一些壓力，但消耗量小的放大器可以使用，但日積月累，天然氣消費量仍然是巨大的。執(zhí)行機構(gòu)采用電動推桿，你需要提供一個變化的控制，開放，開放時間達到所需的功率不能，因此，從 能源的角度來看，電動推桿驅(qū)動氣動執(zhí)行器具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢比天然氣。適用于遠距離控制，廣泛應(yīng)用于電力，化工，冶金，礦山，輕工業(yè)，交通運輸，對節(jié)流閥，造船等部門，門開閉機構(gòu)，物料搬運，流量控制，等。它已被越來越多的部門用它來代替機械手，液壓閥，自動減速機構(gòu)。 動推桿的設(shè)計計算 載人三自由度三角形機器人中機器人的動作主要是靠電動推桿來完成的，由系統(tǒng)工況可知，載人機器人的承重量我們假定為 200定機器人的移動速度為 20s,則有下列計算： F=960N. 功率 P=533w=機扭矩 T=9550P/n=400=推桿扭矩 T 推 =由式 F=2πηT/I 可得推桿推力為 200N, 其中， η 是絲桿傳遞效率， I 是絲桿導(dǎo)程。 接軸的設(shè)計 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) 購買設(shè)計文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(lǐng)取圖紙 10 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)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。取軸的直徑 d 為 20最右端裝帶輪處的直徑為20有密封元件和滾動軸承處的直徑，應(yīng)與密封元件和軸承的內(nèi)孔徑尺寸保持一致。軸上兩個支點的軸承，應(yīng)盡量采用相同的型號，便于軸承座孔的加工。相臨軸段的直徑不同形成軸肩。當(dāng)軸肩用于軸上零件定位和承受軸向力時，應(yīng)具有一定的高度，軸肩處的直徑差一般取 5—10里軸肩出的直徑差選擇 5后協(xié)調(diào)各段軸的長度，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 接軸輕度的校核 軸的強度計算一般可分為三種： 1）按扭轉(zhuǎn)強度或剛度計算； 2）按彎扭合成強度計算； 3）精確強度校核計算。 購買設(shè)計文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(lǐng)取圖紙 11 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)。 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 ? ；應(yīng)滿足 下列條件： ''13 []0 . 1?? ? ?或 購買設(shè)計文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(lǐng)取圖紙 12 '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： 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： 購買設(shè)計文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(lǐng)取圖紙 13 軸所受的轉(zhuǎn)矩如下： ????? 2 5 7 3 00980 轉(zhuǎn)矩圖如下： 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： 購買設(shè)計文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(lǐng)取圖紙 14 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 ?????? ?? ； 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。 板強度的校核 載人三自由度三角形機器人中所采用的底板為鐵板，根據(jù)底板承載力計算公式： M=(M：彎矩， P 集中力， a 集中力距支座距離， c 集中力距另一支座距離， L 跨度， L=a+c) b h h 12???（僅用于矩形截面 ) f=M/W≤材料的許用應(yīng)力（彈性抗拉強度 /安全系數(shù)）。 M==11960次設(shè)計初定 L 為 1000 購買設(shè)計文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(lǐng)取圖紙 15 則 M=13456N.M b h h 12???，計算 W 462M 1 3 4 5 6f = = = 1 2 1 2 . 3 5 1 0 a = 1 2 . 1 2 1 0 0 . 4 2 c ??N 算后位 12 查的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 抗拉強度為 375~500于 12遠小于 375以初定底板滿足要求。 5 載人三自由度三角形機器人的三維建模 動推桿的三維建模 板的三維建模 購買設(shè)計文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(lǐng)取圖紙 16 全欄的三維建模 人三自由度三角形機器人的三維建模 購買設(shè)計文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(lǐng)取圖紙 17 購買設(shè)計文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(lǐng)取圖紙 18 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 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(zhǔn)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) 購買設(shè)計文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(lǐng)取圖紙 19 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） 20 20 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)計的是載人三自由度三角形機器人的設(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） 21 21 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(yán)謹(jǐn)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，查找了各類的載人三自由度三角形機器人的設(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） 22 22 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 . 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建立和發(fā)展機械工程的工程理論基礎(chǔ)。例如，研究力和運動的工程力學(xué)和流體力學(xué)；研究金屬和非金屬材料的性能，及其應(yīng)用的工程材料學(xué)；研究熱能的產(chǎn)生、傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)換的熱力學(xué)；研究各類有獨立功能的機械元件的工作原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計和計算的機械原理和機械零件學(xué)；研究金屬和非金屬的成形和切削加工的金屬工藝學(xué)和非金屬工藝學(xué)等等。 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、院畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 24 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。 機械工程分類 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。 這些按不同方面分成的多種分支學(xué)科系統(tǒng)互相交叉，互相重疊，從而使機械工程可能分化成上百個分支學(xué)科。例如，按功能分的 動力機械，它與按工作原理分的熱力機械、流體機械、透平機械、往復(fù)機械、蒸汽動力機械、核動力裝置、內(nèi)燃機、燃氣輪機，以及與按行業(yè)分的中心電站設(shè)備、工業(yè)動力裝置、鐵路機車、船舶輪機工程、汽車工程等 都 有復(fù)雜的交叉和重疊關(guān)系。船用汽輪機是動力機械，也是熱力機械、流體機械和透平機械，它屬于船舶動力裝置、蒸汽動力裝置，可能也屬于核動力裝置等等。 機械工程的發(fā)展歷程 人類成為 “現(xiàn)代人 ”的標(biāo)志就是制造工具。石器時代的各種石斧、石錘和木質(zhì)、皮質(zhì)的簡單粗糙的工具是后來出現(xiàn)的機械的先驅(qū)。從制造簡單工具演進到制造由多個零件、部件 組成的現(xiàn)代機械，經(jīng)歷了漫長的過程。 幾千年前，人類已創(chuàng)制了用于谷物脫殼和粉碎的臼和磨，用來提水的桔槔和轆轤，裝有輪子的車，航行于江河的船及槳、櫓、舵等。所用的動力，從人自身的體力，發(fā)展到利用畜力、水力和風(fēng)力。所用材料從天然的石、木、土、皮革，發(fā)展到人造材料。最早的人造材料是陶瓷，制造陶瓷器皿的陶車，已是具有動力、院畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 25 傳動和工作三個部分的完整機械。 人類從石器時代進入青銅時代，再進而到鐵器時代，用以吹旺爐火的鼓風(fēng)器的發(fā)展起了重要作用。有足夠強大的鼓風(fēng)器，才能使冶金爐獲得足夠高的爐溫，才能從礦石中煉得金屬。在中國， 公元前 1000～前 900 年就已有了冶鑄用的鼓風(fēng)器，并逐漸從人力鼓風(fēng)發(fā)展到畜力和水力鼓風(fēng)。 15～ 16 世紀(jì)以前，機械工程發(fā)展緩慢。但在以千年計的實踐中，在機械發(fā)展方面還是積累了相當(dāng)多的經(jīng)驗和技術(shù)知識，成為后來機械工程發(fā)展的重要潛力。17 世紀(jì)以后，資本主義在英、法和西歐諸國出現(xiàn)，商品生產(chǎn)開始成為社會的中心問題。 18 世紀(jì)后期，蒸汽機的應(yīng)用從采礦業(yè)推廣到紡織、面粉、冶金等行業(yè)。制作機械的主要材料逐漸從木材改用更為堅韌，但難以用手工加工的金屬。機械制造工業(yè)開始形成，并在幾十年中成為一個重要產(chǎn)業(yè)。 機械工程通過不斷擴 大的實踐，從分散性的、主要依賴匠師們個人才智和手藝的一種技藝，逐漸發(fā)展成為一門有理論指導(dǎo)的、系統(tǒng)的和獨立的工程技術(shù)。機械工程是促成 18～ 19 世紀(jì)的工業(yè)革命，以及資本主義機械大生產(chǎn)的主要技術(shù)因素。 動力是發(fā)展生產(chǎn)的重要因素。 17 世紀(jì)后期，隨著各種機械的改進和發(fā)展，隨著煤和金屬礦石的需要量的逐年增加，人們感到依靠人力和畜力不能將生產(chǎn)提高到一個新的階段。 在英國，紡織、磨粉等產(chǎn)業(yè)越來越多地將工場設(shè)在河邊，利用水輪來驅(qū)動工作機械。但當(dāng)時的煤礦、錫礦、銅礦 等 礦井中的地下水，仍只能用大量畜力來提升和排除。在這樣的生產(chǎn)需 要下， 18 世紀(jì)初出現(xiàn)了紐科門的大氣式蒸汽機，用以驅(qū)動礦井排水泵。但是這種蒸汽機的燃料消耗率很高，基本上只應(yīng)用于煤礦。 17