【正文】 并通過(guò) UG、 SolidWorks等軟件 零件的三維建模和運(yùn)動(dòng)仿真在理論上證明設(shè)計(jì)的可行性。畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 1 摘 要 隨著移動(dòng)機(jī)器人在現(xiàn)代制造業(yè)的廣泛應(yīng)用，對(duì)機(jī)器人的移動(dòng)能力有了更高的要 求。 關(guān)鍵詞： 移動(dòng)機(jī)器人； 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)； 全向移動(dòng)底盤(pán) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 1 Abstract With the wide use of mobile robot in the modern manufacturing, there is a high request to the robot’s mobility. Because omnidirectional mobile robot has three freedom of flat motion,front ,back,right,left and rotation, it can move at any speed and direction in the sportplane, and it has an advantage of mobility over the nonomnidirectional mobile robot. The main content of this paper is the design of omnidirectional mobile robot’s chassis which can carry up 200 Kg weight,and the robot chassis can let Omnidirection e mechqnical driving system was designed in this and SolidWorks is used to prove the feasibility of the design. Key words: mobile robot。各國(guó)尤其是西方發(fā)達(dá)國(guó)家正致力于研究、開(kāi)發(fā)和廣泛應(yīng)用服務(wù)機(jī)器人。移動(dòng)機(jī)器人狹義上指的是地面可移動(dòng)機(jī)器人，是繼操作手和步行機(jī)之后機(jī)器人技術(shù)的一個(gè)新的研究目標(biāo)，也是進(jìn)一步擴(kuò)展機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的重要研究方向。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷開(kāi)展和人民生活水平的提高，廣泛應(yīng)用服務(wù)機(jī)器人必將成為趨勢(shì)。目前，移動(dòng)機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)的種類已相當(dāng)繁多，僅就平面移動(dòng)而言，移動(dòng)機(jī)構(gòu)就有車(chē)輪式、履帶式、腿足式等形式。因而，輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)在機(jī)器人技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用，目前已成為移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的最主要形式。 (2)利用三維建模軟件對(duì)全向移動(dòng)機(jī)器人底盤(pán)的主要受力零件進(jìn)行有限元分析，校核零件的強(qiáng)度和位移形變，使得其在工作中滿足強(qiáng)度的要求。 指標(biāo)要求 表 全向移動(dòng)機(jī)器人底盤(pán)設(shè)計(jì)指標(biāo)要求 總體結(jié)構(gòu) 輪式結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)指標(biāo) 自重 50Kg 載重 200Kg 尺寸 mmmmmm 180560600 ?? 機(jī)動(dòng)指標(biāo) 轉(zhuǎn)速 sm/ 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 3 轉(zhuǎn)向能力 全向移動(dòng) 總體方案設(shè)計(jì) 根據(jù)功能要求和指標(biāo)要求設(shè)計(jì)傳 動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)路線為：電機(jī) —— 聯(lián)軸器—— 減速裝置 —— 輪子。 驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號(hào)的選擇 預(yù)計(jì)輪子摩擦因數(shù)為 ，底盤(pán)自重為 50Kg，載重 200Kg。 ?? （齒輪精度為 7級(jí)） ?? （圓柱滾子軸承） ?? （彈性聯(lián)軸器） 4544321 ??????? ?????? WFvP ???? ? 通過(guò)比較，選用博山電機(jī)廠生產(chǎn)的 S661DT1 電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)。 m i n/1 1 4 05720 rnin ????? 輪 所以把伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)成 1140r/min。3 ??? 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 6 （ 3）各軸輸入轉(zhuǎn)矩 mNnPT mdd ????? mNiTT d ???????????? ??? mNiTT ?????????? ?? mNiTT ?????????? ?? 輸出轉(zhuǎn)矩： mNTTmNTTmNTT??????????????????339。 2)選擇 7 級(jí)精度（ GB/T10095－ 88）。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 7 由 [1]公式（ 109a）進(jìn)行試算，即 2131 )][(12HEHdtt ZZuuTKd ?? ???? （ 1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1）試選 ?tK 由 [1]圖 1030，選取區(qū)域系數(shù) ?HZ 2）由 [1]公式 1013 計(jì)算應(yīng)力值環(huán)數(shù) h101 .4 4 2 5=）83 0 082（16 2 6 .0 960=jL6 0 n=N 9h11 ? h101 .4 4 2 5=iN=N 9112 (齒數(shù)比為 1,即 112?ZZ ) 3）查 [1]圖 1019 得： ?? HNHN KK 4）齒輪的疲勞強(qiáng)度極限 取失效概率為 1%,安全系數(shù) S=1,查 參考文獻(xiàn) [1]公式 1012 得 : MP aSK HHNH ][ 1lim11 ???? ?? MP aSK HHNH ][ 2lim22 ???? ?? 許用接觸應(yīng)力 MP aHHH )(2 )][]([][ 21 ????? ??? 5）查 [1]表 106得： MPaZE ? 由 [1]表 107 得 : 1?d? mNnPT ??????? 411 （ 2）計(jì)算 1）小齒輪的分度圓直徑 dt1 mmZZuuTKdHEHdtt ) (121 )][(12 2432131 ???????????? ?? 2）計(jì)算圓周速度 v 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 8 smndv t / 11 ?? ????? ? 3)計(jì)算齒寬 b mmdb td ??? ? 4)計(jì)算齒寬與高之比 hb 1t1nt ??? 齒高 ?h mmm nt ??? ??hb 5)計(jì)算載荷系數(shù) K 使用 系數(shù) 1?AK 根據(jù) smv /? ,7級(jí)精度 , 查參考文獻(xiàn) [1]圖 108得 動(dòng)載系數(shù) ?VK 查 [1]由表 104得： ??HK 查 [1]由表 1013得 : ??FK 查 [1]由表 103得 : ?? ?? FH KK 故載荷系數(shù) : ?????? ?? HHVA KKKKK 6)按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 mmKKddtt 3311 ???? 7)計(jì)算模數(shù) nm mmZdm n ??? 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 9 查參考文獻(xiàn) [1]公式（ 105）得： )][(2 1213FSFdnYYZKTm ?? ??? ⑴確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 1)查 [1]由圖 1020c 查的齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限 420MPaFE1 ?? 2)查 [1]由圖 1018 取彎曲疲勞壽命系數(shù) 21 ?? FNFN 3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=，查參考文獻(xiàn) [1]由公式（ 1012）得 MP aF ][ 1FE1FN1 ???? ?? MP aF ][ 2FE2FN2 ???? ?? 4）計(jì)算載荷系數(shù) K ?????? ?? HHVA KKKKK 5）查取齒形系數(shù) 查 [1]由表 105查得 YFa1=YFa2= 6）查取應(yīng)力校正系數(shù) 查 [1]由表 105查得 YSa1=YSa2= 7）計(jì)算齒輪的 ? ?FSaFaYY? 并加以比較 ? ? 1F S a 1F a 1 ???? ? ? 2F S a 2F a 2 ???? 兩齒輪的數(shù)值一樣大 ⑵設(shè)計(jì)計(jì)算 mmm n 2 43 ?? ????? 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) nm 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，按 GB/T13571987 圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) ,取 mmmn ? 但為畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 10 了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需要按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 mmd ?來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù) .于是由 : ??z 取 281?z ，那么 2821 ??zz 。 2)選擇 7 級(jí)精度（ GB/T10095－ 88）。 由 [1]公式 1026得： ? ? ? ?uKTZd RRFEt2121 ??????????? ? (1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算值 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 11 1）試選載荷系數(shù) ?tK 初定螺旋角 ?14?? 2）齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 mmNnPT ????? 4111 3）取齒寬系數(shù) R? = 4 ）查 [1] 圖 1021 齒 面 硬 度 得 齒 輪 的 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 極 限1 2 0 0 M P aH lim 2H lim 1 ?? ?? 5）查 [1]表 106選取彈性影響系數(shù) MPaZE ? 6）查 [1]公式 1013計(jì)算應(yīng)力值環(huán)數(shù) h104 .1 4 7 21030083196060jL60nN 9h11 ?????????? h104 .1 4 7 2NN 921 ??? 7）查 [1]圖 1019 得： ?? HNHN KK 8）齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限：取失效概率為 1%,安全系數(shù) S=1,應(yīng)用參考文獻(xiàn) [1]公式（ 1012）得 : ][ lim 111 MPSK HHNH ???? ?? ? ? 222 MPSK HHNH ???? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 221 108010802 HHHH MP ???? ?????? ? ? a1080 MPH ??取 （ 2）計(jì)算 1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑 1d （由于小齒輪更容易失效故按小齒輪設(shè)計(jì)） 查 參考文獻(xiàn) [1]公式 1026得： ? ? ? ? ? ? mmKTZ RRHE 0 8 0 3 2423 2121t ??????????????????????????? ? 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 12 2）計(jì)算圓周速度 m / nd v 1t1 ?????? ? 3）計(jì)算齒寬 b及模數(shù) m mmRRR 1udb22t1 ?????????? 1t1nt ??? 4）確定螺旋角和中心距 mmZZ )(c os2 ma 21nt ??? ? 取 mm48a? ， ? )Z(Zma rc c os 21nt ?? ??則 5）齒高 mm3 6 nt ???? ?? 6）計(jì)算載荷系數(shù) K 查 [1]由表 102 查得：使用系數(shù)使用系數(shù) AK =1；根據(jù) v=、 7 級(jí)精度，由 參考文獻(xiàn) [1]圖 10— 8 查得：動(dòng)載系數(shù) ?VK ；由 參考文獻(xiàn) [1]表 10— 3查得：齒間載荷分配系數(shù) 1??? ??? FH KKK ；由 參考文獻(xiàn) [1]表 10— 3 取軸承系數(shù) ??HK ， 齒向載荷分布系數(shù) ?K = ????? beHHH KKKK ???? 所以： ?????? ?? HHVA KKKKK 7）按實(shí)際載荷系 數(shù)校正所算得分度圓直徑 mmKK 33 tt11 ???? 8）計(jì)算模數(shù)： 24 11n ??? 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 13 m? ? ? ?3 aa2121 4 F SFRR YYKT ?????? （ 1）確定計(jì)算參數(shù) 1）計(jì)算載荷 1 .8 91 .8 7 511 .0 11 ?????? ?? HHVA KKKKK 2）查取齒數(shù)系數(shù)及校正系數(shù) 查 [1]由表 10— 5 得： ?FY ， ?SY ； ?FY ， ?SY 。 （ 2）計(jì)算（按大齒輪） 查 [1]公式 1024 得： ? ? ? ? mmYYKTFSFRR 4m 3 aa22121t ??????