移動(dòng)物體檢測(cè)報(bào)警機(jī)器人設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(文件)
【正文】 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成 . 智能檢測(cè)報(bào)警機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由以下三部分組成 :(一 ) 核心驅(qū)動(dòng)部件 步進(jìn)電機(jī) 。從而改變超聲波的發(fā)射方向 ,起到檢測(cè)周圍運(yùn)動(dòng)物體的檢測(cè)報(bào)警功能。蝸輪蝸桿的齒數(shù)為 1z 和 2z 。 由式 24 可以看出 ,機(jī)器人的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)速度正比于單片機(jī)的輸出脈沖頻率。其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角與輸入的電脈沖數(shù)成正比 ,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與單位時(shí)間內(nèi)脈沖數(shù)成正比 ,轉(zhuǎn)矩是由磁阻作用所產(chǎn)生的 ,旋轉(zhuǎn)方向則取決于脈沖的順序。 所需電動(dòng)機(jī)的功率為 : WFvP d 0 0 0 0 2 0 0 0 22 ???? ??? ? 因載荷平穩(wěn) ,電動(dòng)機(jī)額定功率 edP 大于 dP 即可。傳動(dòng)比 ? 。蝸輪齒數(shù) 2 31Z? 。111836? ? 蝸輪的轉(zhuǎn)矩 2122 /2/1/2/1 ZZFnvFT LmL ???? ?? 又 1LFN? 。 nZ :壽命系數(shù) (2) 接觸強(qiáng)度驗(yàn)算 確定 K 值 sv? ? 第 14 頁 共 16 頁 取 7 級(jí)精度 2 1K? 取 100%JC? 31K? ( 圖 ) 取 30C? 4 1K? ( 表 ) 工作平穩(wěn) 5 1K? ( 表 ) 154321 ?? KKKKKK MPadKTdH 25/3195/1 5 1 5 0/1 5 1 5 0 122 ????? M P aM P a 5 5 ??? 接觸強(qiáng)度足夠 (3) 彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算 確定 2Y 和 FP? 2 ? (表 )。36? 蝸桿齒寬 1b 1 1 2121 .2 (1 2 0 .1 )3 .4 (1 3 0 .1 )z b z mz z m? ? ?? ? ?2時(shí) ，時(shí) ， b 40mm 第 16 頁 共 16 頁 蝸輪分度圓直徑 2d 2 2 1 222d mz a d x m? ? ? ? 95mm 蝸輪齒頂圓直徑 2ad 2 2 22ad d ha?? 100mm 蝸輪齒根圓直徑 2fd 2 2 22fd d hf?? 89mm 蝸輪齒頂高 2ah *22()aah m h x?? 蝸輪齒根高 2fh **22()fah m h x c? ? ? 蝸輪齒高 2h 2 2 2afh h h?? 蝸輪齒寬 2b abd? ? 蝸輪齒厚 1s 按蝸桿節(jié)圓處軸向齒槽寬 39。 50FPb MPa? ? (表 )。 2 31z ? ? 2 Nm? (電機(jī)選型中計(jì)算得 ) 選擇蝸桿材質(zhì) 40cr,淬火硬度 45HRc。蝸輪分度圓直徑2 1 22 2 95d a d x m m m? ? ? ?。蝸桿分度圓直徑1 25d mm? 。 再根據(jù)上面所算的數(shù)據(jù) ,故可選擇 70BF003 磁阻式步進(jìn)電機(jī)。 步 進(jìn)電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)歸納如下 : (1) 步進(jìn)電機(jī)只能在一定脈沖電源供電下才能運(yùn)行 (2) 步進(jìn)電機(jī)的角位移量與輸入脈沖嚴(yán)格成正比 ,因此 ,電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一周后沒有累積誤差 ,具有良好的跟隨性 (3) 由步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)控制器組成的開環(huán)控制系統(tǒng) ,既簡(jiǎn)單又可靠 (4) 步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速與位置控制性能良好 (5) 步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快 ,自啟動(dòng)能力強(qiáng) (6) 輸出力矩較大 ,屬于力矩型電機(jī) 當(dāng)然 ,步進(jìn)電機(jī)也存在一些缺點(diǎn) : (1) 效率較低，輸入功率有很大一部分轉(zhuǎn)為熱能消耗 移動(dòng)物體檢測(cè)報(bào)警機(jī)器人 第 11 頁 共 16 頁 (2) 步進(jìn)電機(jī)存在低頻震蕩 ,失步和高頻失步等缺陷 (3) 步 進(jìn)電機(jī)自身噪聲和振動(dòng)較大 步進(jìn)電機(jī)的選型計(jì)算 如圖 24 所示 ,機(jī)器人頭部轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力 F=10N,轉(zhuǎn)速 1 /minnr? ,頭部載荷平穩(wěn) ,在常溫下工作。因此 ,系統(tǒng)的設(shè)計(jì)速度比較低 ,頭部的轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)為 1 /minnr? 。則整個(gè)傳動(dòng)過程可以定量計(jì)算如下 : 21zI z? (21) KZ ZfIKf qq 2 1??? ?? (22) 2Dv ??? (23) 將式 22 代入 23 中得 12122qqz DDv f fz K IK???? (24) 其中 v 為機(jī)器人頭部的線速度 。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的分頻數(shù)為K 。 (三 ) 機(jī)器人頭部 圖 24 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成 其總體工作過程如下 :由單片機(jī)產(chǎn)生一定頻率的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào) ,通過步進(jìn)電機(jī)第 10 頁 共 16 頁 驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī) 。底盤大直徑 100cm,小直徑 60cm,高 40cm . 電機(jī)的選型 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是智能檢測(cè)報(bào)警機(jī)器人的主要執(zhí)行部件之一 ,它是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人頭部轉(zhuǎn)動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。因?yàn)橥ㄟ^控制步進(jìn)電機(jī)的脈沖輸入就可直接控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度 ,因此選用步進(jìn)電機(jī)較合適 ,脈沖的輸入便由單片機(jī)控制。 主要組成 頭部旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 如圖 21 所示 ,該機(jī)構(gòu)為蝸輪蝸桿傳動(dòng) ,將蝸桿軸由聯(lián)軸器直接連接到電機(jī)上 ,由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。在此基礎(chǔ)上提出了該產(chǎn)品的總體原理和具體功能模塊的
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