【正文】 操控 性，但是轉彎時，履帶的磨損、履帶開模難度大等都成為其應用的瓶頸；輪式移動機器人克服了履帶式的這些缺點，在滿足一定地形適應性的前提下，可以充分發(fā)揮移動機器人移動靈活、控制簡單等優(yōu)點。充 氣輪雖然具有較好的行駛穩(wěn)定性和越障能力 ,但其環(huán)境適應能力差 ,故不能應用到爬樓車中。 該爬樓車輛包括：傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)和轉向系統(tǒng)三大系統(tǒng)。該車輛包括：傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)和轉向系統(tǒng)三大系統(tǒng)。轉向系統(tǒng)采用電機驅動，要求轉變半徑盡可能小 。 具體是三角輪系中的三個輪子通過支架連接在一起，主軸轉動時， 爬樓車 依靠三角輪 系中的三個輪子依次與臺階相嚙合，從而達到上下樓梯 的功能。 該爬樓車有五 個特點： 1） 結構簡單， 整體尺寸不大 且 重量較小； 2）各個系統(tǒng)分別 由各自獨立的電機所 驅動，控制靈活方便； 3）可安裝或裝載一定重量 的儀器或實驗裝置在危險的地方或者人體到不了的地方進行作業(yè)或取樣； 4）采用三角輪系式系 統(tǒng)，使爬樓車能夠在多種環(huán)境下運動，輕松實現(xiàn)在平地 、坡面和臺階面上的運動； 5） 該 爬樓車采用了獨立的轉向系統(tǒng)，不但使轉向系統(tǒng)簡化，并且轉彎半徑減小，有利于實現(xiàn)在狹小空間內的轉彎 3 設計方案 分析 關于行駛系統(tǒng)的設計， 如 圖 1所示。 具體是三角輪系中的三個輪子通過支架連接在一起，主軸轉動時，爬樓車依靠三角輪系中的三個輪子依次與臺階相嚙合，從而達到上下樓梯的功能。 m 則三角輪系翻轉爬樓梯時所需消耗的功率為： P=Tn/= 26247。 錐齒輪 的 設計計算 （此計算過程中所查的表出自《機械設計（邱宣懷）1 1a rc ta n 1 6 2 6u? ?? 39。 ? ?1F? 480? aMP ? ?2F? 456? aMP 1F? ? aMP ＜ ? ?1F? 2F? ? aMP ＜ ? ?2F? 12 88） ； 3）材料選擇。 （ 7）計算大、小齒輪的 aa[]FSFYY?并加以比較 a1 a11[]FSFYY? = ? = a2 a22[]FSFYY? = ? = 可知 大齒 輪的數(shù)值大 2）設計計算 m? 43 22 1 .8 1 4 9 .9 4 8 1 0 0 .0 1 6 4 41 2 1? ? ? ?? mm = 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模 數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒 輪模數(shù) m 的大小主要取決于齒根彎曲疲勞強度所決 定的承載能力，而齒面 接觸疲勞強度所決定的承載 ? ?1F? = aMP ? ?2F? = aMP K = a1 a11[]FSFYY? = a2 a22[]FSFYY? = 16 能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關， 可取由彎曲疲勞強度算得的模數(shù) 并就近圓整為 ： m =2mm ， 按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑 ： 1d = ， 算出 ： 小齒輪齒數(shù) ： 1z = 1dm=2=34 大齒輪齒數(shù) ： 2z = u1z = 34=，取 2z =109 這樣設計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲 勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構 緊湊，避免了浪費 。 由上式 可得軸的直徑 ? ?6 3309 .5 1 00 .2TPPdAnn???? 式中 0A = ? ?63 10 T??， 我們所設計的軸的材料選用 45鋼，查機械設計手冊相表： 18 表 1 軸的材料 Q235— A、 20 Q23 35 (1Cr18Ni9Ti) 45 40 Cr、 35SiMn 38SiMnMo、 3Cr13 ??T? (Mpa ) 15— 25 20～ 35 25～ 45 35～ 55 0A 149— 126 135～ 112 126～ 103 112～ 97 得 45 鋼： 0A =103～ 126 。 此行星輪系軸截面上開有兩個鍵槽， 設軸徑增大 12%，則 d = = ，圓整為 12mm 。 假定載荷在鍵的工作面上均勻分布 ，普通平鍵聯(lián)接的強度條件為 ? ?332 10 2 57 10 pa 1202 6 12PPT M M pak ld??? ? ?? ? ? ? ??? 可見鍵聯(lián)接的擠壓強度足夠 。 l—— 鍵的工作長度，單位為 mm，圓頭平鍵 l = L－ b，這里 L為鍵的公稱長度，單位為 mm； b為鍵的寬度，單位為 mm。如圖 4： 已知銷聯(lián)接校核公式為：扭轉204 []TdD?? ?，剪切0d??? ?4F= [ ] 圖 4 銷聯(lián)接示意圖 已計算出爬樓車主軸傳遞的扭矩為 T= N? m, 0d =8mm， D=25mm， 圓錐銷的材料為 45 鋼，許用切應力 []? =80MPa，許用擠壓應力 ?p[]查表得 6090MPa 故204TdD?= 924 10 pa8 25? ? ???=≤ []? 。 裝配時，我們考慮了各方面的因素，最后將行駛系統(tǒng)放在中間位置，而傳動系統(tǒng)就是輪子的水平轉動，必須放在兩邊；轉向 系統(tǒng)放在中間上部位置，空余還 21 留有足夠的空間放置感應系統(tǒng)和控制系統(tǒng) 。具體方案是靠電機帶動一個 一級圓錐齒輪傳動和兩個一 級圓柱齒輪傳動 來實現(xiàn)減速和增大扭矩，并帶動 整個主軸轉動來實現(xiàn)三角 輪系的翻轉 ，三角輪系的翻轉 也就實現(xiàn)了 爬樓功能。 作為四年來的一個總結和體現(xiàn)，畢業(yè)設計是大學四 年來最為重要、最能體現(xiàn)一個大學生對本專業(yè)知識的了解與掌握、對機械的制造與生產的認識、面對新問題的承受心理和解決新問題的能力、搜尋和整理資料的能力以及 利用計算機的能力，使我對自己有了一個綜合認識。 此次的設計與以往的課程設計有很大的不同，以往的課程設計所要完成的任務較少 ，用到的知識也是某一方面的專業(yè)知識，且都是理論上的設計 ，最重要的是，以前的設計都是在有參考圖的情況下設計，而且是大家一起作一個設計。而且在思考問題時，想得比較簡單，考慮 的不夠周到，經常過于理論化，而現(xiàn)實中的問題要復雜的多，這需要在工作中慢慢的積累和總結經驗。在設計中，我發(fā)覺自己缺少了整體設計概念，在解決問題時不知如何去下手。由于這是一個新題目，剛開始 我 都不知道如何下手 ， 但 老師 沒直接告訴我應該怎么做，而只是給我一些提示，讓我有足夠的空間去發(fā)揮，查 資料，按著自己的思路去考慮問題，解決問題，這樣的指 導使我受益匪淺。在此我由衷的感謝 岳 老師這 13 周以來的辛勤勞動， 使我 能 順利的完成這次畢業(yè)設計！ 同時也要感謝和我一組的 其他兩個 同學， 每當遇到難題， 他們 都會和我一起討論 ，直到找到解決方法為止，并給了我極大的幫助和支持，沒有他們的合作和幫助，我這次畢業(yè)設計也不會這么順利，再次 謝謝同學們！ 25 參考資料 [1] 唐鴻儒，宋愛國，章小兵 。 安徽工業(yè)大學學報， 2021， 23（ 2）： 186188 [3] 武明，項海籌，張濟川 。 北京：清華大學， 1994 [5] 項?；I，烏蘭術其，張濟川 。 北京：清華大學， 1996 [7] 張海洪，談士力，龔振邦 。 山東科學技術出版社， 1997， 3（ 1） [9] 徐灝 。 Development of a stairclimbing mobile robot with legs and wheels。機