【正文】 操控 性，但是轉(zhuǎn)彎時(shí)，履帶的磨損、履帶開模難度大等都成為其應(yīng)用的瓶頸；輪式移動(dòng)機(jī)器人克服了履帶式的這些缺點(diǎn)，在滿足一定地形適應(yīng)性的前提下，可以充分發(fā)揮移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)靈活、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。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(yīng)能力差 ,故不能應(yīng)用到爬樓車中。 該爬樓車輛包括：傳動(dòng)系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)三大系統(tǒng)。該車輛包括：傳動(dòng)系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)三大系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，要求轉(zhuǎn)變半徑盡可能小 。 具體是三角輪系中的三個(gè)輪子通過支架連接在一起，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 爬樓車 依靠三角輪 系中的三個(gè)輪子依次與臺(tái)階相嚙合，從而達(dá)到上下樓梯 的功能。 該爬樓車有五 個(gè)特點(diǎn)： 1） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 整體尺寸不大 且 重量較?。?2）各個(gè)系統(tǒng)分別 由各自獨(dú)立的電機(jī)所 驅(qū)動(dòng)，控制靈活方便； 3）可安裝或裝載一定重量 的儀器或?qū)嶒?yàn)裝置在危險(xiǎn)的地方或者人體到不了的地方進(jìn)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(yùn)動(dòng)，輕松實(shí)現(xiàn)在平地 、坡面和臺(tái)階面上的運(yùn)動(dòng)； 5） 該 爬樓車采用了獨(dú)立的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，不但使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡(jiǎn)化，并且轉(zhuǎn)彎半徑減小，有利于實(shí)現(xiàn)在狹小空間內(nèi)的轉(zhuǎn)彎 3 設(shè)計(jì)方案 分析 關(guān)于行駛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)， 如 圖 1所示。 具體是三角輪系中的三個(gè)輪子通過支架連接在一起，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，爬樓車依靠三角輪系中的三個(gè)輪子依次與臺(tái)階相嚙合，從而達(dá)到上下樓梯的功能。 m 則三角輪系翻轉(zhuǎn)爬樓梯時(shí)所需消耗的功率為： P=Tn/= 26247。 錐齒輪 的 設(shè)計(jì)計(jì)算 （此計(jì)算過程中所查的表出自《機(jī)械設(shè)計(jì)（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(jì)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(shè)計(jì)計(jì)算 m? 43 22 1 .8 1 4 9 .9 4 8 1 0 0 .0 1 6 4 41 2 1? ? ? ?? mm = 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模 數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)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(qiáng)度所決 定的承載能力，而齒面 接觸疲勞強(qiáng)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(guān)， 可取由彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù) 并就近圓整為 ： m =2mm ， 按接觸疲勞強(qiáng)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(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲 勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu) 緊湊，避免了浪費(fèi) 。 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(shè)計(jì)的軸的材料選用 45鋼，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)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(gè)鍵槽， 設(shè)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(qiáng)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(qiáng)度足夠 。 l—— 鍵的工作長(zhǎng)度，單位為 mm，圓頭平鍵 l = L－ b，這里 L為鍵的公稱長(zhǎng)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(zhuǎn)204 []TdD?? ?，剪切0d??? ?4F= [ ] 圖 4 銷聯(lián)接示意圖 已計(jì)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(yīng)力 []? =80MPa，許用擠壓應(yīng)力 ?p[]查表得 6090MPa 故204TdD?= 924 10 pa8 25? ? ???=≤ []? 。 裝配時(shí)，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(dòng)系統(tǒng)就是輪子的水平轉(zhuǎn)動(dòng)，必須放在兩邊；轉(zhuǎn)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(yīng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng) 。具體方案是靠電機(jī)帶動(dòng)一個(gè) 一級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)和兩個(gè)一 級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng) 來實(shí)現(xiàn)減速和增大扭矩，并帶動(dòng) 整個(gè)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)三角 輪系的翻轉(zhuǎn) ，三角輪系的翻轉(zhuǎn) 也就實(shí)現(xiàn)了 爬樓功能。 作為四年來的一個(gè)總結(jié)和體現(xiàn)，畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四 年來最為重要、最能體現(xiàn)一個(gè)大學(xué)生對(duì)本專業(yè)知識(shí)的了解與掌握、對(duì)機(jī)械的制造與生產(chǎn)的認(rèn)識(shí)、面對(duì)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(jì)算機(jī)的能力，使我對(duì)自己有了一個(gè)綜合認(rèn)識(shí)。 此次的設(shè)計(jì)與以往的課程設(shè)計(jì)有很大的不同，以往的課程設(shè)計(jì)所要完成的任務(wù)較少 ，用到的知識(shí)也是某一方面的專業(yè)知識(shí)，且都是理論上的設(shè)計(jì) ，最重要的是，以前的設(shè)計(jì)都是在有參考圖的情況下設(shè)計(jì)，而且是大家一起作一個(gè)設(shè)計(jì)。而且在思考問題時(shí)，想得比較簡(jiǎn)單，考慮 的不夠周到，經(jīng)常過于理論化，而現(xiàn)實(shí)中的問題要復(fù)雜的多，這需要在工作中慢慢的積累和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。在設(shè)計(jì)中，我發(fā)覺自己缺少了整體設(shè)計(jì)概念，在解決問題時(shí)不知如何去下手。由于這是一個(gè)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(yīng)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(dǎo)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(dòng)， 使我 能 順利的完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)！ 同時(shí)也要感謝和我一組的 其他兩個(gè) 同學(xué)， 每當(dāng)遇到難題， 他們 都會(huì)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(shè)計(jì)也不會(huì)這么順利，再次 謝謝同學(xué)們！ 25 參考資料 [1] 唐鴻儒，宋愛國(guó)，章小兵 。 安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2021， 23（ 2）： 186188 [3] 武明，項(xiàng)海籌，張濟(jì)川 。 北京：清華大學(xué)， 1994 [5] 項(xiàng)海籌，烏蘭術(shù)其，張濟(jì)川 。 北京：清華大學(xué)， 1996 [7] 張海洪，談士力，龔振邦 。 山東科學(xué)技術(shù)出版社， 1997， 3（ 1） [9] 徐灝 。 Development of a stairclimbing mobile robot with legs and wheels。機(jī)