【正文】 ....................... 8 參數(shù)計算 ..................................................................................................................... 9 3 整體結構設計 ......................................................................................................................... 10 探測機器人行走機構的力學原理 .................................................................................. 10 機器人電動機的選擇 ...................................................................................................... 10 機器人參數(shù)計算和強度校核 .......................................................................................... 11 齒輪傳動的參數(shù)計算和強度校核 ........................................................................... 11 蝸桿傳動時參數(shù)計算 和強度校核 ........................................................................... 13 4 控制電路設計和選擇 ............................................................................................................. 19 控制電路的設計 .............................................................................................................. 19 電路開關的選用 .............................................................................................................. 20 控制器的設計 .................................................................................................................. 20 結論 ............................................................................................................................................... 22 致謝 ............................................................................................................................................... 24 參考文獻 ....................................................................................................................................... 24 畢業(yè)設計 (論文 ) 2 1 緒論 設計 產品 概況 探測機器人是一種應用十分廣泛的機器人，在許多人力所不及的情況下經常使用，如在對月球的研究和探測中，在 反恐現(xiàn)場的人質解救中，在對火災、地震等現(xiàn)場的勘察中都起到十分關鍵的作用。 例如 在地震事故中， 如果樓房倒塌，我們需要去營救，可是在還存在余震和不知道樓房內 部具體情況的前提下，不適合搜救員第一時間去搜救，而是利用探測機器人去探測具體情況，然后根據(jù)機器人所輸出的信息 來進行現(xiàn)場勘測，為下一步的營救做準備。所以，它的出現(xiàn)是工業(yè)機械行業(yè) 出現(xiàn)飛躍性發(fā)展的標志。不得不承認美國政府的眼光獨到，他們能看到機器人的發(fā)展前景，并在第一時間里發(fā)展工業(yè)機器人，舍棄以往在發(fā)展工業(yè)機器人方面的錯誤觀點， 并保證了美國工業(yè)機器人發(fā)展水平的領先地位 。所以，雖然美國當局對工業(yè)機器人采取觀望態(tài)度，但是當時的日本政府對于工業(yè)機器人這個新型行業(yè)采取支持的態(tài)度，這與當時的日本國家的基本國情所決定的，也是當時日本國擺脫二戰(zhàn)戰(zhàn)敗國所帶來的所有悲痛災難所面臨的一次機遇。其中德國的工業(yè)機器人發(fā)展技術在世界范圍內排行第三，僅次于日本、美國；法國的工業(yè)機器人發(fā)展水平在世界范圍內屬于前列；英國的工業(yè)機器人也是屬于前列。所以工業(yè)機器人在德國的發(fā)展可以說是“一帆風順”的，工業(yè)機器人這一新型行業(yè)在德國也得到了完善和提高。以上的諸多原因造成了我國工業(yè)機器人的發(fā)展還存在許多的障礙， 存在許多方面的問題制約著工業(yè)機器人的發(fā)展。 從使用范圍上來看，以上三種類型的方案都在全世界得到廣泛的應用， 從使用數(shù)量上比較 并沒有明顯的區(qū)別，唯一的不同 點 是 這三種行走機構方案的使用場合不同，每一種行走機構方案都有自己的特點，都有自己特定的使用場合。所以還沒有設計出既結構簡單又行走能力強的行走機構方案，對于車輪式的行走機構方案，在探測機器人設計中不予采納。 由此可以看出，機器人手臂的運動精度要高于機器人行走機構的運動精度，機器人手臂的運動是距離短、精度高的運 動。所以，要想設計出蠕動式機器人手臂，必須實現(xiàn)對各個關節(jié)的聯(lián)合控制，加強各個關節(jié)的運動精度和受力分析，把握住各個支點的位置關系，從而得出想要的工作頭運動軌跡。 仿人類手臂式的機器人手臂 仿人類手臂式的機器人手臂是在全世界中應用最為廣泛的一種機器人手臂，在我國也得到了廣泛的應用，我國的設計制造技術也得到了廣泛發(fā)展，使其技術得到了成熟。 下面對主要的幾個方面進行重要分析。 較輕的質量 機器人 擺臂翼板 的工作條件復雜多樣， 可能會在十分嚴峻的條件下工作，例如在高速下工作。所以，要保證好機器人 擺臂翼板 的良好強度。要保證機器人行走時的不打滑，要使機器人的重心在小帶輪的幾何中心的下方。 所以首次選擇帶傳動方式。 齒輪傳動的參數(shù)計算和強度校核 直齒輪的受力分析 在直齒輪傳動中，直齒輪的受力是從動輪在主動輪的作用下傳動，而主動輪在從動輪的作用下阻止傳動，主動輪收到了阻力，而從動輪受到了推 動力。下面對這三種關系進行分析。 直齒輪齒面的疲勞強度計 算 在直齒圓柱齒輪中，由于直齒輪的接觸和相對的滑動，對直齒輪的齒面造成了一定量的磨損，這樣會使齒輪的接觸強度造成相應的下降。下面介紹接觸疲勞許用應力和彎曲疲勞許用應力的計算方法。利用一下公式進行蝸桿直徑計算。由于蝸桿與蝸輪齒面間有較大的相對滑動，從而增加了產生膠合和磨損失效的可能性，因此蝸桿傳動時，因齒面膠合而失效的可能性比較大。 設 Fn 為集中作用在節(jié)點 P 處的法向載荷，它作用于法向界面 Pabc 內。 1121 2dTFF aft ?? 式（ ） 2221 2dTFF tfa ?? 式（ ） ?tan221 trfr FFF ?? 式（ ） ?????? c osc os 2c osc osc osc os 2 221 nn tnan d TFFF ??? 式 （ ） 式中 T T2—— 分別為蝸桿即蝸輪上的公稱轉矩，單位 d d2—— 分別為蝸桿及蝸輪的分度圓直徑，單位 mm 蝸桿傳動強度計算 1）蝸桿齒面接觸疲勞強度計算 蝸輪齒面接觸疲勞強度計算得原始公式來源于赫茲公式。 畢業(yè)設計 (論文 ) 19 4 控制電路設計 和選擇 控制電路的設計 在對于機器人行走的控制電路設計中，控制方案的設計有機器人的主要功能有關，也與機器人的結構設計有關。 這次電路控制的設計方案如下所示 圖 基本控制電路圖 上圖所示為機器人的控制電路圖，圖中的 電動機都含有正轉、反轉和停機三種自 然狀態(tài)。但是對于實際的操作中，開關起到至關重要的作用。在本次設計中對電路開關的選擇是總開關選用 XN19的型號，變阻器的型號選用 SA198型的變阻器。 在本次畢業(yè)設計開始之前，我查閱了大量的書籍，對探測機器人的發(fā)展程度和我國探測機器人的發(fā)展水平與機器人發(fā)展發(fā)達的國家之間的差距， 尋找出我國機 器人設計制造行業(yè)的弱點 。特別是對于齒輪、蝸輪傳動時的受力分析和各種疲勞強度計算得公式的理解，以前的我只是單純的記住了各個公式的計算方法，并不知道公式的由來在，這次設計過程中認真探索了公式的由來和推導 。我覺得我們應付出更多的努力來學 習機械行業(yè)的文化知識，因畢業(yè)設計 (論文 ) 23 為機器人行業(yè)是機械行業(yè)的發(fā)展延伸。機械設計手冊（第四版第 2卷） 北京： 化學工業(yè)出版社， 2020 畢業(yè)設計 (論文 ) 25 [5] 葛常青。重慶：重慶大學出版社， 1999 [10] 曲寶章，黃光燁。北京：機械工業(yè)出版社， 2020 [9] 周昌治，楊忠鑒，趙之淵，陳廣凌。機械工程及自動化簡明手冊（上冊） 北京：機械工業(yè)出版社， 2020 [3] 徐錦康。由于知識面和見識的加深，讓我更加了解 了機器人行業(yè)的發(fā)展?jié)摿?，了解了現(xiàn)代機器人的發(fā)展只是經歷里幾十年，還只是一個新興行業(yè)，對于機器人的發(fā)展還只是停留在初級階段，對于未來的發(fā)展還要走很長的道路，這也就需要我們新一代更多的大學生投入到機器人設計研發(fā)上來，為機器人設計的進步添磚加瓦 。在這次畢業(yè)設計中， 齒輪傳動和蝸桿傳動中的基本尺寸、強度計算、強度校核等方面的設計 都是在參考了機械設計書上的內容完成的，具有十分高的可靠性。 畢業(yè)設計 (論文 ) 22 結論 在這次探測機器人行走機構設計中，我收獲到了許多的新鮮東西，也積累了一定的設計經驗。 例如即使一種電路開關符合設計電路總線的電流走向，但是在實際中電路開關不能再實際中進行安裝，或者安裝的穩(wěn)定性降低，這樣就會造成安全隱患，這種電路開關在電路設計中也不能使用。這種電路的好處是不用再刻意的判斷電動機的電流方向，可以再實際工作中直接看出電動機的流向。 在我們這次的機器人行走機構設計中，由于我們所學知識的有限性和對所學知識掌握的不徹底性，還有我們缺乏對機器人的設計經驗，所以我們只能設計出機構相對簡單的機器人，對于這樣的機器人的控制電路，建議采用簡單的設計方案。 通過以上的設計計算，可任意計算出機器人行走機構設計的零件結構和整體結構，還可以判斷出機器人行走機構的行走能力和各個零件的使用能力和壽命。 至于蝸桿所受圓周 力的方向，總是與它的轉向相反，徑向力的方向總是指向軸心。在進行蝸桿傳動時的受力分析時，通常不考慮摩擦力的影響。它的主要失效形式有點蝕、齒根折斷、齒面膠合和過度磨損等。 1) 傳動時的模數(shù)和壓力角 在蝸桿傳動時，要想保證蝸輪和蝸桿的配合傳動，就必須要保證蝸輪和蝸桿的模數(shù)和壓力角都各自對應相等，即 mmm ta ?? 21 式（ ） 21 aa ?? ? 式（ ） 圖 2） 蝸桿分度圓直徑 在蝸桿傳動中，為了保證蝸桿與渦輪的正確嚙合，常用語蝸桿具有