【正文】 ....................... 8 參數(shù)計(jì)算 ..................................................................................................................... 9 3 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ......................................................................................................................... 10 探測機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的力學(xué)原理 .................................................................................. 10 機(jī)器人電動機(jī)的選擇 ...................................................................................................... 10 機(jī)器人參數(shù)計(jì)算和強(qiáng)度校核 .......................................................................................... 11 齒輪傳動的參數(shù)計(jì)算和強(qiáng)度校核 ........................................................................... 11 蝸桿傳動時參數(shù)計(jì)算 和強(qiáng)度校核 ........................................................................... 13 4 控制電路設(shè)計(jì)和選擇 ............................................................................................................. 19 控制電路的設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 19 電路開關(guān)的選用 .............................................................................................................. 20 控制器的設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 20 結(jié)論 ............................................................................................................................................... 22 致謝 ............................................................................................................................................... 24 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 24 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 1 緒論 設(shè)計(jì) 產(chǎn)品 概況 探測機(jī)器人是一種應(yīng)用十分廣泛的機(jī)器人，在許多人力所不及的情況下經(jīng)常使用，如在對月球的研究和探測中，在 反恐現(xiàn)場的人質(zhì)解救中，在對火災(zāi)、地震等現(xiàn)場的勘察中都起到十分關(guān)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(nèi) 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(jī)器人去探測具體情況，然后根據(jù)機(jī)器人所輸出的信息 來進(jìn)行現(xiàn)場勘測，為下一步的營救做準(zhǔn)備。所以，它的出現(xiàn)是工業(yè)機(jī)械行業(yè) 出現(xiàn)飛躍性發(fā)展的標(biāo)志。不得不承認(rèn)美國政府的眼光獨(dú)到，他們能看到機(jī)器人的發(fā)展前景，并在第一時間里發(fā)展工業(yè)機(jī)器人，舍棄以往在發(fā)展工業(yè)機(jī)器人方面的錯誤觀點(diǎn)， 并保證了美國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展水平的領(lǐng)先地位 。所以，雖然美國當(dāng)局對工業(yè)機(jī)器人采取觀望態(tài)度，但是當(dāng)時的日本政府對于工業(yè)機(jī)器人這個新型行業(yè)采取支持的態(tài)度，這與當(dāng)時的日本國家的基本國情所決定的，也是當(dāng)時日本國擺脫二戰(zhàn)戰(zhàn)敗國所帶來的所有悲痛災(zāi)難所面臨的一次機(jī)遇。其中德國的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展技術(shù)在世界范圍內(nèi)排行第三，僅次于日本、美國；法國的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展水平在世界范圍內(nèi)屬于前列；英國的工業(yè)機(jī)器人也是屬于前列。所以工業(yè)機(jī)器人在德國的發(fā)展可以說是“一帆風(fēng)順”的，工業(yè)機(jī)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(jī)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(jī)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(yīng)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(diǎn) 是 這三種行走機(jī)構(gòu)方案的使用場合不同，每一種行走機(jī)構(gòu)方案都有自己的特點(diǎn)，都有自己特定的使用場合。所以還沒有設(shè)計(jì)出既結(jié)構(gòu)簡單又行走能力強(qiáng)的行走機(jī)構(gòu)方案，對于車輪式的行走機(jī)構(gòu)方案，在探測機(jī)器人設(shè)計(jì)中不予采納。 由此可以看出，機(jī)器人手臂的運(yùn)動精度要高于機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的運(yùn)動精度，機(jī)器人手臂的運(yùn)動是距離短、精度高的運(yùn) 動。所以，要想設(shè)計(jì)出蠕動式機(jī)器人手臂，必須實(shí)現(xiàn)對各個關(guān)節(jié)的聯(lián)合控制，加強(qiáng)各個關(guān)節(jié)的運(yùn)動精度和受力分析，把握住各個支點(diǎn)的位置關(guān)系，從而得出想要的工作頭運(yùn)動軌跡。 仿人類手臂式的機(jī)器人手臂 仿人類手臂式的機(jī)器人手臂是在全世界中應(yīng)用最為廣泛的一種機(jī)器人手臂，在我國也得到了廣泛的應(yīng)用，我國的設(shè)計(jì)制造技術(shù)也得到了廣泛發(fā)展，使其技術(shù)得到了成熟。 下面對主要的幾個方面進(jìn)行重要分析。 較輕的質(zhì)量 機(jī)器人 擺臂翼板 的工作條件復(fù)雜多樣， 可能會在十分嚴(yán)峻的條件下工作，例如在高速下工作。所以，要保證好機(jī)器人 擺臂翼板 的良好強(qiáng)度。要保證機(jī)器人行走時的不打滑，要使機(jī)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(jì)算和強(qiáng)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(guān)系進(jìn)行分析。 直齒輪齒面的疲勞強(qiáng)度計(jì) 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(qiáng)度造成相應(yīng)的下降。下面介紹接觸疲勞許用應(yīng)力和彎曲疲勞許用應(yīng)力的計(jì)算方法。利用一下公式進(jìn)行蝸桿直徑計(jì)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(chǎn)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(shè) Fn 為集中作用在節(jié)點(diǎn) P 處的法向載荷，它作用于法向界面 Pabc 內(nèi)。 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(zhuǎn)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(qiáng)度計(jì)算 1）蝸桿齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算得原始公式來源于赫茲公式。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 19 4 控制電路設(shè)計(jì) 和選擇 控制電路的設(shè)計(jì) 在對于機(jī)器人行走的控制電路設(shè)計(jì)中，控制方案的設(shè)計(jì)有機(jī)器人的主要功能有關(guān)，也與機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)。 這次電路控制的設(shè)計(jì)方案如下所示 圖 基本控制電路圖 上圖所示為機(jī)器人的控制電路圖，圖中的 電動機(jī)都含有正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停機(jī)三種自 然狀態(tài)。但是對于實(shí)際的操作中，開關(guān)起到至關(guān)重要的作用。在本次設(shè)計(jì)中對電路開關(guān)的選擇是總開關(guān)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(shè)計(jì)開始之前，我查閱了大量的書籍，對探測機(jī)器人的發(fā)展程度和我國探測機(jī)器人的發(fā)展水平與機(jī)器人發(fā)展發(fā)達(dá)的國家之間的差距， 尋找出我國機(jī) 器人設(shè)計(jì)制造行業(yè)的弱點(diǎn) 。特別是對于齒輪、蝸輪傳動時的受力分析和各種疲勞強(qiáng)度計(jì)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(jì)算方法，并不知道公式的由來在，這次設(shè)計(jì)過程中認(rèn)真探索了公式的由來和推導(dǎo) 。我覺得我們應(yīng)付出更多的努力來學(xué) 習(xí)機(jī)械行業(yè)的文化知識，因畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 23 為機(jī)器人行業(yè)是機(jī)械行業(yè)的發(fā)展延伸。機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第四版第 2卷） 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社， 2020 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 25 [5] 葛常青。重慶：重慶大學(xué)出版社， 1999 [10] 曲寶章，黃光燁。北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [9] 周昌治，楊忠鑒，趙之淵，陳廣凌。機(jī)械工程及自動化簡明手冊（上冊） 北京：機(jī)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(jī)器人行業(yè)的發(fā)展?jié)摿?，了解了現(xiàn)代機(jī)器人的發(fā)展只是經(jīng)歷里幾十年，還只是一個新興行業(yè)，對于機(jī)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(xué)生投入到機(jī)器人設(shè)計(jì)研發(fā)上來，為機(jī)器人設(shè)計(jì)的進(jìn)步添磚加瓦 。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中， 齒輪傳動和蝸桿傳動中的基本尺寸、強(qiáng)度計(jì)算、強(qiáng)度校核等方面的設(shè)計(jì) 都是在參考了機(jī)械設(shè)計(jì)書上的內(nèi)容完成的，具有十分高的可靠性。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 22 結(jié)論 在這次探測機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，我收獲到了許多的新鮮東西，也積累了一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。 例如即使一種電路開關(guān)符合設(shè)計(jì)電路總線的電流走向，但是在實(shí)際中電路開關(guān)不能再實(shí)際中進(jìn)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(guān)在電路設(shè)計(jì)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(jī)的電流方向，可以再實(shí)際工作中直接看出電動機(jī)的流向。 在我們這次的機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由于我們所學(xué)知識的有限性和對所學(xué)知識掌握的不徹底性，還有我們?nèi)狈C(jī)器人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，所以我們只能設(shè)計(jì)出機(jī)構(gòu)相對簡單的機(jī)器人，對于這樣的機(jī)器人的控制電路，建議采用簡單的設(shè)計(jì)方案。 通過以上的設(shè)計(jì)計(jì)算，可任意計(jì)算出機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的零件結(jié)構(gòu)和整體結(jié)構(gòu)，還可以判斷出機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)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(zhuǎn)向相反，徑向力的方向總是指向軸心。在進(jìn)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(diǎn)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(yīng)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