【正文】 的有關(guān)參數(shù) 建立如圖 55 所示的直角坐標系，設(shè)橢圓的長軸長為 2a ，短軸長為 2b 。 夾角 的位置，根據(jù)機器人自身的姿態(tài)，又可分為兩種極限姿態(tài)位置，以下簡稱位置 1 和位置 2。以內(nèi)的上升管道內(nèi)爬動。 K 9 5 .4 4FD M pad? ??? 當(dāng) C= 時，初應(yīng)力 0? 的推薦值為 65～ 150Mpa，所以此初應(yīng)力值合適。 因彈簧在一般在和條件下工作，可以按第 3 類彈簧來考慮，現(xiàn)選用碳素彈簧鋼絲 C 級，我們設(shè)計導(dǎo)柱為 14mm 間隙 c 為 4mm，則彈簧中徑 D 為 18mm。圖 b中的 a 值可查滾動軸承樣本手冊，圖 d 中的 e 值與滑動軸承的寬徑比/1Bb? 時，取 ? ； 當(dāng) /1Bb? 時，取 ? ，但不小于 ? ? B? ；對于調(diào)心軸承， ? 。對于直徑 d≤ 100mm 的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大 5%～ 7%；有兩個鍵槽時，應(yīng)增大 10% 15%。對于僅僅（或主要）承受扭矩的軸（傳動軸），應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強度計算：對于只承受彎矩的軸（心軸），應(yīng)按彎矩強度條件計算：對于既承受彎矩又承受扭矩的軸（轉(zhuǎn)軸），應(yīng)按彎扭合成強度條件進行計算，需要時還應(yīng)按疲勞強度條件進行精確校核。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便以裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。d 126（ mm） 蝸輪精度 表 41 蝸輪精度 項目名稱 蝸輪 蝸桿 第一組精度 8 8 管道機器人的設(shè)計與運動仿真 第 36頁 共 45頁 第一組精度 8 8 第一組精度 8 8 側(cè) 隙 f f 強度剛度校核結(jié)果和參數(shù) 1．許用接觸應(yīng)力 ? ?2/N mm 2．計算接觸應(yīng)力 ? ?2/N mm (滿足 ) 3．許用彎曲應(yīng)力 ? ?2/N mm 4．計算彎曲應(yīng)力 ? ?2/N mm (滿足 ) 5．許用撓度值 ? ?2/N mm 6．計算撓度值 ? ?2/N mm (滿足 ) 1．蝸桿圓周力 Ft1 ??N 3? 2．蝸桿軸向力 Fx1 ??N Ka 3．蝸桿徑向力 Fr1 ??N Kv 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 第 37頁 共 45頁 4．蝸輪圓周力 Ft2 ??N K? 5．蝸輪軸向力 Fx2 ??N ZE 6．蝸輪徑向力 Fr2 ??N Zvs 7．蝸輪法向力 Fn ??N ZN 8．滑動速度 Vs ? ?/ms Yfs 9．蝸桿傳動當(dāng)量摩擦角 v? 176。H? 200? ?2/N mm 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 第 33頁 共 45頁 7 ．蝸輪材料許用接觸應(yīng)力 ??H? 200? ?2/N mm 8 ． 蝸 輪 材 料 許 用 彎 曲 應(yīng) 力 ? ?F39。 考慮驅(qū)動能力時減速比的計算 根據(jù)電機的相關(guān)資料，可知電機的額定轉(zhuǎn)矩為 ，為滿足機器人能正常行駛，則整個軀動系統(tǒng)電機的驅(qū)動力矩經(jīng)傳動系統(tǒng)減速增扭后，驅(qū)動力矩應(yīng)大于等于機器人所受到的總的阻力矩，即應(yīng)保證傳動系統(tǒng)的傳動比mini 應(yīng)滿足： mini ? DMM? ?? 2．考慮機器人最高運行速度傳動比的計算 根據(jù)電機相關(guān)資料，可知電機的額定轉(zhuǎn)速為 15 00 /d r minn ? 則傳動系統(tǒng)的最大傳動比 maxi 應(yīng)該滿足： maxi dwnn? 1500 ?? 管道機器人的設(shè)計與運動仿真 第 26頁 共 45頁 基于上述傳動比，我們可以確定傳動系統(tǒng)的傳動比si 應(yīng)該滿足： mini maxsii?? （ 214） 傳動比里面蝸桿傳動的傳動比為：wi=580，選用 20 則減速器的出動比ri 為： maxmin rw d w dii ii i i i?? （ 215） 我們選用 12ri? 根據(jù)《小功率計算機》書上說明，選用 GBX40 行星減速器。 當(dāng)姿態(tài)角分別為 60176。故在彈簧壓緊調(diào)節(jié)方武的力學(xué)特性如下： 圖 23 彈簧壓緊調(diào)節(jié)方式 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 第 21頁 共 45頁 選取其中的一個支承臂作為研究對象，其受力分析如圖所示，由前述滾珠絲杠螺母副調(diào)節(jié)方式的分析可知，彈簧壓緊調(diào)節(jié)方式的力學(xué)平衡方程為： 0sFf?????? （ 29） 式中， f — 彈 簧的壓緊力， N。保證管道機器人以穩(wěn)定的壓緊力撐緊在管道內(nèi)壁上，使機器人具有充足且穩(wěn)定的牽引力 。當(dāng)機器人在行進 過程中，其中的一個或多個支腿遇到障礙物（包括突起和凹陷）時，利用支腿內(nèi)部的調(diào)整彈簧來改變支腿的長度使得支腿與管壁處于理想的接觸狀態(tài)，以滿足穩(wěn)定作業(yè)要求。 。驅(qū)動動力從電機經(jīng)由減速器減速后，在滿足管徑自適應(yīng)性的基礎(chǔ)上，如何更好地將動力傳遞到主動輪上 ，是選擇機器人傳動方式過程中重點考慮的問題。因此，在機器中傳動系統(tǒng)設(shè)計的好壞，對整部機器的性能、成本以及整體尺寸的影響都是很大的。為了提高作業(yè)的可靠性，設(shè)計中要求機器人應(yīng)具有可靠的管道適應(yīng)性和定心性。根據(jù)力學(xué)相關(guān)理論對機器人靜穩(wěn)態(tài)受力與穩(wěn)定性進行研究，得出機器人可靠吸附與磁塊吸力間的定量關(guān)系；對機器人可靠吸附穩(wěn)定工作時勻速直線運動狀態(tài)的動態(tài)受力和驅(qū)動平衡進行分析，得出機器人運動過程中驅(qū)動系統(tǒng)所需滿足的條件，應(yīng)用 ADAMS對理論對分析結(jié)果進行數(shù)值仿真計算等。 本論文“ 管道機器人設(shè)計與運動仿真 ”的目標是研究一種用于管道內(nèi)壁清潔的管道機器人，該機器人是用于作為攜帶作業(yè)工具進 行 管道清洗的移動載體和清洗管道的機械執(zhí)行機構(gòu)，要求其完成 管道 內(nèi)壁 的清洗管道機器人的設(shè)計與運動仿真 第 12頁 共 45頁 和檢測任務(wù)。200mm管道：自走車采用左右獨立全輪驅(qū)動，能在行走時進行傾斜補正；搭載的照相頭有 4 倍聚集縮放功能；電纜細、重量輕和張力大。400mm 的管道。其功能包括檢測、清洗和消毒，如圖 18 所示。目前國內(nèi)研究的管道機器人主要應(yīng)用在以下 4個方面 : 空調(diào)通風(fēng)管道清洗機器人 中科院蘭州分院研發(fā)的清潔機器人樣機是據(jù) 400mm 400mm 和500mm 500mm 空調(diào)通風(fēng)管道設(shè)計的，具有在管 道中行走、對管道內(nèi)污染情況進行觀察和對污染物進行清潔的功能。 不管風(fēng)管是何種形狀，即使是過濾器也無法除去的微細粉塵和細菌也可徹底清除，有效的防止空氣污染。 MAKRO 的缺點是密封性不好，不宜在過分潮濕的環(huán)境中長時間工作。機器人的機身是管道機器人的設(shè)計與運動仿真 第 6頁 共 45頁 一整塊不銹鋼加工出來的，只有這樣才能達到輪子所必需的孔的同軸度和可靠的密封性要求。根據(jù)疏通管道的直徑配備不同的鉆具(刀頭 )進行管道疏通。頭部安裝有傳感器可以檢測到需要清理的障礙、發(fā)現(xiàn)管道終端，從而能夠及時停止機器人的運動。在清洗機器人方面，美國的 Stoneage 公司進行了相關(guān)的研究。為了解決 這個問題，著眼 于管 道行走清洗機 器人的研究開發(fā)，而在國內(nèi)這方面研究尚少。 應(yīng)用于其它領(lǐng)域。 隨著經(jīng)濟 的發(fā)展、人們生活水平的提高，人們對于食品衛(wèi)生、健康的要求越來越高，環(huán)保意識越來越強，如何實現(xiàn)油煙管道高效率的清洗成了相關(guān)從業(yè)人員關(guān)注的問題。目 錄 1 緒 論 .................................................................. 1 本課題研究背景和研究意義 .......................................... 1 國內(nèi)外發(fā)展狀況 .................................................... 3 本設(shè)計的主要內(nèi)容 ................................................. 11 2 管道機器人總體設(shè)計 .................................................... 12 管道機器人的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 ......................................... 12 移動方式選擇 ................................................ 13 傳動方案的選擇 .............................................. 14 機器人變管徑自適應(yīng)性方案設(shè)計 ..................................... 16 動力系統(tǒng)的設(shè)計計算 ............................................... 21 管道機器人行駛阻力分析 ...................................... 21 減速器的選擇 ................................................ 25 機器人的速度和驅(qū)動能力校核 ....................................... 27 運動速度校核 ................................................ 27 驅(qū)動能力校核 ................................................ 27 3 鏈傳動的設(shè)計計算 ...................................................... 28 鏈輪設(shè)計的初始條件 ............................................... 28 鏈輪計算結(jié)果 ..................................................... 29 歷史結(jié)果 ......................................................... 29 4 蝸輪蝸桿的設(shè)計計算 .................................................... 31 蝸輪蝸桿基本參數(shù)設(shè)計 ............................................ 31 普通蝸桿設(shè)計輸入?yún)?shù) ........................................ 31 材料及熱處理 ................................................ 32 蝸桿蝸輪基本參數(shù) ............................................ 33 蝸輪精度 .................................................... 35 強度剛度校核結(jié)果和參數(shù) ...................................... 36 自然通風(fēng)散熱計 算 ............................................ 37 蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ................................................. 38 軸的強度較核計算 ............................................ 39 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ................................................ 44 鍵的校核 .................................................... 45 5 過彎道能力和其他部件設(shè)計 .............................................. 47 彈簧的設(shè)計 .....................