【正文】 中心距的具體數(shù)值 mzqdda )(21)(21 221 ???? 式（ ） 蝸桿傳動(dòng)時(shí)的幾何尺寸計(jì)算 在蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算時(shí)，主要是根據(jù)以下幾個(gè)計(jì)算公式來(lái)計(jì)算普通圓柱蝸桿傳動(dòng)基本幾何尺寸的計(jì)算關(guān)系。 蝸桿傳動(dòng)時(shí)的參數(shù)計(jì)算 在蝸輪傳動(dòng)中，要對(duì)蝸輪的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行規(guī)范設(shè)計(jì)，保證蝸輪的尺寸符合我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，不能憑空的胡亂設(shè)計(jì)。根據(jù)下面公式進(jìn)行疲勞強(qiáng)度的計(jì)算。 ? ? FfaFadfaFadfaFaFYYmZKTYYmdKTYYmbd KT ???? ???? 32111111 222 式（ ） 根據(jù)上式計(jì)算可以得到 ? ?3 21 12 faFaFd YYzKTm ??? 式（ ） 以上是直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度校核公式，可以根據(jù)上面兩個(gè)公式判斷直齒輪的設(shè)計(jì)強(qiáng)度是否符合直齒圓柱齒輪傳動(dòng)是否符合強(qiáng)度要求。 ?tan?? FtFr 式（ ） 112dTFt? 式（ ） 上式中表示了直齒圓柱齒輪中圓周力、徑向力和法向力之間的關(guān)系。這樣接需要設(shè)計(jì)出機(jī)器人零件的尺寸。機(jī)器人電動(dòng)機(jī)的選擇還必須考慮機(jī)器人的傳動(dòng)方式，考慮機(jī)器人傳動(dòng)時(shí)機(jī)器人功率的利用率，要盡量提高機(jī)器人功率的利用率 ，這樣對(duì)機(jī)器人電動(dòng)機(jī)的選擇也有幫助。下面對(duì) 爬行機(jī)構(gòu)的力學(xué)原理進(jìn)行受力分析。 良好的導(dǎo)向性 機(jī)器人 擺臂翼板 的工作是為機(jī)械手的工作服務(wù)的，將直接為機(jī)械手的抓取工作提供各種條件。良好的設(shè)計(jì)剛度可以使機(jī)器人 擺臂翼板 滿(mǎn)足機(jī)器人的使用性能。并且機(jī)器人結(jié)構(gòu)中有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手臂的旋轉(zhuǎn)，不像沿 X、 Y、Z 坐標(biāo)軸直線(xiàn)移動(dòng)的機(jī)器人手臂，智能做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，從而加大了運(yùn)動(dòng)的空間。對(duì)于沿 X、 Y、 Z 坐標(biāo)軸直線(xiàn)移動(dòng) 的機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì)，需要控制好工作頭在三個(gè)坐標(biāo)軸上的運(yùn)動(dòng)銜接，可以說(shuō)工畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 作頭的運(yùn)動(dòng)軌跡是在三個(gè)坐標(biāo)軸上運(yùn)動(dòng)的疊加，這樣可以使得運(yùn)動(dòng)的精度更加可靠，運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和可靠性都得到大大地提高，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)的合理性和有效性。 蠕動(dòng)式機(jī)器人手臂 蠕動(dòng)式機(jī)器人手臂在我國(guó)還沒(méi)有得到廣泛應(yīng)有，原因是因?yàn)檫@是一種高端型機(jī)器人手臂，它的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)精度高，是一種存在于高端技術(shù)行業(yè)的專(zhuān)業(yè)機(jī)器人。對(duì)于本次設(shè)計(jì)的畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，根據(jù)它們的特點(diǎn)和我國(guó)機(jī)器人發(fā)展的現(xiàn)狀，我選用履帶式的探 測(cè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)方案。 對(duì)于車(chē)輪式行走機(jī)構(gòu)方案的探測(cè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，這一種行走機(jī)構(gòu)方案在我國(guó)應(yīng)用極為廣泛，而且研究和生產(chǎn)出許多車(chē)輪式行走機(jī)構(gòu)的成功案例，我國(guó)對(duì)于車(chē)輪式行走機(jī)構(gòu)方案的 技術(shù)水平已經(jīng)比較成熟，在車(chē)輪式的 設(shè)計(jì)中還有比較多的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，所以在車(chē)輪式的行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可實(shí)行性比步行式的行走機(jī)構(gòu)方案要高。并且選擇行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型和行走方案 。我國(guó)的 工業(yè) 機(jī)器人研究水平 在世界上還處于低級(jí)階段，工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)方案還不成熟， 生產(chǎn)制造的技術(shù)還比較落后，和其他發(fā)達(dá)國(guó)家還存在很大的差距。 德國(guó)和法國(guó)的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展?fàn)顩r相似，其中德國(guó)的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展一直是在 朝前發(fā)展。 與美國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展方向不同的是，日本工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展朝著中、低端方向發(fā)展，注重工業(yè)機(jī)器人的制造和使用， 日本的工業(yè)機(jī)器人多是 與人們生活息息相關(guān)的機(jī)器人，可能日本工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)技術(shù)沒(méi)有美國(guó)的發(fā)達(dá)，但是，日本生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人的市場(chǎng)廣闊，前景遠(yuǎn)大，具有良好的發(fā)展前景 ，是最大的工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)大國(guó)和輸出大國(guó) 。 日本是到目前為止機(jī)器人發(fā)展水平最為發(fā)達(dá)的國(guó)家，是工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)和輸出大國(guó) ，日本有機(jī)器人王國(guó)之稱(chēng)，由此可見(jiàn)工業(yè)機(jī)器人在日本工業(yè)發(fā)展的重要性。 但是，這并不影響美國(guó)機(jī)器人發(fā)展水平的領(lǐng)先地位。機(jī)器人的使用越來(lái)越得到重視，機(jī)器人的使用越來(lái)越頻繁，它的種類(lèi)也會(huì)越來(lái)越多，發(fā)展前景 一片光明， 發(fā)展空間也存在很大的空白。 設(shè)計(jì)目的和意義 本次的設(shè)計(jì)題目是探測(cè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，其目的一方面是通過(guò)本次設(shè)計(jì)，使用大學(xué)時(shí)代所學(xué)的東西，可以靈活掌握機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等多門(mén)學(xué)科，還能靈活應(yīng)用 CAD 等繪圖軟件；另外一方面是了解我國(guó)機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，通過(guò)這次的設(shè)計(jì)，比較自己的水平和國(guó)家設(shè)計(jì)平均水平 的差距，給自己一個(gè)合理的定位，為以后的工作做好充足的 準(zhǔn) 備。在這次設(shè)計(jì)中，由于機(jī)器人結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和對(duì)機(jī)器人了解范圍的局限性，遇到了非常艱巨的困難，所以參考了前人的設(shè)計(jì)理論和經(jīng)驗(yàn)，再次基礎(chǔ)上 又增加了自己的東西，可以保證設(shè)計(jì)的精確性。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 探測(cè) 機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) DETECTING ROBOT WALKING MECHANISM DESIGN 學(xué)生姓名 學(xué)院名稱(chēng) 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng) 指導(dǎo)教師 圖 書(shū) 分類(lèi)號(hào)： 密 級(jí)： 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) I 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。 論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) I 摘要 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是講述了探測(cè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，主要包括探測(cè)機(jī)器人的部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、整體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)和控制件的設(shè)計(jì)。履帶式探測(cè)機(jī)器人的發(fā)展前景十分良好，是一款既經(jīng)濟(jì)又使用的機(jī)器人，所以對(duì)履帶式探測(cè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)意義非凡的設(shè)計(jì)，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有十分重要的推動(dòng)作用。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 機(jī)器人是近代工業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物， 是出現(xiàn)在第三次工業(yè)革命之后，是機(jī)械和智能的結(jié)合，是現(xiàn)代機(jī)械發(fā)展的最高水平。所以，沒(méi)過(guò)多久就被日本的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展水平所超越。 美國(guó)的工 業(yè)機(jī)器人研發(fā)水平在全世界遙遙領(lǐng)先，所以美國(guó)的工業(yè)機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)可靠，行走平穩(wěn)，功能全面等特點(diǎn)，是一個(gè)機(jī)器人生產(chǎn)和研發(fā)大國(guó)。又由于日本政府對(duì)工業(yè)機(jī)器人這一新型行業(yè)的發(fā)展采取支持態(tài)度，積極鼓勵(lì)更多的研究人員和生產(chǎn)人員從事到這一行業(yè)中來(lái)，所以后來(lái)的工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展 得到了大大地提高，并且逐漸擺脫了美國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的束縛，自主研發(fā)、自主創(chuàng)新，逐漸使日本的工業(yè)機(jī)器人行業(yè)得到提高，代替了美國(guó)在 全世界工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的領(lǐng)先地位，一舉成為到目前為止工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的龍頭。當(dāng)英國(guó)政府意識(shí)到全世界各個(gè)國(guó)家的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展城市，才開(kāi)始在英國(guó)范圍內(nèi)支持工業(yè)機(jī)器人的全面發(fā)展，并在以后的幾十年內(nèi)，工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)生產(chǎn)水平出現(xiàn)了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，使英國(guó)成為了世界上為數(shù)不多的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展強(qiáng)國(guó)。 工業(yè)機(jī)器人在我國(guó)的發(fā)展比在日本、美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)的發(fā)展都要晚， 在我國(guó)首次提出發(fā)展工業(yè)機(jī)器人是在 20 世紀(jì) 70 年代，當(dāng)時(shí)全世界各個(gè)國(guó)家都在積極發(fā)展工業(yè)機(jī)器人，所以我國(guó)也將工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展作為國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，重點(diǎn)發(fā)展工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)和制造。 研究?jī)?nèi)容 本次設(shè)計(jì)主要是研究探測(cè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，研究探測(cè)機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)的選擇 ，機(jī)器人機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)計(jì)算和工程材料的校核計(jì)算，并且 研究探測(cè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)和控制件的選擇。所以，對(duì)于本次設(shè)計(jì)不采用步行式的行走機(jī)構(gòu)方案。 綜上可知，對(duì)于探測(cè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)方案的選擇，可根據(jù)各種行走機(jī)構(gòu)方案的特點(diǎn)，比較各方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，選擇一種比較適用于探測(cè)機(jī)器人的行走方案。 下面就以上三種工業(yè)機(jī)器人手臂的類(lèi)型進(jìn)行分析比較。 沿 X、 Y、 Z 坐標(biāo)軸直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人手臂 我國(guó)在沿 X、 Y、 Z坐標(biāo)軸直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人手臂上的應(yīng)用可以說(shuō)十分廣泛，它的工作原理與數(shù)控機(jī)床的工作原理十分類(lèi)似，都是在選定工作原點(diǎn)的情況下， 控制工作頭在沿三個(gè)坐標(biāo)軸上的移動(dòng)來(lái)，實(shí)現(xiàn)工作頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)立體空間上的移動(dòng)。在結(jié)構(gòu)上來(lái)看，比蠕動(dòng)式機(jī)器人手臂較為簡(jiǎn)單。 良好的剛度 機(jī)器人 擺臂翼板 的剛度是否良好，將直接影響機(jī)器人的 使用性能。而且過(guò)大的重量還會(huì)浪費(fèi)不必要的能源。 機(jī)器人 擺臂翼板 在擺動(dòng)時(shí)的受力分析可根據(jù) 下面的公式進(jìn)行計(jì)算 M驅(qū) =M 摩 +M慣 式中 M驅(qū) —— 表示驅(qū)動(dòng)力矩 M摩 —— 表示摩擦力矩 M慣 —— 表示慣性力矩 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 3 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 探測(cè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的力學(xué) 原理 探測(cè)機(jī)器人 在行走過(guò)程中可能會(huì)遇到高低不平地面的情況，這就需要探測(cè)機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)具有良好的爬行能力，在爬行過(guò)程中可能還要碰到各種可能的情況。在機(jī)器人設(shè)計(jì)中，一定要考慮機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，較大的質(zhì)量就獲得較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 。 機(jī)器人參數(shù)計(jì)算和強(qiáng)度校核 機(jī)器人設(shè)計(jì)中，要考慮機(jī)器人的尺寸計(jì)算，保證機(jī)器人的設(shè)計(jì)零件符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，一些事標(biāo)準(zhǔn)件的零件可根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查找出相應(yīng)的尺寸，并且符合相應(yīng)的配合關(guān)系。下面對(duì)圓周力和徑向力進(jìn)行分析，與直齒輪的設(shè)計(jì)有關(guān) 。對(duì)齒輪的強(qiáng)度校核，可以根據(jù)以下的公式進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和判斷直齒輪是否符合傳動(dòng)條件。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 齒輪齒面的接觸強(qiáng)度計(jì)算公式 ? ?HHKH ubd uKTZZ ?? ??? 21)1(2 式（ ） 根據(jù)上式的公式計(jì)算出 ? ?3 211 )(12 HHKd ZZuuKTd ?? ???? 式（ ） ? ?3 12 1)()1( dH HK KTuuZZua ?? ????? 式（ ） 斜齒輪齒面的疲勞強(qiáng)度計(jì)算 在斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)中，也與直齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)的情況類(lèi)似， 需要存在一定的疲勞磨損空間，以保證齒輪在一定的磨損量時(shí)還可以保證齒輪的傳動(dòng)性能，這樣就需要對(duì)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。下面對(duì)蝸桿傳動(dòng)時(shí)的參數(shù)計(jì)算和強(qiáng) 度校核進(jìn)行重點(diǎn)分析。 4） 導(dǎo)程角 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 蝸桿傳動(dòng)時(shí)的導(dǎo)程角的計(jì)算，可以根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算 qzd mzdPzdP az 111111tan ???? ??? 式（ ） 5） 傳動(dòng)比和齒數(shù)比 傳動(dòng)比和齒數(shù)比的計(jì)算公式可以根據(jù)以下公式計(jì)算 21nni? 式（ ） 12zzu? 式（ ） 在蝸桿為主動(dòng)時(shí) uzznni ??? 1221 式（ ） 6） 蝸輪齒數(shù) 為了避免用蝸輪滾刀切制 蝸輪時(shí)產(chǎn)生根切現(xiàn)象，理論上要保證 17?z ,但是當(dāng) z26 時(shí)，將影響蝸輪傳動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性，當(dāng) z30 時(shí)，可以始終保持兩對(duì)以上的齒嚙合，所以規(guī)定 z要大于 28。所以在蝸輪和蝸桿的設(shè)計(jì)制造中，對(duì)材料進(jìn)行淬火滲碳來(lái)提高表面硬度，增加耐磨性。因?yàn)檩S向力的方向是由螺旋線(xiàn)的旋向和蝸桿的轉(zhuǎn)向來(lái)決定的。 2）蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 蝸輪輪齒因彎曲強(qiáng)度 不足而失效的情況，多是發(fā)生在蝸輪齒數(shù)較多或開(kāi)始傳動(dòng)中。這是因?yàn)殡姎饪刂萍夹g(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，在我國(guó)的這種控制技術(shù)已經(jīng)十分完善。這種開(kāi)關(guān)的主要作用是為了避免電機(jī)的同時(shí)供電，采用這樣的開(kāi)關(guān)，就只能是一種供電狀態(tài)，或者是正向電流提供電動(dòng)機(jī)的電流輸送，或者是反向電流提供電動(dòng)機(jī)的電流輸送。 對(duì)于一個(gè)電路開(kāi)關(guān)的選用，一定要根據(jù)開(kāi)關(guān)自身的特性來(lái)選擇。所以在繼電器的設(shè)計(jì)中，也要根據(jù)實(shí)際情況具體的選擇出于設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)的控制器。 考慮到以往機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，選擇出履帶式的行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。對(duì)于機(jī)器人的控制設(shè)計(jì)一般是采用無(wú)線(xiàn)編程控制。這也是機(jī)器人未來(lái)的發(fā)展方向之一。電子工業(yè)出版社， 2020 [7] 董