【正文】 對(duì)于構(gòu)件的精度需符合式 ()。 ? ?? ?m a x m a xm a x m a x()()x l r r xy r r y??? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ??? () 搖臂設(shè)計(jì) 可以把搖臂簡(jiǎn)化成懸臂梁結(jié)構(gòu)，懸臂梁在簡(jiǎn)單載荷作用下變形，其最大變形量為 ： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 29 33B Flv EI?? () 根據(jù)幾何關(guān)系公式推出式 ()： 22232BBBv Fll E Ivl v l ll?? ? ? ? ?????? ? ? ? ??? () 其中 500l r mm?? ，目標(biāo)質(zhì)量為 kg? 。選用材料為 鋁合金， 鋁合金的彈性模量 71E Mpa? ，密度 10 kg / m? ?? ,抗剪切模量 [ ] 0. 27 10 5 Mpa? ?? 。 設(shè)計(jì)搖臂為方形，這樣利于安裝目標(biāo)，設(shè)搖臂寬為 b ，高為 h ，則： 23m a x 6 2 1 2b h h b hI W y? ? ? ? () 將 500l r mm?? ，以及彈性模量 71E Mpa? 代入方程組 ()得到 ()。 232 2 23 5 .232 5 0 ( )2BBBv Fll E I b hvl v l ll??? ? ? ? ? ????? ? ? ? ? ? ? ??? () 將 ()代入系統(tǒng)約束方程得到方程 ()， 系統(tǒng)的最大允許誤差為 5mm? 。 22 5 0 ( ) ( ) 5( ) 5rrrr???? ? ? ? ? ? ???? ? ? ??? () 由 ()綜合得到不等式 ()。 ?? () 而 m a x226 6 2 .5 5 0 0 [ ] 0 .2 7 1 0 5M F lW b h b h????? ? ? ? ? ? () 綜合公式 ()和 ()，在 b 5mm? 的情況下， h ? ，取 h 9mm? 。 減速器設(shè)計(jì) 減速機(jī)是一種相對(duì)精密的機(jī)械，應(yīng)用它的目標(biāo)是下降轉(zhuǎn)速，增添轉(zhuǎn)矩。在目哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 30 前用于傳遞動(dòng)力與活動(dòng)的機(jī)構(gòu)中， 減速機(jī) 的利用范疇相當(dāng)普遍。幾乎在各式機(jī)械的傳動(dòng)體系中都可以見到它的蹤影，從交通工具的船舶、汽車、機(jī)車，建筑用的重型機(jī)具，機(jī)械產(chǎn)業(yè)所用的加工機(jī)具及主動(dòng)化生產(chǎn)裝備，到日常生涯中常見的家電，鐘表等等 .其運(yùn)用從大動(dòng)力的傳輸工作，到小負(fù)荷 ,蒸汽鍋爐 ，準(zhǔn)確的角度傳輸都可以見到減速機(jī)的運(yùn)用。 蝸輪蝸桿減速機(jī) 的 最大 特 點(diǎn) 是具有反向自鎖功效，可以有較大的減速比，輸進(jìn)軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。 （ 1） 計(jì)算減速比 運(yùn)動(dòng)臺(tái)運(yùn)行 速度 1 米 /分鐘 2 米 /分鐘， 約為 。 MATLAB仿真計(jì)算，仿真運(yùn)行曲線為斜線，水平和垂直運(yùn)行速度為 。仿真 結(jié)果如圖 411 所示。 圖 411 仿真曲線 從圖 411 可以看出， 搖桿的最大角速度為 4゜ /s 左右 ，即 。 步進(jìn)電機(jī)在 0160r/min 運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩沒有明顯變化 ， 負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 ： 24 3 3 33 3 3 3M 5 10 / 2 10 10 / 5 10 10 / 5 6 Nr M M Mk g N k g mm m k g m mm m k g m m? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?目 標(biāo) 搖 桿 調(diào) 節(jié) () 通過負(fù)載轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)速可以計(jì)算出減速機(jī)的 實(shí)際輸入功率： 422r1S1 . 2 6 6 0 . 8 3 3 . 4 1 09 5 5 0 R 9 5 5 0 0 . 3 2rMnP k w? ?? ? ? ??? () 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200246810搖桿角速度時(shí)間度/s0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 4 0 2 00204060水平速度時(shí)間mm/s哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 31 減速機(jī)工況系數(shù)為 ? ， 根據(jù)以上數(shù)據(jù) 查表得到 傳動(dòng)比 為 50i? 。 搖桿角速度為 / minr? ? ，傳動(dòng)比 50i? ，步進(jìn)電機(jī)最高轉(zhuǎn)速： 0. 83 50 41 .5 / m innr? ? ? 步進(jìn)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速在其正常轉(zhuǎn)速范圍之內(nèi)， 符合電機(jī) 轉(zhuǎn)速 要求。 電機(jī) 的運(yùn)行 轉(zhuǎn)矩 和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為 ： 2M 1 . 2 6 6M 0 . 0 7 9 , 0 . 2 65 0 0 . 3 2 0 . 3r s N m MN m M N miR ?? ? ? ? ??? () 2 2220 . 2 5 5 0 0 . 2 550J k g c mJ k g c mi ?? ? ?負(fù) 載 () （ 2） 成品型號(hào)： CM030T50B3Φ25SZDX SolidWorks 設(shè)計(jì)及仿真 （ 1） SimulationXpress 仿真分析 ?連桿分析結(jié)果 最低安全系數(shù)： ，應(yīng)力分布如圖 412 所示。 表 413 最大與最小應(yīng)力位置表 類型 最小 位置 最大 位置 應(yīng)力 ^2 ( mm, mm, 5 mm) +007N/m^2 ( mm, mm, 5 mm) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 32 圖 412 應(yīng)力分布圖解 ?位移圖解： 表 414 最大與最小位移位置表 類型 最小 位置 最大 位置 合位移 0 mm ( mm, 0 mm, mm) mm ( mm, mm, 5 mm) 圖 413 位移圖解 ?連桿形狀尺寸優(yōu)化 橫截面積相同，可以通過改變橫截面的形狀達(dá)到提高剛度作用 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 33 優(yōu)化得到最低安全系數(shù)： ，應(yīng)力分布如圖 414 所示。 表 415 最大與最小 應(yīng)力 位置表 類型 最小 位置 最大 位置 應(yīng)力 N/m^2 (525 mm, 14 mm, mm) +007N/m^2 ( mm, mm, 1 mm) 圖 414 應(yīng)力分布圖解 ?位移圖解： 表 416 最大與最小位移位置表 類型 最小 位置 最大 位置 合位移 0 mm ( mm, 7 mm, mm) mm (525 mm, 1 mm, mm) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 34 圖 417 位移圖解 本章小結(jié) 本章分析了 直線運(yùn)動(dòng)單元和轉(zhuǎn)動(dòng)單元的各種工程實(shí)現(xiàn) 手段 ， 在此基礎(chǔ)上 選擇了符合設(shè)計(jì)要求 的實(shí)現(xiàn)方案。根據(jù)設(shè)計(jì)要求， 選擇了線性滑塊導(dǎo)軌、同步帶和減速器的型號(hào)，計(jì)算了搖桿的參數(shù)，利用 SolidWorks 設(shè)計(jì)出了 裝置的 圖紙，重點(diǎn)對(duì)同步帶輪殼、導(dǎo)軌架、搖桿進(jìn)行了仿真分析，優(yōu)化了它們的尺寸參數(shù)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 35 結(jié)論 本文以 “基于光學(xué)相控陣敏感控制技術(shù)”研究課題為應(yīng)用背景，對(duì)平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)型進(jìn)行了探索，優(yōu)選出了模擬目標(biāo)運(yùn)動(dòng)裝置構(gòu)型方案，并利用 SolidWorks對(duì)裝置進(jìn)行了三維設(shè)計(jì)，得到了裝置的圖紙。 本文主要完成了工作 包括以下幾個(gè)方面 ： （ 1） 運(yùn)用機(jī)構(gòu)學(xué)方法，以實(shí)現(xiàn)基本工作原理為目標(biāo)，提出了 5 中裝置的機(jī)構(gòu)構(gòu)型； （ 2） 深入分析了各機(jī)構(gòu) 構(gòu)型 ，重點(diǎn)計(jì)算了“機(jī)器手”構(gòu)型和“仿極坐標(biāo)系”構(gòu)型的運(yùn)動(dòng)學(xué)正反解析解，并得出了速度轉(zhuǎn)換公式及速度雅克比矩陣； （ 3） 基于 MATLAB 仿真計(jì)算了構(gòu)型的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，定性比較了“機(jī)器手”構(gòu)型和“仿極坐標(biāo)系”構(gòu)型的優(yōu)缺點(diǎn) ，并最終選取了“仿極坐標(biāo)系”方案作為裝置的機(jī)構(gòu)方案； （ 4） 對(duì)裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，把裝置分為了直線運(yùn)動(dòng)單元和轉(zhuǎn)動(dòng) 單元分，并對(duì)兩個(gè)單元的總體實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了深入的分析； （ 5） 通過分析比較各種工程實(shí)現(xiàn)方法，最終選擇了線性滑塊導(dǎo)軌和同步帶傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)單元，并對(duì)它們進(jìn)行了選型設(shè)計(jì)； （ 6） 利用 SolidWorks 對(duì)裝置進(jìn)行了三維設(shè)計(jì)，并重點(diǎn)對(duì)輪殼、導(dǎo)軌架和搖桿進(jìn)行了受力分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終得出了各零件的工程圖紙。 本文的研究設(shè)計(jì)工作 ， 能夠?yàn)楦橄到y(tǒng)提供一套 隨機(jī) 可控的、運(yùn)行靈活的模擬目標(biāo) 運(yùn)動(dòng) 機(jī)械裝置，可以滿足課題的需求。 由于時(shí)間 所限，本文存在著許多不足和值得進(jìn)一步深入研究的問題 ： （ 1） 裝置的機(jī)構(gòu)構(gòu)型優(yōu)選效率不高，缺乏一個(gè)快速的優(yōu)選方法，對(duì)方案的優(yōu)選流程程序化，設(shè)計(jì)出優(yōu)選構(gòu)型的軟件平臺(tái)，這是值得深入研究的問題； （ 2） 裝置的工程實(shí)現(xiàn)方案很多，如何能夠從各種實(shí)現(xiàn)方案中選擇出最佳方案是值得深入研究的問題； （ 3） SolidWorks 具有強(qiáng)大的三維設(shè)計(jì)和文件管理功能，如何科學(xué)使用SolidWorks，使設(shè)計(jì)工作系統(tǒng)化，加強(qiáng)設(shè)計(jì)者之間的協(xié)助，這是值得深入研究的問題。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 36 參考文獻(xiàn) [1] 王耀川 . 光學(xué)相控陣激光雷達(dá)系統(tǒng)及系統(tǒng)性能分析 [D]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué) , 2021. 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