【導(dǎo)讀】因?yàn)槿蛞苿?dòng)機(jī)器人具有平面運(yùn)動(dòng)的全部三個(gè)自由度，前后、左右和自轉(zhuǎn)，所以。量，并能實(shí)現(xiàn)全向運(yùn)動(dòng)的全向移動(dòng)。論文主要介紹全向移動(dòng)機(jī)器人傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，進(jìn)入九十年代以來(lái)，人們。廣泛開展了對(duì)服務(wù)機(jī)器人的研制和開發(fā)。各國(guó)尤其是西方發(fā)達(dá)國(guó)家正致力于研。目前，在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，機(jī)器人已應(yīng)。用于商場(chǎng)導(dǎo)購(gòu)、物品移送、家居服務(wù)、展廳保安和大面積清掃等多個(gè)服務(wù)領(lǐng)域。廣泛、大量地應(yīng)用服務(wù)機(jī)器人。

　　

【正文】 案 （ 2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力的作用，故選用與蝸桿軸一樣的單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù) mmd ? ，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的 單列圓錐滾子軸承 30202，其尺寸為mmTDd 113515 ????? 。 故 mmd 15? 。 （ 3）軸上零件的周向定位 半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。由 [1]表 61 查得平鍵截面mmmmhb 55 ??? ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為 10mm，同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸配合 有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 67nh ；同樣半聯(lián)軸器與軸的連接，選擇用平鍵 mmmmmm 1033 ?? ，半聯(lián)軸器與軸的配合為 67kh ，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差 6m 。 （ 4）確定軸上圓角和倒角尺寸，參考文獻(xiàn) [1]表 152，取軸端倒角 ??451 。 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算筒圖，如下圖，在確定軸承的支點(diǎn)位置的，作為筒支梁的軸的支撐跨距 mmmmmmLL 60352532 ???? 。根據(jù)軸的計(jì)算，分別按水平面和垂直面計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩，并按計(jì)算結(jié)果分別做出水平面上的彎矩HM 和垂直面上的彎矩 VM ，然后按下式計(jì)算總彎矩并做出 M。 現(xiàn)將計(jì)算出的截面處的相關(guān)值求得如下 mmmmmmLL 60352532 ???? 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 32 NFLL LF tNH 3532 31 ?????? NFLL LF tNH 2532 22 ?????? NLLDFLFFarNV 223231 ????????? NFFF NVrNV 1 6 8 212 ????? mmNLFM NHH ????? 1 1 3 2 5 221 mmNLFM NVV ????? 4 1 2 6 4211 mmNLFM NVV ????? 4 1 2 1 7322 mmNMMM VH ?????? 2 0 4 64 1 2 01 1 3 2 0 222 121 mmNMMM VH ?????? 2 0 4 64 1 2 01 1 3 2 0 222 222 表 低速軸設(shè)計(jì)受力參數(shù) 載 荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 NFNH ? ， NFNH ? NFNV ? ， NFNV ? 彎矩 M mmNM H ?? 11320 mmNM V ?? 41201 mmNM V ?? 41202 總彎矩 mmNM ?? , mmNM ?? 扭矩 T mmNT ??163001 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度。根據(jù) [1]式 155 及上列的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取 ?? ，軸的計(jì)算應(yīng)力 ? ? MP aw TMca ??? ?? 已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由 [1]表 151 查得 ? ? MPa601 ?? ，因此 ? ?1?? ?ca ，故安全。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 33 第 5 章 其它零件的選取 聯(lián)軸器的選取 輸出軸的最小直徑顯然是安裝連軸器處軸的直徑 d Ⅰ Ⅱ 為了使所選的軸直徑d Ⅰ Ⅱ 與聯(lián)軸器的孔相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)，聯(lián)軸器的計(jì)算軸最大轉(zhuǎn)矩 mmNmmNTKT Aca ?????? 2 6 0 0 02 0 0 0 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩 caT 應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查 [1]選用選用 HL1 型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 。半聯(lián)軸器的孔徑 d Ⅰ mm14? ，故取 d Ⅰ Ⅱ=14mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 mmL 18? ，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度mmL 161? 軸承的選取 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù) mmd ? ，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0基 本 游 隙 組 、 標(biāo) 準(zhǔn) 精 度 級(jí) 的 單 列 圓 錐 滾 子 軸 承 30202 ， 其 尺 寸 為mmTDd 113515 ????? 。 鍵的選取 半聯(lián)軸器與軸的 周向定位均采用平鍵連接 。 由 [1]表 61 查得平鍵截面mmmmhb 55 ??? ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為 10mm，同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪 轂 與 軸 的 配 合 為 67kh ； 同 樣 半 聯(lián) 軸 器 與 軸 的 連 接 ， 選 擇 用 平 鍵mmmmmm 1033 ?? ，半聯(lián)軸器與軸的配合為 67nh ，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差 6m 。 第 6 章 UG 運(yùn)動(dòng)仿真 UG 運(yùn)動(dòng)仿真簡(jiǎn)介 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 34 UG（ Unigraphics NX） 是 Siemens PLM Software 公司出品的一個(gè)產(chǎn)品工程解決方案，它為用戶的 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 及加工過(guò)程提供了數(shù)字化造型和驗(yàn)證手段。Unigraphics NX 針對(duì)用戶的 虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì) 和工藝設(shè)計(jì)的需求，提供了經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證的解決方案。 本章主要介紹 UG 模塊中運(yùn)動(dòng)仿真的功能。運(yùn)動(dòng)仿真是 UG 的主要部分，它能對(duì)任何二維或三維機(jī)構(gòu)進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力分析和設(shè)計(jì)仿真。通過(guò) UG的功能建立一個(gè)三維實(shí)體模型，利用 UG的功能給三維實(shí)體模型的各個(gè)部件賦予一定的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，再在各個(gè)部件之間設(shè)立一定的連接關(guān)系既可建立一個(gè)運(yùn)動(dòng)仿真模型。 UG 的功能可以對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行大量的裝配分析工作、運(yùn)動(dòng)合理性分析工作，諸如干涉檢查、軌跡包絡(luò)等，得到大量運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。通過(guò)對(duì)這個(gè)運(yùn)動(dòng)仿真模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)或動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)分析就可以驗(yàn)證該運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，并且可以利用圖形輸出各個(gè)部件的位移、坐標(biāo)、加速度、速度和力的變化情況，對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。 基于 UG 的 運(yùn)動(dòng)仿真 運(yùn)動(dòng)仿真功能的實(shí)現(xiàn)步驟為： (1)選擇運(yùn)動(dòng)仿真的環(huán)境：在本文中 選擇了動(dòng)態(tài)分析； (2)創(chuàng)建連桿：選擇 UG 仿真模型中零件，將蝸輪蝸桿、錐齒輪和直齒輪設(shè)為連桿。而一些固定機(jī)架則可設(shè)置為固定連桿。 (3)創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)副：在本文中只選用了一種運(yùn)動(dòng)副形式。將模型中的蝸桿、蝸輪、軸、直齒輪、錐齒輪、輪子的配合以及整個(gè)頂盤轉(zhuǎn)動(dòng)均設(shè)置為旋轉(zhuǎn)副。其中對(duì)頂盤中的零件（軸、軸輪、軸上零件及圓錐齒輪）設(shè)置了第二連桿（頂盤的外框架），使之各自轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，還隨著頂盤的外框架一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 (4)給予驅(qū)動(dòng)力：本文中給予了一個(gè)恒定驅(qū)動(dòng)，即恒定的速度和加速度。雙擊已創(chuàng)建的運(yùn)動(dòng)副，點(diǎn)擊駕 駛員選項(xiàng)，選擇恒定驅(qū)動(dòng)，設(shè)置速度。 (5)創(chuàng)建解算方案：當(dāng)連桿、運(yùn)動(dòng)副、驅(qū)動(dòng)力均設(shè)置完成后，就可創(chuàng)建解算方案，設(shè)置運(yùn)動(dòng)分析的時(shí)間與步數(shù)。 (6)通過(guò)求解，就可看到模型的仿真運(yùn)動(dòng)過(guò)程，并可到處動(dòng)畫。 第 7 章 SolidWork 有限 元分析 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 35 有限元分析簡(jiǎn)介 有限元分析（ FEA， Finite Element Analysis）利用數(shù)學(xué)近似的方法對(duì)真實(shí) 物理系統(tǒng) （ 幾何和載荷工況）進(jìn)行模擬。還 利用較簡(jiǎn)單的問(wèn)題代替復(fù)雜問(wèn)題后再求解。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對(duì)每一單元假定一個(gè)合適的 (較簡(jiǎn)單的）近似解，然后推導(dǎo)求解這個(gè)域總的滿足條件 (如結(jié)構(gòu)的平衡條件），從而得到問(wèn)題的解。這個(gè)解不是準(zhǔn)確解，而是近似解，因?yàn)閷?shí)際問(wèn)題被較簡(jiǎn)單的問(wèn)題所代替。由于大多數(shù)實(shí)際問(wèn)題難以得到準(zhǔn)確解，而有限元不僅計(jì)算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。 基于 SolidWorks 的有限元分析 有限元分析功能實(shí)現(xiàn)的一般步驟為： （ 1）建立幾何模型； （ 2）定義材料屬性； （ 3）定義邊界條件 (約束和載荷 )； （ 4）劃分網(wǎng)格； （ 5）求解； （ 6）查看和評(píng)估結(jié)果； 圖 蝸桿軸的有限元分析 按設(shè)計(jì)要求，選用材料為 45 鋼，蝸桿軸受到的的應(yīng)力為 。 如圖 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 36 所示，由應(yīng)力圖可知，最大應(yīng)力為 ，屈服力為 ， 強(qiáng)度設(shè)計(jì)符合要求。 圖 軸 1 的有限元分析 按設(shè)計(jì)要求，選用材料為 45 鋼，蝸桿軸受到的的應(yīng)力為 。 如圖 所示，由應(yīng)力圖可知，最大應(yīng)力為 ， 屈服力為 ， 強(qiáng)度設(shè)計(jì)符合要求。 圖 軸 2 的有限元分析 按設(shè)計(jì)要求，選用材料為 45 鋼，蝸桿軸受到的的應(yīng)力為 。 如圖 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 37 所示，由應(yīng)力圖可知，最大應(yīng)力為 ，屈服力為 ， 強(qiáng)度設(shè)計(jì)符合要求。 圖 軸 3 的有限元分析 按設(shè)計(jì)要求，選用材料為 45 鋼，蝸桿軸受到的的應(yīng)力為 。 如圖 所示，由應(yīng)力圖可知，最大應(yīng)力 ，屈服力為 ， 強(qiáng)度設(shè)計(jì)符合要求。 圖 圓柱直齒輪的有限元分析 按設(shè)計(jì)要求，選用材料為 45 鋼，蝸桿軸受到的的應(yīng)力為 。 如圖 所示，由應(yīng)力圖可知，最大應(yīng)力為 ，屈服力為 ， 強(qiáng)度設(shè)計(jì)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 38 符合要求。 圖 直齒錐齒輪的有限元分析 按設(shè)計(jì)要求，選用材料為 20Cr2Ni4，蝸桿軸受到的的應(yīng)力為 1080MPa。 如圖 所示，由應(yīng)力圖可知，最大應(yīng)力為 ，屈服力為 ， 強(qiáng)度設(shè)計(jì)符合要求。 圖 渦輪的有限元分析 按設(shè)計(jì)要求，選用材料為 ZCuSn10P1，蝸桿軸受到的的應(yīng)力為 。 如圖 所示，由應(yīng)力圖可知，最大應(yīng)力為 ，屈服力為 ， 靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)符合要求。畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 1 參考文獻(xiàn) [1] 濮良貴，紀(jì)名剛 .機(jī)械設(shè)計(jì) [M].北京 :高等教育出版社， 2020. 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