【導讀】因為全向移動機器人具有平面運動的全部三個自由度，前后、左右和自轉(zhuǎn)，所以。量，并能實現(xiàn)全向運動的全向移動。論文主要介紹全向移動機器人傳動機構(gòu)的設(shè)計，進入九十年代以來，人們。廣泛開展了對服務(wù)機器人的研制和開發(fā)。各國尤其是西方發(fā)達國家正致力于研。目前，在美國、日本等發(fā)達國家，機器人已應(yīng)。用于商場導購、物品移送、家居服務(wù)、展廳保安和大面積清掃等多個服務(wù)領(lǐng)域。廣泛、大量地應(yīng)用服務(wù)機器人。

　　

【正文】 案 （ 2）初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力的作用，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、標準精度級的 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，長為 10mm，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸配合 有良好的對中性，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 ，滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，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 [1]表 152，取軸端倒角 ??451 。 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算筒圖，如下圖，在確定軸承的支點位置的，作為筒支梁的軸的支撐跨距 mmmmmmLL 60352532 ???? 。根據(jù)軸的計算，分別按水平面和垂直面計算各力產(chǎn)生的彎矩，并按計算結(jié)果分別做出水平面上的彎矩HM 和垂直面上的彎矩 VM ，然后按下式計算總彎矩并做出 M。 現(xiàn)將計算出的截面處的相關(guān)值求得如下 mmmmmmLL 60352532 ???? 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 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 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面）的強度。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)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取 ?? ，軸的計算應(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 說 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)，故需同時選取聯(lián)軸器型號，聯(lián)軸器的計算軸最大轉(zhuǎn)矩 mmNmmNTKT Aca ?????? 2 6 0 0 02 0 0 0 按照計算轉(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度 mmL 18? ，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度mmL 161? 軸承的選取 初步選擇滾動軸承。因軸承同時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 準 精 度 級 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，長為 10mm，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸配合有良好的對中性，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 ，滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差 6m 。 第 6 章 UG 運動仿真 UG 運動仿真簡介 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 34 UG（ Unigraphics NX） 是 Siemens PLM Software 公司出品的一個產(chǎn)品工程解決方案，它為用戶的 產(chǎn)品設(shè)計 及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗證手段。Unigraphics NX 針對用戶的 虛擬產(chǎn)品設(shè)計 和工藝設(shè)計的需求，提供了經(jīng)過實踐驗證的解決方案。 本章主要介紹 UG 模塊中運動仿真的功能。運動仿真是 UG 的主要部分，它能對任何二維或三維機構(gòu)進行復雜的運動學分析、動力分析和設(shè)計仿真。通過 UG的功能建立一個三維實體模型，利用 UG的功能給三維實體模型的各個部件賦予一定的運動學特性，再在各個部件之間設(shè)立一定的連接關(guān)系既可建立一個運動仿真模型。 UG 的功能可以對運動機構(gòu)進行大量的裝配分析工作、運動合理性分析工作，諸如干涉檢查、軌跡包絡(luò)等，得到大量運動機構(gòu)的運動參數(shù)。通過對這個運動仿真模型進行運動學或動力學運動分析就可以驗證該運動機構(gòu)設(shè)計的合理性，并且可以利用圖形輸出各個部件的位移、坐標、加速度、速度和力的變化情況，對運動機構(gòu)進行優(yōu)化。 基于 UG 的 運動仿真 運動仿真功能的實現(xiàn)步驟為： (1)選擇運動仿真的環(huán)境：在本文中 選擇了動態(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。而一些固定機架則可設(shè)置為固定連桿。 (3)創(chuàng)建運動副：在本文中只選用了一種運動副形式。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頂盤轉(zhuǎn)動均設(shè)置為旋轉(zhuǎn)副。其中對頂盤中的零件（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)動的同時，還隨著頂盤的外框架一起轉(zhuǎn)動。 (4)給予驅(qū)動力：本文中給予了一個恒定驅(qū)動，即恒定的速度和加速度。雙擊已創(chuàng)建的運動副，點擊駕 駛員選項，選擇恒定驅(qū)動，設(shè)置速度。 (5)創(chuàng)建解算方案：當連桿、運動副、驅(qū)動力均設(shè)置完成后，就可創(chuàng)建解算方案，設(shè)置運動分析的時間與步數(shù)。 (6)通過求解，就可看到模型的仿真運動過程，并可到處動畫。 第 7 章 SolidWork 有限 元分析 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 35 有限元分析簡介 有限元分析（ FEA， Finite Element Analysis）利用數(shù)學近似的方法對真實 物理系統(tǒng) （ 幾何和載荷工況）進行模擬。還 利用較簡單的問題代替復雜問題后再求解。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，對每一單元假定一個合適的 (較簡單的）近似解，然后推導求解這個域總的滿足條件 (如結(jié)構(gòu)的平衡條件），從而得到問題的解。這個解不是準確解，而是近似解，因為實際問題被較簡單的問題所代替。由于大多數(shù)實際問題難以得到準確解，而有限元不僅計算精度高，而且能適應(yīng)各種復雜形狀，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）查看和評估結(jié)果； 圖 蝸桿軸的有限元分析 按設(shè)計要求，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 說 明 書 36 所示，由應(yīng)力圖可知，最大應(yīng)力為 ，屈服力為 ， 強度設(shè)計符合要求。 圖 軸 1 的有限元分析 按設(shè)計要求，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 ， 強度設(shè)計符合要求。 圖 軸 2 的有限元分析 按設(shè)計要求，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 說 明 書 37 所示，由應(yīng)力圖可知，最大應(yīng)力為 ，屈服力為 ， 強度設(shè)計符合要求。 圖 軸 3 的有限元分析 按設(shè)計要求，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 ， 強度設(shè)計符合要求。 圖 圓柱直齒輪的有限元分析 按設(shè)計要求，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 ， 強度設(shè)計畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 38 符合要求。 圖 直齒錐齒輪的有限元分析 按設(shè)計要求，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 ， 強度設(shè)計符合要求。 圖 渦輪的有限元分析 按設(shè)計要求，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 ， 靜強度設(shè)計符合要求。畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 1 參考文獻 [1] 濮良貴，紀名剛 .機械設(shè)計 [M].北京 :高等教育出版社， 2020. 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