【導讀】研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含。對本文的研究做出重。要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標注。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。學習期間所完成的學位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸所擁有。有權(quán)保留并向國家有關(guān)部。手段保存和匯編本學位論文。件結(jié)構(gòu)設計、整體機構(gòu)設計、控制電路設計和控制件的設計。設計理論和經(jīng)驗，再次基礎上又增加了自己的東西，可以保證設計的精確性。但是，在這次設計中還有很多不合理的地方。由于缺少設計經(jīng)驗和在學校所學知識的。局限性，所以本次設計內(nèi)容還比較稚嫩，還有許多地方有待于進一步的完善和提高。本次設計還不能作為探測機器人行走機構(gòu)設計的標準，只是機器人設計的一個理論方案，還望看過這次設計的專業(yè)人員給予批評指正。

　　

【正文】 式（ ） ?????? c osc os 2c osc osc osc os 2 221 nn tnan d TFFF ??? 式 （ ） 式中 T T2—— 分別為蝸桿即蝸輪上的公稱轉(zhuǎn)矩，單位 d d2—— 分別為蝸桿及蝸輪的分度圓直徑，單位 mm 蝸桿傳動強度計算 1）蝸桿齒面接觸疲勞強度計算 蝸輪齒面接觸疲勞強度計算得原始公式來源于赫茲公式。即 EnH ZLKF ??? ?? 0 式（ ） 式中 nF —— 表示嚙合齒面上的法向載荷 0L —— 表示接觸線總長 K —— 表示載荷系數(shù) EZ —— 表示材料的彈性影響系數(shù) 將上式的公式進行換算化簡，得到蝸輪齒面接觸疲勞強度計算公式為 ? ?HH Zmd KT ?? ?? 22212480 式（ ） 式中 K—— 表示載荷系數(shù)， vA KKKK ?? 。其中 Ka為使用系數(shù)， Kβ 為齒向載荷分布系數(shù)， Kv 為動載荷系數(shù)。 2）蝸輪齒根彎曲疲勞強度計算 蝸輪輪齒因彎曲強度 不足而失效的情況，多是發(fā)生在蝸輪齒數(shù)較多或開始傳動中。在畢業(yè)設計 (論文 ) 18 計算蝸輪齒根彎曲疲勞強度計算時 ，通常把蝸輪近似的當作斜齒圓柱齒輪來考慮，因此可以根據(jù)斜齒圓柱齒輪的齒根彎曲疲勞強度計算公式來計算。下面介紹蝸輪齒根彎曲疲勞強度計算公式 ????? YYYYmdb KTYYYYmbKF SaFanSaFantFY 2222 2222 2 2?? 式（ ） 上式中 b2—— 表示 蝸輪輪齒弧長 nm —— 表示 法面模數(shù) 2SaY —— 表示 齒根應力矯 正系數(shù) ?Y —— 表示 彎曲疲勞強度的重合度系數(shù) ?Y —— 表示 螺旋角影響系數(shù) 將上式化簡得到蝸輪齒根彎曲疲勞強度計算公式，即 ? ?FFaF YYmdd KT ?? ? ?? 221 式（ ） 式中 F? —— 表示 蝸輪齒根彎曲應力 2FaY —— 表示 蝸輪齒形系數(shù)，可以由蝸輪的當量齒 數(shù)和蝸輪的變形系數(shù)查表得出 ? ?F? —— 表示 蝸輪的許用彎曲應力 這一部分是本次設計的重點，是本次設計是否合理和整體結(jié)構(gòu)是否合理的關(guān)鍵。 通過以上的設計計算，可任意計算出機器人行走機構(gòu)設計的零件結(jié)構(gòu)和整體結(jié)構(gòu)，還可以判斷出機器人行走機構(gòu)的行走能力和各個零件的使用能力和壽命。 在本次設計過程中，就需要通過計算來判斷機器人零件設計的是否合理，零件的設計方法是否符合國家的設計標準，是否符合零件的使用條件和使用氛圍。 畢業(yè)設計 (論文 ) 19 4 控制電路設計 和選擇 控制電路的設計 在對于機器人行走的控制電路設計中，控制方案的設計有機器人的主要功能有關(guān)，也與機器人的結(jié)構(gòu)設計有關(guān)。機器人的控制電路主要是服務于機器人行走機構(gòu)的設計，所以機器人的結(jié)構(gòu)與機器人控制電路的設計息息相關(guān)，對機器人控制電路的設計有著至關(guān)重要的作用。 在我國，對于機器人的控制電路設計只要是采用電氣控制技術(shù)和無線變成控制技術(shù)。這是因為電氣控制技術(shù)的應用領域十分廣泛，在我國的這種控制技術(shù)已經(jīng)十分完善。而且到目前為止電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)應用十分廣泛，已成為現(xiàn)代工業(yè)自動化的重要手段。對于無線編程控制系統(tǒng)來說，這 樣的控制技術(shù)使得對機器人的控制更加完善， 更加趨向于自動化。 在我們這次的機器人行走機構(gòu)設計中，由于我們所學知識的有限性和對所學知識掌握的不徹底性，還有我們?nèi)狈C器人的設計經(jīng)驗，所以我們只能設計出機構(gòu)相對簡單的機器人，對于這樣的機器人的控制電路，建議采用簡單的設計方案。所以對于我們這一次的控制電路的設計，主要采用控制開關(guān)、變阻器等控制元件，利用他們的組合來組成機器人的控制電路。 這次電路控制的設計方案如下所示 圖 基本控制電路圖 上圖所示為機器人的控制電路圖，圖中的 電動機都含有正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停機三種自 然狀態(tài)。這種設計方案有許多的優(yōu)點，途中的每一個電動機都可以單獨的行動，任何一個電動機停止工作，并不影響整個電路的正常工作，保證了整個電路的獨立性和完整性 ，這是本次設計的第一個優(yōu)點。第二個優(yōu)點是本次設計中采用了中間斷開的雙向出點多級開關(guān)。這種開關(guān)的主要作用是為了避免電機的同時供電，采用這樣的開關(guān)，就只能是一種供電狀態(tài)，或者是正向電流提供電動機的電流輸送，或者是反向電流提供電動機的電流輸送。這樣就畢業(yè)設計 (論文 ) 20 很好的避免了兩種電流同時供電的尷尬。 圖 指示電路的控制電路 上圖所示的為在原來的基礎上又加了指示器，唯一 的改變是在電動機上并聯(lián)了發(fā)光二極管，主要是利用二極管的單向?qū)щ娦院桶l(fā)光二極管的發(fā)光作用，來判斷電動機的電流方向。這種電路的好處是不用再刻意的判斷電動機的電流方向，可以再實際工作中直接看出電動機的流向。 電路開關(guān)的選用 對于整個電路控制設計來說，電路開關(guān)的設計顯得不是那么重要，只是對整個電路的電流方向和通斷進行控制。但是對于實際的操作中，開關(guān)起到至關(guān)重要的作用。有時一個電路開關(guān)的選擇錯誤，可能會導致整個機器人行走機構(gòu)的癱瘓，或者導致整個機器人因電流的原因而燒壞，更有甚者會危及我們的生命健康。由此可以 看出， 機器人電路 開關(guān)的選擇，也是控制電路設計的不可或缺的一部分。 對于一個電路開關(guān)的選用，一定要根據(jù)開關(guān)自身的特性來選擇。 電路開關(guān)自身的性質(zhì)，決定著電路開關(guān)在電路中起到了什么樣的作用，例如中間斷開的雙向觸點多極開關(guān)的自身特性，決定著這種開關(guān)可以實現(xiàn)只有一種方向的電流走向。另外在電路開關(guān)的選擇中，還要考慮 開關(guān)的安裝性。 例如即使一種電路開關(guān)符合設計電路總線的電流走向，但是在實際中電路開關(guān)不能再實際中進行安裝，或者安裝的穩(wěn)定性降低，這樣就會造成安全隱患，這種電路開關(guān)在電路設計中也不能使用。所以，實際的電路開關(guān) 在設 計中藥考慮多方面的因素。在本次設計中對電路開關(guān)的選擇是總開關(guān)選用 XN19的型號，變阻器的型號選用 SA198型的變阻器。 控制器的設計 畢業(yè)設計 (論文 ) 21 在機器人行走機構(gòu)設計中，控制器的設計也是整體設計的一個重要組成部分。 例如對接觸器、繼電器和低壓開關(guān)電器的選擇，它們在整個電路中的作用，決定著繼電器的設計在整個電路設計中的地位。所以在繼電器的設計中，也要根據(jù)實際情況具體的選擇出于設計內(nèi)容相關(guān)的控制器。 例如，對于接觸器的選擇可以根據(jù)接觸器所適用的電流環(huán)境，將接觸器認為直流接觸器和交流接觸器，還可以根據(jù)接觸器的相關(guān) 技術(shù)參數(shù)對接觸器進行選擇，其中主要包括接觸器的極數(shù)、電流種類、額定功率、額定工作電流、線圈額定電壓等。對于繼電器的選擇也可以根據(jù)相似的選擇依據(jù)來原則繼電器的種類。 畢業(yè)設計 (論文 ) 22 結(jié)論 在這次探測機器人行走機構(gòu)設計中，我收獲到了許多的新鮮東西，也積累了一定的設計經(jīng)驗。在這次設計過程中，主要解決了一下的幾個問題，并到了一定的成果。 在本次畢業(yè)設計開始之前，我查閱了大量的書籍，對探測機器人的發(fā)展程度和我國探測機器人的發(fā)展水平與機器人發(fā)展發(fā)達的國家之間的差距， 尋找出我國機 器人設計制造行業(yè)的弱點 。因為這次是第一次設計關(guān)于機器人行業(yè)的有關(guān)設計，所以 本次設計就盡量回避我國設計上的弱點，為更好地設計出完美的產(chǎn)品做提前的準備。 設計過程中，考慮到探測機器人的工作環(huán)境一般都是在未知領域，存在一定的隱患，這樣就需要設計出行走結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的行走方案。 考慮到以往機器人行走機構(gòu)的設計，選擇出履帶式的行走機構(gòu)設計方案。在這里，通過對各種行走方式的比較，讓我更加了解了機器人各種行走機構(gòu)自己獨特的特點。 在對機器人整體結(jié)構(gòu)上的分析計算時，我參考了學校里發(fā)的西北工業(yè)大學編著的機械設計書，借鑒了書本 中第十章 齒輪傳動 、 第 十一章 蝸桿傳動 的 內(nèi)容。在這次畢業(yè)設計中， 齒輪傳動和蝸桿傳動中的基本尺寸、強度計算、強度校核等方面的設計 都是在參考了機械設計書上的內(nèi)容完成的，具有十分高的可靠性。另外，在參考機械設計課本時，有另外復習了一遍機械設計，將里面的知識 又得到了進一步的深入研究 ，對以前一些不太了解或者理解不清楚的內(nèi)容又有了進一步的理解 。特別是對于齒輪、蝸輪傳動時的受力分析和各種疲勞強度計算得公式的理解，以前的我只是單純的記住了各個公式的計算方法，并不知道公式的由來在，這次設計過程中認真探索了公式的由來和推導 。這是在 本次設計中的有一個收獲。 在這次的設計過程中，唯一的創(chuàng)新性論點就是在 對于探測 機器人的智能控制上。對于機器人的控制設計一般是采用無線編程控制。而這次的控制設計是在無線編程控制的基礎上，又增加了電氣控制和 PLC上面的內(nèi)容，雖然增加的內(nèi)容不多，但在理論研究上是一個創(chuàng)新型進步。 通過這次的設計研究，我對于機器人行業(yè)有了新的認識，對于機器人的設計不再是那么的無知無畏，將機器人看做是一個很神奇的東西，在理論上了解了機器人的設計理論和思路，可以說對于機器人的了解有了一個從無到有的突破。由于知識面和見識的加深，讓我更加了解 了機器人行業(yè)的發(fā)展?jié)摿?，了解了現(xiàn)代機器人的發(fā)展只是經(jīng)歷里幾十年，還只是一個新興行業(yè)，對于機器人的發(fā)展還只是停留在初級階段，對于未來的發(fā)展還要走很長的道路，這也就需要我們新一代更多的大學生投入到機器人設計研發(fā)上來，為機器人設計的進步添磚加瓦 。我國對于機器人行業(yè)的發(fā)展起步就比其他國家晚了十幾年，而且我國機械行業(yè)的發(fā)展也不完善，這些原因?qū)е铝宋覈鴻C器人行業(yè)的發(fā)展還有許多的問題需要我們來解決 ，以上的因素決定著我國機器人的發(fā)展需要現(xiàn)代大學生付出更多的努力，需要我們更加深入的了解機械行業(yè)。我覺得我們應付出更多的努力來學 習機械行業(yè)的文化知識，因畢業(yè)設計 (論文 ) 23 為機器人行業(yè)是機械行業(yè)的發(fā)展延伸。 機器人行業(yè)的發(fā)展 具有很大的發(fā)展?jié)摿?，我們現(xiàn)在所取得的研究成果知識機器人發(fā)展初期的研究成果，機器人行業(yè)的未來發(fā)展存在許多的發(fā)展方向，例如將機器人發(fā)展到智能感應階段 ， 就好像人的大腦一樣，對事物有自己的感應 。 就好像搜救機器人可以感應到危險的來臨，好比發(fā)生了火災，機器人在不用人類發(fā)送搜救指令就直接感應到火災，直接去火災現(xiàn)場進行搜救 ；就還想探測機器人到一個人類不認識的地方可以自行對自已地方就行探測。這也是機器人未來的發(fā)展方向之一。 畢業(yè)設計 (論文 ) 24 致謝 參考文獻 [1] 吳彥農(nóng)，康志軍。 Solidworks2020 實踐教程 淮陰：淮陰工學院， 2020 [2] 葉偉昌。機械工程及自動化簡明手冊（上冊） 北京：機械工業(yè)出版社， 2020 [3] 徐錦康。機械設計 北京：機械工業(yè)出版社， 2020 [4] 成大先。機械設計手冊（第四版第 2卷） 北京： 化學工業(yè)出版社， 2020 畢業(yè)設計 (論文 ) 25 [5] 葛常青。機械制圖（第二版） 北京：中國建材工業(yè)出版社， 2020 [6] 朱敬，孫明，邵謙謙。 AutoCAD2020。電子工業(yè)出版社， 2020 [7] 董玉平。機械設計基礎 機械工業(yè)出版社， 2020 [8] 曾正明。機械工程材料手冊。北京：機械工業(yè)出版社， 2020 [9] 周昌治，楊忠鑒，趙之淵，陳廣凌。機械制造工藝學。重慶：重慶大學出版社， 1999 [10] 曲寶章，黃光燁。機械加工工藝基礎 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社， 2020 [11] 張福潤，徐鴻本，劉延林。機械制造基礎（第二版） 武漢：華中科技大學出版社， 2020