【導(dǎo)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(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)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(xué)位論文。件結(jié)構(gòu)設(shè)計、整體機構(gòu)設(shè)計、控制電路設(shè)計和控制件的設(shè)計。設(shè)計理論和經(jīng)驗，再次基礎(chǔ)上又增加了自己的東西，可以保證設(shè)計的精確性。但是，在這次設(shè)計中還有很多不合理的地方。由于缺少設(shè)計經(jīng)驗和在學(xué)校所學(xué)知識的。局限性，所以本次設(shè)計內(nèi)容還比較稚嫩，還有許多地方有待于進(jìn)一步的完善和提高。本次設(shè)計還不能作為探測機器人行走機構(gòu)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，只是機器人設(shè)計的一個理論方案，還望看過這次設(shè)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(jìn)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(shè)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(dāng)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(yīng)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(yīng)力 2FaY —— 表示 蝸輪齒形系數(shù)，可以由蝸輪的當(dāng)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(yīng)力 這一部分是本次設(shè)計的重點，是本次設(shè)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(shè)計計算，可任意計算出機器人行走機構(gòu)設(shè)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(shè)計過程中，就需要通過計算來判斷機器人零件設(shè)計的是否合理，零件的設(shè)計方法是否符合國家的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，是否符合零件的使用條件和使用氛圍。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 19 4 控制電路設(shè)計 和選擇 控制電路的設(shè)計 在對于機器人行走的控制電路設(shè)計中，控制方案的設(shè)計有機器人的主要功能有關(guān)，也與機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計有關(guān)。機器人的控制電路主要是服務(wù)于機器人行走機構(gòu)的設(shè)計，所以機器人的結(jié)構(gòu)與機器人控制電路的設(shè)計息息相關(guān)，對機器人控制電路的設(shè)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(shè)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(yīng)用領(lǐng)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(yīng)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(shè)計中，由于我們所學(xué)知識的有限性和對所學(xué)知識掌握的不徹底性，還有我們?nèi)狈C器人的設(shè)計經(jīng)驗，所以我們只能設(shè)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(shè)計方案。所以對于我們這一次的控制電路的設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計的第一個優(yōu)點。第二個優(yōu)點是本次設(shè)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(shè)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(chǔ)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(shè)計來說，電路開關(guān)的設(shè)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(jìn)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(dǎo)致整個機器人行走機構(gòu)的癱瘓，或者導(dǎo)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(shè)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(shè)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(jìn)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(shè)計中也不能使用。所以，實際的電路開關(guān) 在設(shè) 計中藥考慮多方面的因素。在本次設(shè)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(shè)計 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 21 在機器人行走機構(gòu)設(shè)計中，控制器的設(shè)計也是整體設(shè)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(shè)計在整個電路設(shè)計中的地位。所以在繼電器的設(shè)計中，也要根據(jù)實際情況具體的選擇出于設(shè)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(rèn)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(jìn)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(shè)計 (論文 ) 22 結(jié)論 在這次探測機器人行走機構(gòu)設(shè)計中，我收獲到了許多的新鮮東西，也積累了一定的設(shè)計經(jīng)驗。在這次設(shè)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(shè)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(dá)的國家之間的差距， 尋找出我國機 器人設(shè)計制造行業(yè)的弱點 。因為這次是第一次設(shè)計關(guān)于機器人行業(yè)的有關(guān)設(shè)計，所以 本次設(shè)計就盡量回避我國設(shè)計上的弱點，為更好地設(shè)計出完美的產(chǎn)品做提前的準(zhǔn)備。 設(shè)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(lǐng)域，存在一定的隱患，這樣就需要設(shè)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(shè)計，選擇出履帶式的行走機構(gòu)設(shè)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(xué)校里發(fā)的西北工業(yè)大學(xué)編著的機械設(shè)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(shè)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(shè)計 都是在參考了機械設(shè)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(shè)計課本時，有另外復(fù)習(xí)了一遍機械設(shè)計，將里面的知識 又得到了進(jìn)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(jìn)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(shè)計過程中認(rèn)真探索了公式的由來和推導(dǎo) 。這是在 本次設(shè)計中的有一個收獲。 在這次的設(shè)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(shè)計一般是采用無線編程控制。而這次的控制設(shè)計是在無線編程控制的基礎(chǔ)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(jìn)步。 通過這次的設(shè)計研究，我對于機器人行業(yè)有了新的認(rèn)識，對于機器人的設(shè)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(shè)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(xué)生投入到機器人設(shè)計研發(fā)上來，為機器人設(shè)計的進(jìn)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(xué)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(yīng)付出更多的努力來學(xué) 習(xí)機械行業(yè)的文化知識，因畢業(yè)設(shè)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(yīng)階段 ， 就好像人的大腦一樣，對事物有自己的感應(yīng) 。 就好像搜救機器人可以感應(yīng)到危險的來臨，好比發(fā)生了火災(zāi)，機器人在不用人類發(fā)送搜救指令就直接感應(yīng)到火災(zāi)，直接去火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行搜救 ；就還想探測機器人到一個人類不認(rèn)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(shè)計 (論文 ) 24 致謝 參考文獻(xiàn) [1] 吳彥農(nóng)，康志軍。 Solidworks2020 實踐教程 淮陰：淮陰工學(xué)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(shè)計 北京：機械工業(yè)出版社， 2020 [4] 成大先。機械設(shè)計手冊（第四版第 2卷） 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社， 2020 畢業(yè)設(shè)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(shè)計基礎(chǔ) 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(xué)。重慶：重慶大學(xué)出版社， 1999 [10] 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