【導(dǎo)讀】Packbot機器人，Talon機器人，NUGV等。20世紀80年代開始機器人領(lǐng)域的研究的。其中具有代表性的有中國科學(xué)。X3B反恐機器人”，“JW-901排爆機器人”等。此設(shè)計的目的設(shè)計結(jié)構(gòu)新穎，能實現(xiàn)過坑、越障等動作。機器人提供一個動力輸出平臺，為開發(fā)各種功能的機器人提供基礎(chǔ)平臺。此設(shè)計移動方案的選擇是采用了履帶式驅(qū)動結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)整體使用模塊。經(jīng)過合理的設(shè)計后機器人將具有很好的環(huán)境適應(yīng)能力、機動能力。減速機構(gòu)、翼板轉(zhuǎn)動機構(gòu)、自適應(yīng)路面執(zhí)行機構(gòu)、履帶及履帶輪運動機構(gòu)。

　　

【正文】 。自然它的環(huán)境不如主履帶惡劣，并且所承受的載荷也比較輕一些，所以我給予選擇 H 帶。其設(shè)計方法參照主履帶如下 : 介于副履帶的主動輪的直徑選擇應(yīng)與主履帶的從動輪的相當，則參照表 815 選擇副履帶主動輪直徑 mmd t ? 。 根據(jù) 任務(wù) 221 ??ttddi 推出 副履帶從動輪直徑 12 ?? tt dd 副履帶主動輪齒數(shù) 401 ?tz 副履帶從動輪齒數(shù) 202 ?tz 表 815 標準同步帶的直徑 履帶式機器人機構(gòu)設(shè)計 43 計算副履帶的帶寬 根據(jù)前面的表 87 查得到 ： H 帶 ?sotb 選擇標準帶由表 89 差查得 H 帶 ?stb 履帶式機器人機構(gòu)設(shè)計 44 計算 H 帶的基準額定功率 計 算 所 選 用 型 號 同 步 帶 的 基 準 額 定 功 率 P0 1 0 0 0/)( 20 vmvT attP ?? 其中 ??mTat 得出 kwpot ? 而由 otdtsotst ppbb ?? 反推得到設(shè)計功率為 kwpd ? 中心距的選擇 )(2)( 2121 dddd tdtdtdtd a ???? 1 1 8 57 8 6 9 ?? oa 則確定中心距 280?oa 計算副履帶節(jié)線長度 根據(jù)帶傳動總體尺寸和中心距的要求，帶的節(jié)線長度可由帶圍繞兩帶輪的周長來計算，根據(jù)下式求得： ?? 221210 422 d a dddL t tdtdtdtdttd a????? ）（π 代入數(shù)據(jù) 履帶式機器人機構(gòu)設(shè)計 45 ? ? ? ?2804 2??????? ?dotL ?dotL 根據(jù)表 816可選帶長為 ?TL 783 ?tz 816周節(jié)制梯形齒同步帶節(jié)線長度及齒數(shù) 長度代號 基本尺寸 極限偏差 L H XH XXH 345 ? 92 360 72 367 98 390 104 78 420 0 ? 112 84 履帶式機器人機構(gòu)設(shè)計 46 9 履帶翼板部分設(shè)計 履帶翼板的作用 履帶翼板是整個履帶驅(qū)動裝置中的基礎(chǔ)部分，主要起支撐張緊作用，履帶從動輪，張緊輪和過度輪分別安裝在翼板上。 翼板的材料應(yīng)滿足質(zhì)量輕，高強度，高硬度，易加工的優(yōu)點，綜合選擇，所以翼板的材料選擇硬鋁合金。 履帶翼板 設(shè)計 翼板的主要尺寸見圖 91 所示，履帶主動輪，從動輪，張緊輪和調(diào)節(jié)輪在翼板上的位置見圖 91 上部的一個圓孔和下部的兩個圓孔所示，張緊輪翼板設(shè)計厚度為 18mm。 履帶式機器人機構(gòu)設(shè)計 47 圖 91 翼板主要尺寸 履帶式機器人機構(gòu)設(shè)計 48 10 計算履帶裝置的重心及其各部件重心 主履帶的重心計算 翼板質(zhì)量 由圖 91 翼板主要尺寸，翼板的設(shè)計厚度為 18mm，可參考圖101 翼板三維效果圖，可以求出翼板的體積，翼板材料為硬質(zhì)合金，密度為 3cmg/ 求翼板體積 V1 由于翼板外形較為復(fù)雜，直接求其體積較為復(fù)雜，可用 ProE 建立翼板模型見圖 102，用其質(zhì)量特性測得翼板的體積 31 cmV ?。 圖 101 翼板的三維效果圖 履帶式機器人機構(gòu)設(shè)計 49 圖 102 求解翼板體積 KgVG 9 4 4 ????? ? 履帶從動輪質(zhì)量 由 前 面 選 擇 的 履 帶 從 動 輪 型 號 為 24XH ， 徑 圓 直 徑d2 =，則 R2 =，從動輪通過圓柱滾子軸承與翼板連接，選擇圓柱滾子軸承外徑 D=90mm，輪寬履帶從動輪材料選擇硬質(zhì)合金，其密度 3cmg/ 。 2222 ????????? ???V ? ?33850112500585648 ??? ? ?V kgVG 6 9 3 7 ????? ? 履帶式機器人機構(gòu)設(shè)計 50 張緊輪，調(diào)節(jié)輪質(zhì)量 由于梯形雙面齒同步帶在工作一定時間后會發(fā)生松弛，為了防止同步帶輪因同步帶松弛而發(fā)生打滑現(xiàn)象，可以通過調(diào)節(jié)張緊輪的高度使履帶繼續(xù)保持張緊。 當履帶驅(qū)動裝置工作時，由于梯形雙面齒同步帶具有彈性，履帶轉(zhuǎn)動與路面接觸難以形成有效的摩擦力，在履帶 主動輪和履帶從動輪之間增加 兩個調(diào)節(jié)輪，可以有效地增加履帶與路面的接觸面積，從而增大履帶的摩擦力，提高履帶驅(qū)動裝置工作效率。 設(shè)計張緊輪和調(diào)節(jié)輪，在滿足性能要求的前提下，為了 減輕重量，張緊輪和調(diào)節(jié)輪的材料選用硬鋁合金。 2222 cm0 0 7 8 ???????? ???張V kgVG 3 2 2 2 ??? 張張 32221 cm9 3 ??????? ??調(diào)調(diào) VV ???? 調(diào)調(diào)調(diào) VGG 求履帶驅(qū)動裝置重心 對于整個履帶驅(qū)動裝置，求解其重心比較復(fù)雜，通過分析可以看出履帶驅(qū)動裝置是由三個簡單形狀的部分組成的，故可以用重心分割法首先分別求出簡單形狀的重心，再通過公式算出履帶驅(qū)動裝置的重心位置。 根據(jù)圖 101 翼板的設(shè)計重心在其中心線，翼板材料均勻，故可以設(shè)其中心在其對稱中心線上。 張緊輪在翼板的中心面上，兩個調(diào)節(jié)輪相對于翼板中心面對稱，故在求這三個輪的重心時，可以把它們看成等邊三角形模型。 履帶從動輪為對稱輪 ，其重心必在其幾何中心上。 履帶式機器人機構(gòu)設(shè)計 51 重心分割法原理：設(shè)物體由若干部分組成，其第 i 部分的重為Pi ，重心為 ),( zyx iii ，則由公式?????? ??? FzFzFyFyFxFx iiiciiiciiic ,，可得物體的重心為 ?????? ??? P zPzP yPyP xPx i iici iici iic , （ 101） 如果物體是均質(zhì)的，由上式可得 Vz d vVy d vVx d v vcvcvc zyx ??? ??? , （ 102） 式中 V為物體的體積。 對履帶驅(qū)動機構(gòu)建立直角坐標系如下圖 103 所示，坐標原點O 與翼板對稱中心重合， x 翼板方向， y 從動輪中心軸線方， z 與 x ，y 方向垂直，符合左手定則。 圖 103 重心坐標圖 （ 1）翼板質(zhì)量及重心位置： KgG ? 0x1? 0y1? 0z1? )(mm （ 2）履帶主動輪和從動輪質(zhì)量及重心位置： ?G 履帶式機器人機構(gòu)設(shè)計 52 02?x 02?y 0z2? )(mm （ 3）張緊輪，調(diào)節(jié)輪質(zhì)量及重心位置： 由于把三個輪看成等腰三角形的模型，其重心位置在 中心線上。 張緊輪的質(zhì)量 KgG 3 ? 拖輪的質(zhì)量 kgG ? 張緊輪和拖輪的重心的計算為 ?? ??????? ?? P xPx i iic mm7921477 6662 .. . ?? 1477 42313342327105072 . ... ????????? P yPy i iic mm26271477 88194 .. . ?? ??? ????? ?? P zPziiic 主履帶張緊輪和拖輪的重心位置 {0,0,}mm ( 4 )組成主履帶的重心計算 由以上的數(shù)據(jù)綜合計算主履帶重心坐標 對于 z 軸： ? ? ?????? ????? ?? P zPziii主 綜上所述可以得到主履帶重心坐標為 {0,0， } 履帶式機器人機構(gòu)設(shè)計 53 副履帶的重心計算 主從動輪的重心坐標 根據(jù)副履帶的 主動輪設(shè)計內(nèi)容計算主動輪的體積 ? ? ? ?? ? 32 222239。1 24283812161825478 cmV ???????? ???????????? ?? ???? 主動輪的質(zhì)量 kgG 39。1 ??? 從動輪的體積計算 322239。2 cmV ?????????? ??? 從動輪的質(zhì)量計算 kgG 4 7 1 7 639。2 ??? 副履帶主從動輪形成的整體的重心為 ? ? 4 7 1 4 04 7 4 ??? ?????? ?? P yPy i ii輪 翼板 2 的重心坐標 對于翼板 2的體積的計算如下 ? ? 222 ???????????? ???板V 322 cm???????? ?? 翼板 2的質(zhì)量計算 kgG 39。3 ??? 副履帶的重心坐標 對于 x軸 履帶式機器人機構(gòu)設(shè)計 54 ?? ????? ?? P xPx i ii副 ?副x 對于 y軸 ???副y 綜上所述副履帶的重心坐標為 {,0} 主履帶及其搖臂也就是副履帶總部分的重心計算 很顯然主履帶的重量為 1 5 2 ?????aG 副履帶的重量為 ?bG 重心的坐標計算為 ??? ??? ?? P xPxiiiz ???? ?? P yPyiiiz? ? ?????? ?? P zPziiiz 履帶及其搖臂部分重心坐標 {,， } 履帶式機器人機構(gòu)設(shè)計 55 總 結(jié) 在設(shè)計的過程中涉及到大學(xué)四年所學(xué)的知識 ， 首先明確了自己的設(shè)計思路 ， 然后邊設(shè)計一點點撿回以前的 知識 ， 在學(xué)習(xí)的過程中再慢慢改善自己的設(shè)計思路。 設(shè)計中，我對 履帶機器人 的工作原理 、 基本結(jié)構(gòu)、性能要求進行了比較 詳細的分析，針對 履帶機器人 中采用的 履帶 、 減速器 、電動機等也進行了必要的闡析。另外，為確保設(shè)計出的 履帶機器人能達到越障過坑等功能 ，我們勢必還要對 履帶機器人 的相關(guān)部件進行一些必要的校核，以最終確定此 設(shè)計 是否可以 完成這些功能 。 通過對 履帶機器人 的相關(guān)性能要求的驗算，得出設(shè)計的結(jié)果基本上能夠符合設(shè)計要求這一結(jié)果。 履帶式機器人機構(gòu)設(shè)計 56 致 謝 參考文獻 [1] 鄭文偉，吳克堅 .機械原理（第七版） .北京：高等教育出版社 .2020 [2] 濮良貴 ,紀名剛 .機械設(shè)計（第八版） . 北京：高等教育出版社 .2020 [3] 涂建平，徐雪紅，夏忠義．秸稈還田機刀片及刀片優(yōu)化排列的研究．農(nóng)機化研究， 2020， (2)： 102— 104． [3] 王大康，盧頌峰 .機械設(shè)計課程設(shè)計 . 北京工業(yè)大學(xué)出版社 .2020 [4] 吳宗澤 .機械設(shè)計實用手冊 .化學(xué)工業(yè)出版社 .1999 [5] 李艷 .多功能玉米秸稈還田機的研制 .山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文 .2020 [6] 姬江濤，李慶軍，蔡葦．甩刀布置對莖桿切碎還田機振動得影響分析 [J]． 農(nóng)機化研究， 2020， (2)： 63— 64． [7] 劉世祥 .秸稈粉碎還田機的正確使用及操作要點 .現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)2020 年第 11 期： 5354 [8] 陳小兵，陳巧敏 .我國機械化秸稈還田技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]．農(nóng)業(yè)機械， 2020， (4)： 14— 15． [9] 張銀霞 ,曾憲陽 . 秸稈粉碎滅茬還田機的試驗研究 .河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 2020 年 6 月第二期 [10] 王勇 ,周魯進 .玉米秸稈粉碎還田技術(shù) .《現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技》 2020 年第 20 期 履帶式機器人機構(gòu)設(shè)計 57 [11] 李寶筏 .農(nóng)業(yè)機械學(xué) . 中國農(nóng)業(yè)出版社 .2020 [12] 沈再春 .農(nóng)產(chǎn)品加工機械與設(shè)備 . 中國農(nóng)業(yè)出版社 . 2020 [13] 李艷等 .新型玉米滅茬旋耕機的設(shè)計 .農(nóng)機化研究 .