【正文】 （7）將來(lái)我們說(shuō)設(shè)計(jì)的爬桿機(jī)器人中，不僅是通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制爬桿機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，而且還存在智能控制部分，使之成為一個(gè)智能型機(jī)器人，可以適應(yīng)復(fù)雜工況的要求。 （5）選擇更加合適的電動(dòng)機(jī)或者說(shuō)使用搭配的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，從而提升機(jī)器人的搭載能力。 （3）選擇更加合適的橡膠，使機(jī)器人在攀爬的時(shí)候獲得更大的摩擦力和抗老化能力，以及改善夾爪橡膠的安裝方式，使之更加方便。 （1）設(shè)計(jì)出更好的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)以完成既定的所需求的功能。 今后展望 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是爬桿機(jī)器人的設(shè)計(jì)，我認(rèn)為本課題所涉及的領(lǐng)域是一個(gè)比較新穎的領(lǐng)域，是一個(gè)現(xiàn)今還需要大量新的思想進(jìn)入的領(lǐng)域，是一個(gè)有著遠(yuǎn)大發(fā)展前景的領(lǐng)域，在工業(yè)、信息處理、通訊、航空航天、醫(yī)學(xué)和生物工程都有著潛在的巨大應(yīng)用前景的領(lǐng)域。 （3）采用電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)使得該機(jī)構(gòu)節(jié)能、不污染環(huán)境，可持續(xù)發(fā)展性強(qiáng)。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，也有著以下一些優(yōu)點(diǎn)： （1）該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)性強(qiáng)，可應(yīng)用范圍廣。第六章 總結(jié)與展望 工作總結(jié) 進(jìn)過(guò)一個(gè)學(xué)期的努力，爬桿機(jī)器人的設(shè)計(jì)也將告一段落，在這次爬桿機(jī)器人的設(shè)計(jì)中，運(yùn)用了非常簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，采用了電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)，這兩者在現(xiàn)實(shí)生活中的取材也是十分方便的，而且在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，選用的材質(zhì)大多也是現(xiàn)實(shí)生活中非常普通的45號(hào)硬質(zhì)鋼。 由上可知=。表51 軸的許用扭角應(yīng)用場(chǎng)合/（176。為許用扭角（176。/m）；T為軸所受的轉(zhuǎn)矩（N其中軸的剛度分為彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，在此次校核中，由于彎曲剛度很明顯是滿足要求的，因此只需要驗(yàn)證軸的扭轉(zhuǎn)剛度是否在允許的控制范圍內(nèi)。 旋轉(zhuǎn)軸剛度的校核 軸受到載荷作用后，就會(huì)產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形，變形的大小與軸的剛度有關(guān)，如果剛度不足，或者變形過(guò)大，往往會(huì)影響零件的正常工作。 旋轉(zhuǎn)軸抗彎強(qiáng)度的校核 根據(jù)我們所設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)軸，我們知道該旋轉(zhuǎn)軸為傳動(dòng)軸，對(duì)該傳動(dòng)軸而言，它在工作中主要傳遞轉(zhuǎn)矩而所承受的彎矩非常之小，所承受的彎矩可以忽略不計(jì)。m。m 我們知道，電動(dòng)機(jī)扭矩的計(jì)算公式為T(mén)=9550P/n。 額定轉(zhuǎn)速n=720r/min，額定功率P=6kw，額定電壓U=220v。 在選擇完使用哪一種電動(dòng)機(jī)并且確定電動(dòng)機(jī)的位置后，我們就將我所設(shè)計(jì)的爬桿機(jī)器人設(shè)計(jì)完成了，以下為爬桿機(jī)器人的一些視圖。m。電動(dòng)機(jī)是根據(jù)車(chē)?yán)蠋熃o的資料和提的建議選用的是聲光電機(jī)有限公司的SGMADA系列單相異步電動(dòng)機(jī)。作為一個(gè)爬桿機(jī)器人，在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，機(jī)器人各部件的相關(guān)參數(shù)如尺寸、形狀等對(duì)機(jī)器人的整體的穩(wěn)定性都有著至關(guān)重要的影響。所以選擇電氣驅(qū)動(dòng)的方案。電氣驅(qū)動(dòng)是利用各種電擊產(chǎn)生的力或轉(zhuǎn)矩，直接或經(jīng)過(guò)減速機(jī)構(gòu)去驅(qū)動(dòng)負(fù)載，減少了由電能變?yōu)閴毫δ艿闹虚g環(huán)節(jié)，直接獲得要求的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)以高壓油作為工作介質(zhì)，輸出功率和使用范圍：油壓高，可獲得較大的輸出功率，使用于重型系統(tǒng)，低速驅(qū)動(dòng)；控制性能和安全性：液體不可壓縮，壓力、流量易控制，反應(yīng)靈敏，可無(wú)極調(diào)速，能實(shí)現(xiàn)速度、位置的精確控制，傳動(dòng)平穩(wěn)，泄漏會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染；結(jié)構(gòu)性能：結(jié)構(gòu)較氣壓驅(qū)動(dòng)要小，易于標(biāo)準(zhǔn)化，易實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)，密封問(wèn)題重要；安裝和維護(hù)要求：安裝要求高（防泄漏），要配置液壓源設(shè)備，安裝面積大，維護(hù)要求較高；效率與制造成本：～，管路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本高。阻尼效果差，低速不易控制，排氣有噪聲，泄露對(duì)壞境無(wú)影響；結(jié)構(gòu)性能：結(jié)構(gòu)體積較大，結(jié)構(gòu)易于標(biāo)準(zhǔn)化，易實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)，密封問(wèn)題不突出；安裝和維護(hù)要求：安裝要求不高，能在惡劣環(huán)境中工作，維護(hù)方便；效率與成本：效率低，～，氣源方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。表41為不同的驅(qū)動(dòng)方式的性能對(duì)照表。 計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果1. 選擇鏈輪齒數(shù) 估計(jì)鏈速v=3～8m/s,取=21 傳動(dòng)比i=1 =i=121=212. 初定中心距 =40p3. 鏈節(jié)數(shù) 鏈節(jié)數(shù)= ==1014. 計(jì)算功率 =（平穩(wěn)載荷） 參考相關(guān)資料，可得鏈輪齒數(shù)系數(shù)為 =（）= =1（單排鏈） 則有==5. 鏈節(jié)距 根據(jù)，參考相關(guān)資料可知p=6. 確定實(shí)際中心距 a= =112mm7. 驗(yàn)算鏈速 v== 與原假設(shè)相符8. 有效拉力 F==375N9. 作用在軸上的載荷 ≈=1375=450N10. 潤(rùn)滑方式 此處宜用滴油潤(rùn)滑=21=21=101節(jié)P=a=112mmF=375N=450N第四章 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案的選擇 驅(qū)動(dòng)方式的比較與選擇 目前對(duì)于機(jī)器人的動(dòng)力系統(tǒng)有多種不同的選擇方案，可以采用電氣驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)等不同的方式。選擇鏈傳動(dòng)的步驟如下所示。在鏈輪材料的選擇上，鏈輪材料應(yīng)保證輪齒有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，故鏈輪齒面一般都經(jīng)過(guò)熱處理，要求達(dá)到一定的硬度要求。由于在鏈傳動(dòng)中，一般鏈輪的壽命遠(yuǎn)大于鏈條的壽命。根據(jù)實(shí)際情況，再者分別考慮帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)，在這里我們選擇的是鏈傳動(dòng)作為傳動(dòng)方式。它具有以下特點(diǎn)：可以得到準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，并可用于較大的中心距；傳動(dòng)效率高，最高可達(dá)98%；不需要張緊力，作用在軸上的載荷較??；容易實(shí)現(xiàn)多軸傳動(dòng)；能在惡劣的環(huán)境（高溫、多灰塵等）下工作；由于瞬時(shí)傳動(dòng)比不等于常數(shù)，所以鏈的瞬時(shí)速度是變化的，故傳動(dòng)平穩(wěn)性較差，速度高時(shí)噪聲較大。它的主要缺點(diǎn)是：傳動(dòng)帶的壽命較短；傳遞相同圓周力時(shí)，外廓尺寸和作用在軸上的載荷比嚙合傳動(dòng)大；帶與帶輪接觸面間有相對(duì)滑動(dòng)，不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。 綜上因素，我們?cè)O(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)軸的大致圖形如下所示： 其主視圖主要尺寸如下圖所示： 鏈傳動(dòng)的選擇在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要通過(guò)中間撓性曳引元件傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，而其傳遞方式的選擇有帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)。22= mm 對(duì)于主框架而言，它的邊長(zhǎng)為323mm。因?yàn)樾D(zhuǎn)軸不僅需要將電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力傳遞到爬桿器擺臂上，而且在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)軸還需要固定在主框架上，使之形成一個(gè)整體。表34 軸的常用材料及其主要力學(xué)性能材料牌號(hào)熱處理毛坯直徑/mm硬度（HBS）抗拉強(qiáng)度屈服強(qiáng)度彎曲疲勞極限剪切疲勞極限備注 MPaQ235—1640—418225174100用于不重要或受力較小的軸Q275—1640—55026522012745正火25≤241600360260150應(yīng)用最為廣泛正火回火≤100170217600300240140100300162217580290235135調(diào)質(zhì)≤20021725565036027015540Cr—25—1000800485280用于載荷較大而無(wú)很大沖擊的重要軸調(diào)質(zhì)≤10024126675055035020010030024126670055034018535SiMn42SiMn—25—900750445255用于較重要的軸，性能接近40Cr調(diào)質(zhì)≤10022928680052035520510030021726975045032018540MnB—25—1000800485280用于較重要的軸，性能接近40Cr調(diào)質(zhì)≤20024128675050033519535CrMo—25—1000850510285調(diào)質(zhì)≤100207269750550350200100300207269700500320185 從這個(gè)表格中我們可以看出軸的一些常用材料及其主要力學(xué)性能，根據(jù)這個(gè)表格，再者考慮我們所需要設(shè)計(jì)的軸，我選擇的材料是45優(yōu)質(zhì)碳素鋼，因?yàn)?5優(yōu)質(zhì)碳素鋼通過(guò)調(diào)質(zhì)和正火等處理，材料力學(xué)性能已經(jīng)得到改善，使得軸具有較高的強(qiáng)度和耐磨性，而且它對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，其機(jī)械加工性好，價(jià)格低廉，市場(chǎng)供應(yīng)充足，取材比較方便。在本課題設(shè)計(jì)中，我們需要采用一傳動(dòng)軸，用來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。 在上述設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，再根據(jù)所設(shè)計(jì)的擺臂的尺寸和簡(jiǎn)單的原則，我所設(shè)計(jì)的主框架的大致圖形如下所示：其具體尺寸大致如下： 在本次主框架的設(shè)計(jì)中，每隔一條邊變?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)長(zhǎng)方形狀小框架，使得主框架方便與擺臂安裝或和旋轉(zhuǎn)軸安裝，而對(duì)于另外的三條邊則可以作為承載所需要承載的物件或機(jī)械等等，使得其能滿足所要求的相關(guān)操作以達(dá)到相關(guān)機(jī)構(gòu)能夠高空作業(yè)。影響整個(gè)爬桿機(jī)器人的精度不僅體現(xiàn)在擺臂上，在主框架的設(shè)計(jì)中也需非常重視，而且就導(dǎo)向裝置而言，其導(dǎo)向精度、剛度和耐磨性等對(duì)爬桿機(jī)器人的精度和其他工作性影響很大，在設(shè)計(jì)時(shí)同樣得時(shí)刻注意。要提高支承剛度，一方面要從支座的結(jié)構(gòu)形狀、底板的連接形式等方面考慮；另一方面，要特別注意提高配合面間的接觸剛度，即保證配合表面的加工精度和表面粗糙度。 （2）提高支承剛度和接觸剛度。為提高剛度，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （1）根據(jù)受力情況，合理選擇框架形狀和輪廓尺寸。變形越小，則剛度越大。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意以下問(wèn)題： 1. 剛度剛度是指機(jī)身在外力作用下抵抗變形的能力。不僅如此，在該軸的兩邊，我們需要設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)使得這個(gè)機(jī)構(gòu)不僅與滾輪有所接觸，而且能夠通過(guò)一些零件固定在主框架上。通過(guò)對(duì)整體形狀的把握，我設(shè)計(jì)一個(gè)直徑為10mm，長(zhǎng)度為110mm的圓柱形材料穿過(guò)滾輪的中心以帶動(dòng)滾輪運(yùn)動(dòng)。下圖為滾輪的一些圖片。首先我們需要選擇與圓柱形立柱接觸的輪的直徑大小、厚度和材料。用作中等強(qiáng)度的零件非常適合。為了得到更好的運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性，桿與桿連接采用打孔定位軸連接，即滿足轉(zhuǎn)動(dòng)即可。此拉伸彈簧的作用：一是拉伸彈簧對(duì)上擺臂提供一個(gè)向下的拉力，對(duì)下擺臂提供一個(gè)向上的拉力，這樣上下兩輪都有一個(gè)對(duì)金屬材質(zhì)圓柱形電桿的正壓力，產(chǎn)生的摩擦力使得爬桿機(jī)器人緊固在桿上；二是彈簧具有活動(dòng)性，當(dāng)圓柱形電桿的直徑不為25cm時(shí)，整個(gè)爬桿機(jī)器人可以通過(guò)對(duì)彈簧的調(diào)節(jié)使得所設(shè)計(jì)的爬桿機(jī)器人能作用于大部分桿上，使其具備很大的實(shí)用性。 在本次設(shè)計(jì)總體方案擺臂部分中，它的簡(jiǎn)體如下，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，通過(guò)鏈傳