【正文】 工時(shí)的定位精度，影響箱體與機(jī)座總裝時(shí)的接觸剛度和相互位置精度。 前者是武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） ———————————————————————————————————————————— 整體鑄造、整體加工，加工較困難，但裝配精度高；后者可分別制造，便于加工和裝配，但增加了裝配工作量。 鑄件的壁厚如不能一致，容易在冷卻時(shí)因冷卻速度不同而在壁厚處形成縮孔。在中間留有安裝直流電動(dòng)機(jī)的地方，是結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。 箱體材料的選擇 箱體中設(shè)計(jì)的重點(diǎn)有主軸箱的設(shè)計(jì)，主軸箱是用來支承主軸軸承的，其強(qiáng)度要求不高，由于灰口鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性能，切削加工性及良好的耐磨性與消振性，故設(shè)計(jì)中采用珠光體灰口鑄鐵。安全保護(hù)和密封作用，使箱體內(nèi)的零件不受外界環(huán)境的影響，又保護(hù)機(jī)器操作者的人生安全，并有一定的隔振、隔熱和隔音作用。 箱體在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用范圍十分廣泛，箱體起著支承并包容各種傳動(dòng)零件，如齒輪、軸、軸承等，使它們能夠保持正常的運(yùn)動(dòng)關(guān)系和運(yùn)動(dòng)精度。 6 箱體設(shè)計(jì) 四足步行機(jī)器的主要主體和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都在箱體內(nèi)部安裝。 m 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） ———————————————————————————————————————————— 圖 13軸的強(qiáng)度計(jì)算 （ 6） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸 的強(qiáng)度 截面 C當(dāng)量彎矩最大，故截面 C為可能危險(xiǎn)截面。 m4 2 . 9 2 N m3 3 . 4 2 N （ 2） 求軸承的支反力 如圖上所示， ?1l AC=52 mm, ?2l BC=. 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） ———————————————————————————————————————————— 水平面上的支反力 NNll lFF tA 2 ?????? NNNFFF AtB ????? (3)畫彎矩圖 (圖 13b、 c) 截面 C處的彎矩 mNmNlFM AC ??????? ? 4 2 31 垂直面上彎矩為零。 （ 1）帶輪上作用力的大小 轉(zhuǎn)矩 先計(jì)算傳遞到帶輪的功率 1P ,直流電 機(jī)的功率為 KWP ? ,而皮帶輪傳遞效率為 ?? ，由公式知： KWKWPP ???? ? 帶輪直徑為轉(zhuǎn)速為 min501 rn ? 由公式計(jì)算得 mNmNnPT ???????? 31131 圓周力 帶輪dTFt 12? 式中 1T 為上步計(jì)算得到的轉(zhuǎn)矩， 帶輪d 為帶輪的節(jié)圓直徑為 110mm。 （ 4）考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性 考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性，在軸的左端于右端均制成 ??452 倒角；兩端裝軸承處為磨削加工，留有砂輪越程槽；為便于加工，帶輪、兩端的鍵槽布置在同一母線上，并取同一截面尺寸。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） ———————————————————————————————————————————— 第五段是一段過渡軸，考慮到整個(gè)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，定位 20mm。皮帶輪寬度為 有擋圈定位，再加上一段套筒的長度為 16mm，此段軸長為 70mm。 按從左到右的順序來看， mm20? 段的軸上裝軸承，角接觸球軸承 70000型，寬度為 14mm,此段軸長為 14mm。 （ 3）確定各段軸徑和長φ20k6φ22+0.018+0.0022X5 6 61 3 64 02 06 65 2+0.041+0.028φ18 40 φ202 0+0.041+0.028φ1888 66 65 2 圖 12主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 定位軸肩高度按機(jī)械設(shè)計(jì)有關(guān)表格選取，非定位軸肩一般取 1~，所以對(duì)于所有的軸徑，從軸端向右取mmmmmmmmmmmmmm 18202240222022 ??????? ? ??? ??? ??? ??? ??? ?? 對(duì)于軸長，取決于零件的寬度及它們的相對(duì)位置。 （ 2）軸上零件的周向定位 帶輪與軸、軸端與曲柄端的周向定位均采用平鍵連接。 (1)軸上零件的軸向定位 同步帶輪的一段靠軸肩定位，另一端靠套筒定位，裝拆、傳力均較方便；兩端軸承常用統(tǒng)一尺寸，以便于加工、安裝和維修；為便于裝拆軸承，軸承處武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） ———————————————————————————————————————————— 軸肩不宜太高（其高度的最大值可從軸承標(biāo)準(zhǔn)中查得）。 根據(jù)我所需要的功率和相關(guān)數(shù)據(jù)，初步的定出軸端段的軸徑為 mm18? 。主軸的加工工序可設(shè)定為： 下料 —— 打中心孔 —— 粗車 —— 調(diào)質(zhì)處理 —— 精車 —— 圓磨 初估軸徑 零件在軸上的布置方案確定后，可初步估算軸 所需的最小直徑 mind （通常是軸端段），進(jìn)而初步確定階梯軸各段的直徑、長度和配合類型。 主軸的材料和熱處理 選擇軸的材料應(yīng)該考慮下列因素： 、剛度及耐磨性； 方法； ； ； 。 主軸兩端與外面曲柄桿件以固定鉸鏈連接，軸端打出螺紋孔用軸端擋圈固定住曲柄。經(jīng)過仔細(xì)設(shè)計(jì)四足步行機(jī)器的工作特點(diǎn)和載荷分析，主軸組件的布置及機(jī)構(gòu)形式可初步定為： 圖 11 主軸組件的布置圖 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 四足步行機(jī)器的主軸在工作中主要受到的是扭轉(zhuǎn)載荷和彎曲應(yīng)力，同時(shí)受到中等程度得沖擊載荷，對(duì)材料的要求既要有較高的強(qiáng)度，又要有高的塑性，武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） ———————————————————————————————————————————— 同時(shí)還應(yīng)有相當(dāng)高的沖擊韌性與疲勞強(qiáng)度。因此轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)時(shí)，開始只能按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度或經(jīng)驗(yàn)公式估算軸的直徑，然后進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行軸的強(qiáng)度驗(yàn)算。 在轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)中，其特點(diǎn)是不能首先通過精確計(jì)算確定軸的截面尺寸。工作是為了防止同步帶輪側(cè)面脫落，在帶輪不同側(cè)面各裝單擋圈或者軸肩定位。代入計(jì)算可得 Q ?. 帶輪的材料可根據(jù)使用要求和傳遞功率的大小采用鋼 、鑄鐵 、粉末冶金或鑄鋁合金；傳遞功率小的高速帶輪的材料可以采用工程塑料和尼龍。 將各數(shù)據(jù)帶入公式計(jì)算的 smv ? ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足于帶速要求。根據(jù)表上數(shù)據(jù)，22min ?z ，本次設(shè)計(jì)傳動(dòng)比為 1:1，取 2721 ??zz . ?? bbpp pzpzdd 2121 ??? bp 為同步帶的基本參數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)表 82知 bp = 帶入公式計(jì)算得 mmdd pp 11021 ?? 驗(yàn)算帶速 v m ax11100060 vndv p ??? ? 式中個(gè)符號(hào)單位同前。當(dāng)帶速和安裝尺寸允許時(shí)， 1z 應(yīng)盡可能選得多些。 確定計(jì)算功率 CP 的確定方法與普通 V帶相同，即 PKP AC ? 式中 AK 為工況系數(shù)（參考機(jī) 械設(shè)計(jì)表）取為 ， P為傳遞的名義功率 ， 帶入計(jì)算可得 ? 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） ———————————————————————————————————————————— 選擇同步帶型號(hào) 根據(jù)計(jì)算功率 CP 和小帶輪轉(zhuǎn)速 1n ，由機(jī)械設(shè)計(jì)參考圖例選擇帶型為 H性。因此同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則是帶在不打滑的情況下具有較高的抗拉強(qiáng)度，保證承載繩不被拉斷。主軸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為 50r/min.，據(jù)此可以選出所需直流減速伺服電機(jī)，經(jīng)查閱資料，選取直流電機(jī) J110SZ(ZYT)PX，減速比為60，輸出軸轉(zhuǎn)速為 3000r/min，功率為 ,能夠滿足需求。如下圖所示的車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)所示： 圖 7車輪聯(lián)動(dòng)消除四點(diǎn)機(jī)構(gòu) 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） ———————————————————————————————————————————— 步態(tài)分析 經(jīng)過使用作圖法作出四桿機(jī)構(gòu)的尺寸與軌跡曲線之后，得到前后腿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性。對(duì)于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器，可以利用從動(dòng)件的慣性來通過死點(diǎn)位置。因此，機(jī)構(gòu)在此位置是，無論驅(qū)動(dòng)力多大，也不能使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)的此種位置稱為死點(diǎn)位置。 在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)機(jī)構(gòu)曲柄與連桿在一條直線上，出現(xiàn)了傳動(dòng)角 ??0?的情況。當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其傳動(dòng)角的大小是變化的，為保證機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)良好，設(shè)計(jì)時(shí)通常應(yīng)該使最小傳動(dòng)角 ??40min? 。參考圖三上面的標(biāo)注，尺寸如下 : A1 B1 =B1 C =B1 M1 =A2 B2 =B2 C =B2 M2 =A3 B3 =B3 C1 = 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） ———————————————————————————————————————————— B3 M3 =A4 B4 =B4 C1 =B4 M4 =500 mm A1 c/ =A2 c/ =A3 c/1 =A4 c/1 = C c/ =C1 c/1 = A2 A4 =A1 A3 =c/ c/1 =317mm 最小傳動(dòng)角計(jì)算 根據(jù)上述的傳動(dòng)角的計(jì)算方式，當(dāng)曲柄 AB轉(zhuǎn)到機(jī)架 AD重疊共線和拉直共線兩位置時(shí)，即出現(xiàn)極值。在這么短的時(shí)間內(nèi)要完 成這種設(shè)計(jì)只有使用作圖法來進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。為此，從仿生學(xué)的角度給出足部理想軌跡的要求： ，以避免產(chǎn)生無效的軌跡曲線； ，以避免機(jī)構(gòu)的重心產(chǎn)生起伏； ，以提高機(jī)構(gòu)跨越障礙的能力； ，以增加機(jī)構(gòu)跨步的前進(jìn)距離。根據(jù)生物學(xué)上的定義，動(dòng)物在行進(jìn)時(shí)其腿部花在支撐段的時(shí)間要占到一半以上，目的是加強(qiáng)在行進(jìn)過程中的穩(wěn)定度。而動(dòng)物在行進(jìn)的過程中，根據(jù)其所需完成的動(dòng)作可分為支撐于跨越，故將其足部軌武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） ———————————————————————————————————————————— 跡曲線分為支撐段和跨越段（如圖 6）。 軌跡設(shè)計(jì) 足部軌跡是指動(dòng)物在行進(jìn)的過程中，完成一個(gè)循環(huán)動(dòng)作的足部所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)軌跡。 。、 C連線的兩側(cè)，則 =180176。、 C連線的同一側(cè)，則當(dāng) =0176。因此設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)時(shí)有必要檢驗(yàn) 值。傳動(dòng)角越大則機(jī)械效率越高，動(dòng)力傳動(dòng)中一般要求傳動(dòng)角最小值 應(yīng)大于 40176。 壓力角和傳動(dòng)角 作用力和力作用點(diǎn)運(yùn)動(dòng)線速度方向之間所夾的銳角稱為壓力角，常用 表示；壓力角的余角稱為傳動(dòng)角，常用 表示。但由于最小傳動(dòng)角的限制，實(shí)用中 K小于等于 。 ② 因?yàn)?是銳角，即 小于等于 90176。我們把搖桿處于兩極限位置時(shí)連桿對(duì)應(yīng)位置所夾的銳角稱為極位夾角，用 表示。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） ———————————————————————————————————————————— 圖 5曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 急回特性常用行程速 比系數(shù) K（搖桿反、正行程平均速度之比）來度量。 急回運(yùn)動(dòng)特性和行程速比 K 當(dāng)曲柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿作變速擺動(dòng)，而且往復(fù)擺動(dòng)的平均速度是不同的。若 最短桿為機(jī)架，則的雙曲柄機(jī)構(gòu)；若最短桿的任一相鄰的構(gòu)件為機(jī)架，則的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；若取最短桿位機(jī)架，則得雙搖桿機(jī)構(gòu)。 我們都知道，曲柄存在的條件是 :； 長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和。 3 四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)理論知識(shí) 曲柄存在條件 在工程實(shí)際中，對(duì)機(jī)構(gòu)提出了各種各樣的運(yùn)動(dòng)要求，而能否滿足這些要求取決于機(jī)構(gòu)本身的屬性。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)根據(jù)具體的要求轉(zhuǎn)速和桿件尺寸可以確定，由于四根軸之間通過桿結(jié)構(gòu)連接在一起，因此可以將所有的驅(qū)動(dòng) 力都加在一根軸上，其他的軸均是從動(dòng)軸看，簡化設(shè)計(jì)。如下圖所示 圖 4 運(yùn)動(dòng)軌跡 本設(shè)計(jì)通過裝在箱體內(nèi)部的直流減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由于對(duì)角線一致原則，若兩側(cè)各使用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，則可能造成步態(tài)的沖突、干涉。同時(shí)另一對(duì)足相應(yīng)的處于直線段的上方實(shí)現(xiàn)邁足運(yùn)動(dòng)。而每一對(duì)足的運(yùn)動(dòng)軌跡都是有一條弧線和一段直線段組成的。 方案的選定 先 介紹一下這個(gè)方案的基本原理。第二種方案結(jié)構(gòu)簡單輕巧，但是其運(yùn)動(dòng)明顯存在不夠穩(wěn)定的缺點(diǎn)，體積太小難以勝任運(yùn)載的要求。是仿生技術(shù)以及計(jì)算機(jī)仿真的精密結(jié)果。 主要應(yīng)用的理論知識(shí)有：機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、機(jī)電一體化、機(jī)電傳動(dòng)控制等等。而在明確了自己的方案之后尺寸設(shè)計(jì)過程是難點(diǎn)，因?yàn)橐郧八臈U機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)我們學(xué)習(xí)的不是很深刻，參考了很多這方面的書籍。即先確定四足步行機(jī)器的方案原理。 撰寫設(shè)計(jì)說明書，字?jǐn)?shù)一萬字以上； 英文翻譯５千漢字以上。 對(duì)主要零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，畫零件圖 。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） ———————————————————————————————————————————— 本文主要的研究工作 作為一個(gè)簡單的四足步行機(jī)器的設(shè)計(jì)，我的主要工作就是設(shè)計(jì)出整個(gè)四足步行機(jī)器的主體結(jié)構(gòu)，成為各種危險(xiǎn)環(huán)境中的一個(gè)好工具。 二：對(duì)于四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和研究有了比較深的了解，汲取了比較多的前