【正文】 左輪電機 執(zhí)行電機部分 傳感器部 分 職能軟件部分 輸入輸出部分 畢業(yè)設計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 的原地旋轉(zhuǎn)，由此可以輕松的實現(xiàn)小車坐標不變的 90度和 180度的轉(zhuǎn)彎。當小車前進時，左右兩驅(qū)動輪與前萬向輪形成了三點結(jié)構(gòu)。為了防止小車重心的偏移，后萬向輪起支撐作用。用鋁合金做的車架比塑料車架更加牢固，比鐵制小車更輕便，美觀。 方案 1：采用 24V 蓄電池為系統(tǒng)供電。但是蓄電池的體積過于龐大，在小型電動車上使用極為不方便。 方案 2：采用 2 節(jié) 12V 可充電式鋰電池串聯(lián)共 24V 給直流電機供電，經(jīng)過 7805 的電壓變換后為單片機，傳感器和舵機供電。因此我們放棄了此方案。再用 2 節(jié)鋰電池經(jīng)另一套 7805 電壓變換電路為舵機供電。 綜上考慮，選擇了方案 3。由于本題要實現(xiàn)對路徑的準確定位和精確測量，我們綜合考慮了一下兩種方案。由于其轉(zhuǎn)過的角度可以精確的定位，可以實 現(xiàn)小車前進路程和位置的精確定位。經(jīng)綜合比較考慮，我們放棄了此方案。直流減速電機轉(zhuǎn)動力矩大，體積小，重量輕，裝配簡單，使用方便。 方案 2對小車來說是最佳的選擇。 L298N 是一個具有高電壓大電流 的全橋驅(qū)動芯片，它相應頻率高，一片 L298N 可以分別控制兩個直流電機，而且還帶有控制使能端。 方案 2：對于直流電機用分立元件構(gòu)成驅(qū)動電路。但是這種電路工作性能不夠穩(wěn)定。 輪式機構(gòu) 方案 1：二輪移動機構(gòu)一般驅(qū)動輪與電機直接相連 , 通過對電機的控制改變兩個輪子的速度來達到轉(zhuǎn)向的功能 , 左右車輪處于同一平面內(nèi) , 以此來達到平衡，安裝時要確保兩驅(qū)動輪的軸 線處于同一前后位置上 , 操作起來很容易 , 只要在向驅(qū)動輪安裝架鉆孔時事先做好標記就可以了 。 全方位移動機構(gòu)可以進行任意的定位和定向 , 雖然它可以使機器人更加靈活地運動 , 有著顯著的優(yōu)越性 , 但它同四輪機構(gòu)一樣甚至比四輪機構(gòu)更具復雜性 和難度。當兩后輪驅(qū)動時 , 主動力輪分開置于機體左右兩側(cè) , 支撐點處應用萬向輪 , 但考慮到萬向輪自身存在轉(zhuǎn)彎半徑 , 為了保持在轉(zhuǎn)彎過程中機器人整體的幾何中心不會偏移太大 , 而造成轉(zhuǎn)彎后丟線 , 所以兩個支撐輪的自身摩擦阻尼應該足夠小 , 采用這種轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)后 , 機器人可以做到 0 半徑 (幾何中心不變 ) 的 360 度自由 轉(zhuǎn)向。進行兩輪反向差動轉(zhuǎn)向可以使機器人幾何中心保持不動 , 不會影響轉(zhuǎn)彎后的運動軌跡 , 完全能達到設計要畢業(yè)設計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 求。 最終方案 經(jīng)過反復論證，最終確定了如下的方案 (1)車體用鋁合金車架手工制作。 1/6=,去 l1= 假設機器人的模型為圓柱形， 500179。 500 mm離地間隙初步估計為 50mm 根據(jù) h4 3dV ?? ? ?? ? ? ? 3221 ?????? ? 壁厚 l=1/4inc=179。 設減速電機輸出輪應具有的最高轉(zhuǎn)速為 n (r/min) m i n/ 6015060n rdv ?????? ? 設路面的平均摩擦系數(shù) f=，機器人的最大加速度 2m ax /1 sma ? ，由于路面的摩擦系數(shù)會產(chǎn)生變化及各種原因的影響，設可靠性系數(shù) k= 則有阻力 ? ? ? ? g ????????? 轉(zhuǎn)矩 cmN300212DFTm a x ????? 功率 W60FvPd ?? 畢業(yè)設計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 查表 31 表 31 選取 110ZYT05型號的電動機 減速器的參數(shù)設計 發(fā)動機的轉(zhuǎn)速 min/3000 rna ? 車輪的轉(zhuǎn)速 min/ rn ? 減速系統(tǒng)的總傳動比 00 ??? nni a 選用展開式二級減減速設置，各級傳動比分別為 高速級 ?i 低速級 ?i 電動機輸出的功率，轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速經(jīng)過減速器之后各級數(shù)據(jù)如下表 32 所示 畢業(yè)設計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 表 32 功率 p（ W） 轉(zhuǎn)矩（ N178。 21 ?? HNHN KK 8） 計算接觸疲勞許用應力 取失效率為 1%，安全系數(shù) S=1 ? ? M P 1H limHN1H 1 ???? ?? ? ? M P 2H limHN2H 2 ???? ?? （ 2） 計算 1） 計算小齒輪分度圓直徑 td1 ，代入 ? ?H? 中較小的 ? ? mmZuudkTd Het 323211 ???????????????????????? ?? 2） 計算圓周速度 smnd t / 11 ?? ????? ? 3） 計算齒寬 b mmd td 1 ????? ? 4） 計算齒寬與齒高之比， b/h 模數(shù) 111 ??? zd t 齒高 1 ???? mh 1 0 .6 71 2 .7 5 /1 .2b /h ?? 畢業(yè)設計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 5） 計算載荷系數(shù) 根據(jù) v=2m/s， 7級精度，動載荷系數(shù) ?v ，直齒輪 1k ?? ?? FH k 使用系數(shù) 1kA? ；小齒輪相對支撐對稱布置時， ?? 由 b/h=, ?? ,查得 ?? 故載荷系數(shù) 4 0 ?????? ?? HHvA kkk 6） 按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 mmkkdd tt 3311 ????? 7） 計算模數(shù) mmzdm ??? 按齒根彎曲強度設計 ? ?3 2112m ?????????FSaFadYYzkT ?? 1）差的小齒輪的玩去疲勞強度極限 M P a220M P a260 F E 2F E 1 ?? ?? ；大齒輪 2）彎曲疲勞壽命系數(shù) 。 21 ?? FaFa YY 6） 查取應力校正系數(shù) 。 幾何尺寸計算 （ 1）計算分度圓直徑 mmmz 11 ???? mmmzd ???? （ 2） 計算中心距 mmdda 532 93132 21 ????? （ 3） 計算齒輪寬度 畢業(yè)設計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 mmdb d 131311 ???? ? 取 mmBmmB 15。 21 ?? HNHN KK 16） 計算接觸疲勞許用應力 取失效率為 1%，安全系數(shù) S=1 ? ? M P 1H limHN1H 1 ???? ?? ? ? M P 2H limHN2H 2 ???? ?? （ 4） 計算 8） 計算小齒輪分度圓直徑 td1 ，代入 ? ?H? 中較小的 ? ? mmZuudkTd Het 6 6 8 4 0 323211 ???????????????????????? ?? 9） 計算圓周速度 smnd t / 11 ?? ????? ? 10） 計算齒寬 b mmd td 1 ????? ? 11） 計算齒寬與齒高之比， b/h 模數(shù) 111 ??? zd t 齒高 1 ???? mh ??hb 12） 計算載荷系數(shù) 根據(jù) v=， 7級精度，動載荷系數(shù) ?v ，直齒輪 1k ?? ?? FH k 使用系數(shù) 1kA? ；小齒輪相對支撐對稱布置時， ?? 由 b/h=, ?? ,查得 ?? 故載荷系數(shù) 4 0 ?????? ?? HHvA kkk 13） 按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 畢業(yè)設計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 mmkkdd tt 3311 ????? 14） 計算模數(shù) mmzdm ??? 按齒根彎曲強度設計 ? ?3 2112m ?????????FSaFadYYzkT ?? 1）差的小齒輪的玩去疲勞強度極限 M P a220M P a260 F E 2F E 1 ?? ?? ；大齒輪 2）彎曲疲勞壽命系數(shù) 。 21 ?? FaFa YY 6） 查取應力校正系數(shù) 。 幾何尺寸計算 （ 1）計算分度圓直徑 mmmz 25125d 11 ???? mmmzd 1 1 011 1 022 ???? （ 4） 計算中心距 mmdda 110252 21 ????? （ 5） 計算齒輪寬度 mmdb d 252511 ???? ? 取 mmBmmB 25。20。dmm23l V I I IV I IIVIIIIIIII mm???? ， 由滾動軸承的安裝尺寸， mmdmm IVII I IIIIV 21d。20 ?? ?? 則軸環(huán)處直徑 軸環(huán)寬度 ????? ，取mmhb ， mml VIV 20?? 軸的受力分析如圖 32所示 畢業(yè)設計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 圖 32 t2! FFF NVNV ?? tNV )( N V 21 ???????? ）（ 9 6 F tF N V 11 1 7 . 5 ‵ t1 4 . 5 ??? +=96Ft +（ FtFNV1） =96Ft =103FNV1 FNVQ= FNV2= MR=FNV2178。 mm FNH1+FNH2=Fr178。 96= +() 103FNH1= FNH1= FNH2= MH=y178。 537=178。 mm 221 ???? NM 43222321 )63 ( 76)( NPW TMcd ?? ????? ?? 精確校核疲勞強度 （ 1）判斷危險截面 截面 A,Ⅱ，Ⅲ， B 至受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合說引起的應力集中均將削弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按鈕轉(zhuǎn)強度較為寬裕確定的，所以截面 A,畢業(yè)設計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 Ⅱ，Ⅲ， B均無需校核。截面 V 的應力集中的影響和截面Ⅳ的相近，但截面 V不受扭矩作用，同時軸徑也較大，故不必做強度校核。截面Ⅵ和Ⅶ顯然更不必校核。 （ 2）截面Ⅳ左側(cè) 拉彎截面系數(shù) W==179。 123= mmNMM ????? 7961 截面Ⅳ上彎 T3=637 N178。 M P aM P a 155,275,M P a640 11B ??? ?? ??? 截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù) ?? ??及 因 r/d=。 ?? ?? qq 故有效應力集中系數(shù) )()1(1k )()1(1k ???????? ???????? ??? ??? ??qq 又因為彎曲尺寸系數(shù) ??? ；扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) ??? 軸按磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為 ?? ?? ?? 軸未經(jīng)過表面強化處理，即 1q?? ，得綜合 系數(shù)為 畢業(yè)設計說明書論文 1961