管道機(jī)器人機(jī)械行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計機(jī)械設(shè)計畢業(yè)論文-閱讀頁
2024-11-21 14:10本頁面
【正文】 延長鏈條的使用壽命，盡量選用較小節(jié)距的單排鏈。其可傳遞的功率與轉(zhuǎn)速為 P= , n=200r/min ，能滿足傳動功率的要求。 Pc= 鏈傳動中心距和鏈節(jié)數(shù) 若鏈傳動的中心距過小，鏈速不變時，在單位時間內(nèi)鏈條繞轉(zhuǎn)次數(shù)增多，鏈條曲伸次數(shù)和應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 增多，因而加劇了鏈的磨損和疲勞。推薦的最適宜中心距為 ? ?a= 3050 p 。的限制，通常?。? 傳動比 i4 時， min 1a = (i+1)p 初選中心距為 0a =22p=132mm 鏈節(jié)數(shù) Lp 與中心距關(guān)系為 : 20 2 1 2 102 6 5 . 122a z z z z pLp pa?????? ? ? ????? （ 21） 圓整取偶數(shù) Lp=66 節(jié) 理論中心距 a： 221 2 1 2 2 18 1 3 4 .8 m m4 2 2 2z z z z z zpa L p L p ???? ? ?? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??? （ 22） 中心距減小量 a? ： a = 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4 a = 0 . 2 7 0 . 5 4 m m? （ ） （ 23） 實際中心距 a = a a = 1 3 4 .3 1 3 4 .5 m m?， ,因中心距不可調(diào)整且沒有張緊裝置，故取 13 鏈條傳動速度 11 17 75 /60 1000 60 1000z n pv m s??? ? ??? （ 24） 計算滾子鏈鏈輪的主要尺寸： （ 1）小鏈輪： 分度圓直徑 d： 132. 65m m180sin pdz??? ， 取 （ 25） 齒頂圓直徑 ad ： 180( 0 .5 4 c o t ) 3 5 .3 m madp z ?? ? ? （ 26） 齒根圓直徑 fd ： f1d =dd = ， 其中 1d 為滾子鏈的滾子外徑， 1d=4mm （ 27） 分度圓弦齒高 ah ： ah == m （ 28） 齒側(cè)凸緣直徑 gd ： 2180c ot p h m mz ?? ? ? ? ? （ 29） 其中： 2h 為滾子鏈內(nèi)鏈板高度， 2h =5mm 齒寬 fb ： f1b = = m ， 其中， 1b 為內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬， 1b = （ 210） （ 2）大鏈輪尺寸： 分度圓直徑 d： 1 pd m mz??? ，取 48mm （ 211） 齒頂圓直徑 da： 180( 0. 54 c ot ) 50 .7ad p m mz ?? ? ? ，取 50mm （ 212） 齒根圓直徑 fd ： f1d =dd =45mm （ 213） 14 分度圓弦齒高 ah ： ah == m （ 214） 鏈輪結(jié)構(gòu)尺寸： 大鏈輪和小鏈輪的尺寸較小，所以均制成整體式鏈輪，主要結(jié)構(gòu)尺寸如下表 2： 表 2 鏈輪結(jié)構(gòu)尺 寸 軸孔直徑 dk (mm) 輪轂厚度 h（ mm） 輪轂直徑 dh (mm) 輪轂長度l(mm) 齒寬 df （ mm） 小鏈輪 14 5 24 13 大鏈輪 20 8 36 23 15 3 管道機(jī)器人穩(wěn)定性設(shè)計 管道機(jī)器人的履足擺動機(jī)構(gòu) 為了使機(jī)器人與管道接觸的更加緊密，解決履帶與管道之間的點(diǎn)、線接觸不良的狀況，使機(jī)器人的拖動力更容易保證，故設(shè)計了履足擺動機(jī)構(gòu)。柔性擺動機(jī)構(gòu)可自適應(yīng)管徑的變化， 可避免機(jī)器人自身發(fā)生卡住或不可回復(fù)現(xiàn)象。 [22] 其它資料的設(shè)計中有兩種設(shè)計： 第一種，柔性擺動機(jī)構(gòu)。彈簧總是處于壓緊狀態(tài)，只是根據(jù)路面情況，自動調(diào)節(jié)壓緊的程度。 圖 10 柔性擺動機(jī)構(gòu) 第二種，剛性擺動機(jī)構(gòu)。的擺動范圍。但其缺點(diǎn)是調(diào)節(jié)比較麻煩，而且兩個履帶的角度不易保持一致，重心不穩(wěn)；制造起來比較困難，需要銑出一個帶有 30176。 16 圖 11 剛性擺動機(jī)構(gòu) 以上兩種設(shè)計都存在自身的不足。 本機(jī)構(gòu)設(shè)計為手動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，只需要調(diào)節(jié)旋緊螺母的高度，就可調(diào)節(jié)履足之間的夾角，應(yīng)用起來較為靈活，方 便；而且制造起來很簡單，工序也簡化的多。當(dāng)旋緊螺母向下移動時，履足間的角度變小。 17 圖 13 擺動機(jī)構(gòu)旋緊螺母在下端時 管道機(jī)器人運(yùn)動穩(wěn)定于管道大小自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 為了使機(jī)器人運(yùn)動不傾覆且平穩(wěn)，提高機(jī)器人的管道適應(yīng)性，特設(shè)計了該機(jī)構(gòu)。滑塊與軸套結(jié)構(gòu)相似，周向固定不能轉(zhuǎn)動 ，當(dāng)滑塊克服彈簧的壓緊力時，彈簧被壓縮，滑塊可以在絲桿軸上滑動。該裝置安裝彈簧的好處，當(dāng)行走機(jī)構(gòu)受到管道空間的約束，徑向發(fā)生微小變化時，在主動徑向調(diào)節(jié)來不及響應(yīng)時，連桿系統(tǒng)可以帶動推桿壓縮彈簧，來抵消管徑變化，且有緩沖的作用，使行走機(jī)構(gòu)在徑向且有一定的柔性。 履帶 驅(qū)動裝置初步設(shè)計： 圖 16 履帶驅(qū)動裝置示意圖 整體機(jī)構(gòu)放置初步設(shè)計 圖 17 為機(jī)械行走機(jī)構(gòu)的側(cè)面圖： 圖 17 行走機(jī)構(gòu)側(cè)面圖 機(jī)械裝置的長度大約在 500530 之間，高度在 450500 之間。 21 5 管道機(jī)器人運(yùn)動力分析 管道機(jī)器人拖纜力理論方法計算分析 拖纜作業(yè)的管道機(jī)器人在作業(yè)過程中需要提供額外的拖纜力，拖纜力的大小將直接影響機(jī)器人的最大作業(yè)距離。為此，需要對機(jī)器人的拖纜力進(jìn)行理論計算。 (2) 電纜為理想的柔韌體，在運(yùn)動時無軸向伸長，且在入口及出口處，電纜與管壁光滑接觸。 如圖下圖所示， v 為電纜的運(yùn)動方向， f 為電纜與管中積物的滑動摩擦系數(shù)，ρ為單位長度電纜線的重量，電纜長度為 L，在電纜上任取一長度為 dl 的單元段進(jìn)行分析。首先要克服行動裝置內(nèi)阻力 Fwi ，才能克服外阻力 F wa 提供推進(jìn)力，即可傳遞的牽引力。 履帶一方面需承受地面的支撐，另一方面要承受傳 動和制動時的水平力。附著力 FZ 由一個摩擦分力和一個剪切分力組成，由此可得出： Z R GF gF F F?? ? ?摩 擦 剪 切 （ 59） 這里的 R? 是附著系數(shù)，通過實驗取得， GF 是重力。由此可知，履帶 23 附著力受到下列因素影響： （ 1）履帶材料和結(jié)構(gòu)型式（如平板履 帶等）。 （ 3）履帶著地長 /寬之比。 管道機(jī)器人牽引力分析 履帶牽引力可以分為履帶內(nèi)牽引力和履帶外牽引力。為了預(yù)防履帶出軌，履帶必須預(yù)加張緊力。通過履帶擺動機(jī)構(gòu)擺動和自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使得機(jī) 器人能夠適應(yīng)不同管徑的管道，彌補(bǔ)了履帶不能很好適應(yīng)圓管的缺陷。 1 參 考 文 獻(xiàn) [1]蔡鶴皋 .機(jī)器人將是 21世紀(jì)技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn) [M].中國機(jī)械工程 ,2020,11(12)： 5860 [2]蔡自興 .機(jī)器人學(xué)的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略 [J].中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報 ,2020,31(專輯 )： 1 [3]蔡自興 .機(jī)器人學(xué) [M].北京：清華大學(xué)出版社， 2020. [4] Schempf H,Mutschler E ,ChemelB .Evolution of Urban Robotic System Developments[D].In IEEE/ ASME Intenrational Conference on Advanced Intelligent Mechatronics,2020:1923 [5]Myers Use of Wlaking amp。導(dǎo)師對于科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識、誨人不倦的精神和作風(fēng)給學(xué)生留下了深刻的印象，使學(xué)生終身受益無窮。 在論文完成過程中，作者得 到了 老師 的耐心指教和無私幫助，為課題研究提出了切實中肯的意見和建議，為此向各位老師表達(dá)誠摯的謝意。 2020 年 8 月 15 日
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