【正文】 采用反裝形式，用軸肩定位，軸肩高度。取軸端倒角245，各軸間圓角半徑見(jiàn)圖。圖41軸的彎矩扭矩圖圓周力：==2270/5=108N徑向力：==108tan=法向力：=/cos=水平支反力為：，垂直反力：當(dāng)量彎矩為：垂直面內(nèi)=320Nmm，=15Nmm水平面內(nèi)總彎矩為：==401Nmm，==243Nmm軸受轉(zhuǎn)矩為：T=9549/n=9549最后按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度：進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，根據(jù)以上數(shù)據(jù)及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，故取，軸的計(jì)算應(yīng)力所以滿(mǎn)足=70Mpa的條件，故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定裕量。5 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)由電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力，需要通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞到機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)的后輪上，以便驅(qū)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)?？梢?jiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)是整個(gè)移動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)是運(yùn)動(dòng)功能的紐帶和關(guān)鍵。便攜式機(jī)器人按移動(dòng)方式分主要有輪式、履帶式、腿足式三種，另外還有步進(jìn)移動(dòng)式、蠕動(dòng)式、混合移動(dòng)式、蛇行移動(dòng)式等。輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)在救災(zāi)機(jī)器人中是最為普通的運(yùn)動(dòng)方式，輪式機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)普遍具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)速度快、能源利用率高的、機(jī)動(dòng)性好強(qiáng)的特點(diǎn)，同時(shí)具有自重輕、不損壞路面、作業(yè)循環(huán)時(shí)間短和工作效率高等優(yōu)勢(shì)?？刂频慕嵌瓤矗幊毯?jiǎn)單并有較高的可靠性，每個(gè)輪子都可以獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。與履帶式移動(dòng)機(jī)器人相比，當(dāng)跨越不平坦地形時(shí)，輪式機(jī)器人有著固有的不足，限制了其運(yùn)動(dòng)能力，其穩(wěn)定性和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性完全依賴(lài)于環(huán)境本身的狀況，對(duì)于進(jìn)入復(fù)雜的環(huán)境完成既定任務(wù)存在嚴(yán)重的困難。輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)按輪的數(shù)量可分為2輪、3輪、4輪、6輪、8輪。該結(jié)構(gòu)存在著一定的局限性，只能在相對(duì)平坦、表面較硬的路面上行駛，如遇到軟性地面(如沼澤、草地、雪地、沙地等)容易打滑、沉陷，但可根據(jù)具體地面環(huán)境采用一些預(yù)防措施來(lái)緩解該類(lèi)情況的出現(xiàn)，如采用不同種類(lèi)的款式輪胎以提高其越野能力，象沙漠車(chē)輛、山地車(chē)輛等，其各種結(jié)構(gòu)如圖51所示。圖51輪式移動(dòng)裝置示意圖腿足式移動(dòng)機(jī)構(gòu)分2腿、4腿、6腿、8腿等形式。腿式移動(dòng)機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)有：(1)腿式機(jī)器人的地形適應(yīng)能力強(qiáng)。腿式機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡由一系列離散點(diǎn)組成，崎嶇地形可以給這些離散點(diǎn)提供支撐，使機(jī)器人平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)；而輪式和履帶式機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)是連續(xù)規(guī)跡，有些起伏較大的地形則不支持這種連續(xù)運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)而限制了該類(lèi)機(jī)器人活動(dòng)范圍。(2)腿式機(jī)器人的腿部具有多個(gè)自由度，運(yùn)動(dòng)更具有靈活性，通過(guò)調(diào)節(jié)腿的長(zhǎng)度可以控制機(jī)器人重心位置，因此不易翻倒，穩(wěn)定性更高；(3)腿式機(jī)器人的身體與地面分離，這種機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)在于機(jī)器人身體可以平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng)而不必考慮地面的租糙程度和腿的放位置，8腿移動(dòng)機(jī)器人如圖22所示，特點(diǎn)是穩(wěn)定性好，越野能力強(qiáng)。腿式移動(dòng)機(jī)構(gòu)缺點(diǎn)有：該類(lèi)機(jī)器人的移動(dòng)速度慢，機(jī)動(dòng)性較差．因此機(jī)器人的負(fù)載不能太重；腿式機(jī)器入對(duì)地面適應(yīng)性和運(yùn)動(dòng)靈活性需要進(jìn)一步提高；腿式機(jī)器人控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，控制方法還有待完善；該機(jī)構(gòu)未進(jìn)入實(shí)用化階段。 圖52八腿機(jī)器人 圖53六履機(jī)器人履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)分為l條履帶、2條履帶(履帶可車(chē)體左右布置或者車(chē)體前后布置)、3條履帶、4條履帶．6條履帶，移動(dòng)方式優(yōu)點(diǎn)在于機(jī)動(dòng)性能好、越野性能強(qiáng)，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大、摩擦阻力大，機(jī)械效率低，在自身重量比較大的情況下會(huì)對(duì)路面產(chǎn)生一定的破壞。履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)比較輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)撐面積大、接地比壓小、滾動(dòng)阻尼小、通過(guò)性比較好；(2)越野機(jī)動(dòng)往能好，爬坡越溝等性能均優(yōu)于輪式結(jié)構(gòu)；(3)履帶支撐面上有履齒不打滑，牽引附著性能好；(4)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜重量大，運(yùn)動(dòng)慣性大，減震功能差，零件易損壞。六履帶機(jī)器人如圖23所示，車(chē)體前后各有一對(duì)履帶鰭，可以輔助翻越障礙，運(yùn)動(dòng)十分靈活。、腿式移動(dòng)機(jī)構(gòu)特點(diǎn)履腿復(fù)合移動(dòng)機(jī)構(gòu)綜合了履帶式和腿式兩種移動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，在地面適應(yīng)性能、越障性能方面有良好表現(xiàn)。履帶移動(dòng)機(jī)構(gòu)地面適應(yīng)性能好，在復(fù)雜的野外環(huán)境中能通過(guò)各種崎嶇路面，它的活動(dòng)范圍廣，性能可靠，使用壽命長(zhǎng)，輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)無(wú)法與其比擬，適合作為機(jī)器人的推進(jìn)系統(tǒng)；傳統(tǒng)履帶移動(dòng)機(jī)構(gòu)往往是兩條履帶與車(chē)身相對(duì)固定，很大程度上限制了機(jī)器人地形適應(yīng)能力(此時(shí)機(jī)器人履帶高度和長(zhǎng)度直接決定了機(jī)器人越障、跨溝等性能)，為了解決該問(wèn)題履式移動(dòng)系統(tǒng)中引入了關(guān)節(jié)履帶機(jī)構(gòu)，兩條履帶不再相對(duì)車(chē)體固定而是能繞車(chē)身轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣能大大提高機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)能力，但履、腿復(fù)合機(jī)構(gòu)本身存在著一定的不足如結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)控制困難等。、履、腿式移動(dòng)機(jī)構(gòu)性能比較車(chē)輪式，履帶式、腿足式移動(dòng)系統(tǒng)性能比較見(jiàn)表51所示：表51典型移動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能對(duì)比表移動(dòng)方式輪式履帶式腿式移動(dòng)速度快較快慢越障能力差一般好復(fù)雜程度簡(jiǎn)單一般復(fù)雜能耗量小較小大控制難易易一般復(fù)雜救災(zāi)機(jī)器人主要是在復(fù)雜地況上工作，路況干擾大，在井下一般發(fā)生災(zāi)難后道路損壞嚴(yán)重，不可預(yù)測(cè)的情況多，所以救災(zāi)機(jī)器人在井下救災(zāi)工作時(shí)速度要求較低，而在路面上移動(dòng)速度較高。所以救災(zāi)機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)既要保證救災(zāi)機(jī)器人在較理想路況上具有較高的移動(dòng)速度，又要保證其在復(fù)雜路況地面上具有較好的越障和爬坡能力。綜上所述，通過(guò)對(duì)救災(zāi)機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能的分析和其作業(yè)環(huán)境的特點(diǎn)，本研究的的救災(zāi)機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)采用了履帶式。如圖54所示，這種機(jī)構(gòu)中的移動(dòng)履帶的作用，在復(fù)雜環(huán)境中起傳遞動(dòng)力作用。后移動(dòng)輪為主動(dòng)輪，前移動(dòng)輪為從動(dòng)輪，二者通過(guò)移動(dòng)履帶來(lái)傳遞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)同運(yùn)動(dòng)。圖54輪履復(fù)合式移動(dòng)機(jī)構(gòu)根據(jù)井下環(huán)境對(duì)機(jī)器人的要求，主要設(shè)計(jì)性能參數(shù)如下：救災(zāi)機(jī)器人最大移動(dòng)速度不大于120m/min，垂直越障高度不大于300mm，直接跨越溝壑寬度小于250mm，最大爬坡角度30176。，總體尺寸（履帶自然伸展?fàn)顟B(tài)）小于760mm500mm160mm。本研究所設(shè)計(jì)的救災(zāi)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)部分結(jié)構(gòu)如圖55所示，該機(jī)構(gòu)主要包括四部分組成，減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、后輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)及輪履運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。圖55搜救機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖工作方式是主驅(qū)動(dòng)電機(jī)由減速器降速后，輸出大轉(zhuǎn)矩和低速，通過(guò)聯(lián)軸器傳送給驅(qū)動(dòng)后橋，由后軸帶動(dòng)履帶運(yùn)行。減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器的降速，以實(shí)現(xiàn)增大轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)調(diào)速，減速器是行星輪減速器，電動(dòng)機(jī)安裝在減速器旁，通過(guò)直齒輪改變軸的方向，輸出后軸轉(zhuǎn)矩，為機(jī)器人提供主要?jiǎng)恿?。后軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)后軸位于傳動(dòng)系的末端。其基本功用是增扭、降速和改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，即增大由傳動(dòng)軸或直接從變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，并將轉(zhuǎn)矩合理的分配給左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)機(jī)器人在行駛過(guò)程中，經(jīng)常需要改變行駛方向，本機(jī)構(gòu)是通過(guò)兩個(gè)電機(jī)的差速比來(lái)實(shí)現(xiàn)的。履帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)其動(dòng)力部分采用電機(jī)，通過(guò)齒輪副降速后帶動(dòng)低速軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，軸與履帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)連接，從而使履帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)各自繞前后軸的中心線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人不同角度的爬坡和越障能力。所設(shè)計(jì)的機(jī)器人采用的是履帶式運(yùn)動(dòng)。由于在考慮履帶裝置設(shè)計(jì)時(shí)，基于標(biāo)準(zhǔn)化的思考，我們選擇了梯形雙面齒同步帶作為設(shè)計(jì)履帶，梯形雙面齒同步帶傳動(dòng)具有帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。同步帶傳動(dòng)由于帶與帶輪是靠嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，故帶與帶輪間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。同步帶通常以氯丁橡膠為材料，這種帶薄而且輕，故可用于較高速度。傳動(dòng)時(shí)的線(xiàn)速度可達(dá)50m/s，傳動(dòng)比可達(dá)10，效率可達(dá)98％。傳動(dòng)噪音比帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)小，耐磨性好，不需油潤(rùn)滑，壽命比摩擦帶長(zhǎng)。因?yàn)橥綆鲃?dòng)具有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，無(wú)滑差，可獲得恒定的速比，傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸振，噪音小，傳動(dòng)比范圍大等優(yōu)點(diǎn)，所以傳遞功率可以從幾瓦到百千瓦。傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，適宜于多軸傳動(dòng)，無(wú)污染，因此可在不允許有污染和工作環(huán)境較為惡劣的場(chǎng)所下正常工作。從以上對(duì)同步帶性能的分析中可以得出結(jié)論，選用梯形雙面齒同步帶作為移動(dòng)裝置設(shè)計(jì)履帶能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)性能及工作的環(huán)境條件要求。由已知后軸輸出功率為(即）；由已知設(shè)計(jì)裝置移動(dòng)速度，根據(jù)公式，可得主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速，預(yù)先設(shè)計(jì)履帶主動(dòng)輪直徑=160mm，履帶從動(dòng)輪直徑=160mm，由公式，可得=120r/min.。故可以得到設(shè)計(jì)的已知條件如下：（1）傳遞名義功率.（2）主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速.（3）從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速（4）中心距.式中K載荷修正系數(shù)（有工作機(jī)性能和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間查表52可以得到）表52修正載荷系數(shù)K工作機(jī)運(yùn)行時(shí)間（小時(shí)/日）3~58~1016~24計(jì)算機(jī)，醫(yī)療機(jī)縫紉機(jī)，辦公機(jī)械輕傳送機(jī)，包裝機(jī)攪拌機(jī)，造紙機(jī)印刷機(jī)，圓形帶鋸由設(shè)計(jì)功率==120r/min，考慮到可以用雙面交錯(cuò)梯狀齒形同步帶作為履帶使用，由圖61查得型號(hào)選用XH型，對(duì)應(yīng)節(jié)距=，圖62為雙面交錯(cuò)梯狀齒形同步帶的結(jié)構(gòu)圖，雙面齒同步帶的節(jié)距和齒形等同與單面齒同步帶的齒形和節(jié)距，圖A為DA型雙面齒同步帶，其兩面帶齒呈對(duì)稱(chēng)排列，圖B為DB型雙面齒同步帶，其兩面帶齒呈交錯(cuò)位置排列，本裝置設(shè)計(jì)履帶選擇DB型。XH型同步帶=，=。圖56梯形齒同步帶，輪選型圖 圖57梯形齒形狀圖為了增大摩擦力，應(yīng)考慮增大履帶與接觸地面的有效接觸面積，所以履帶離地面的高度不易過(guò)大，故取履帶主動(dòng)輪直徑=160mm，履帶從動(dòng)輪直徑=160mm。查表53，選擇履帶主動(dòng)輪型號(hào)為23XH，履帶從動(dòng)輪型號(hào)為23XH，就近圓整帶輪直徑，查得履帶主動(dòng)輪直徑=，履帶從動(dòng)輪直徑=。表53XH型同步輪尺寸表（節(jié)距=）規(guī)格齒數(shù)節(jié)徑d外徑do檔邊直徑df檔邊內(nèi)徑db檔邊厚度h22XH2216713823XH2317414524XH2418115225XH2518815926XH2619516627XH2720217328XH28209180確定中心距，中心距大，可以增加帶輪的包角，減少單位時(shí)間內(nèi)帶的循環(huán)次數(shù)，有利于提高帶的壽命，但是中心距過(guò)大，則會(huì)加劇帶的波動(dòng)，降低帶的傳動(dòng)平穩(wěn)性，同時(shí)增大帶傳動(dòng)的整體尺寸，中心距過(guò)小，則有相反的利弊，取帶傳動(dòng)的中心距為由=，=由于搜救機(jī)器人工作的環(huán)境限制，所設(shè)計(jì)的尺寸不宜過(guò)大，選擇中心距的尺寸偏小，初選取=400mm。根據(jù)帶傳動(dòng)總體尺寸和中心距的要求，帶的節(jié)線(xiàn)長(zhǎng)度可由帶圍繞兩帶輪的周長(zhǎng)來(lái)計(jì)算，根據(jù)下式求得：代入=400mm，=，=，根據(jù)表54就近圓整=，同步帶齒數(shù)為64。表54：XH型同步帶節(jié)線(xiàn)型號(hào)XH型（節(jié)距=）規(guī)格節(jié)線(xiàn)長(zhǎng)mm 齒數(shù)463XH53508XH58560XH64570XH65580XH66630XH72700XH80735XH84752XH86770XH88（1）計(jì)算所選用型號(hào)同步帶的基準(zhǔn)額定功率（kw）式中許用工作拉力，查表64得=單位長(zhǎng)度質(zhì)量，查表64得=線(xiàn)速度m/s表55七種同步帶型號(hào)的主要參數(shù) 帶型號(hào)節(jié)距基準(zhǔn)寬拉力質(zhì)量G帶寬MXL，XXL31，XL，L，H，XH，XXH，求解線(xiàn)速度：由已知條件主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速=1220r/min.帶入上式得（2）計(jì)算主動(dòng)輪嚙合齒數(shù)（66）（3）確定實(shí)際所需帶寬（67）式中帶所傳遞的功率kw=嚙合系數(shù)，因6，故=1.所以將其取為標(biāo)準(zhǔn)值 額定功率大于設(shè)計(jì)功率，則帶的傳動(dòng)能力已足夠，所選參數(shù)合理。表56同步帶的物理機(jī)械性能項(xiàng)目梯形齒XHLHXHXXH拉伸強(qiáng)度80120270380450參考力伸長(zhǎng)率參考力N6090220300360伸長(zhǎng)40硬度755包布粘合強(qiáng)度581012芯繩粘合強(qiáng)度2003806008001500齒體剪切強(qiáng)度5060707590為了減輕履帶驅(qū)動(dòng)裝置的重量，可以選擇硬鋁合金作為履帶主，從動(dòng)輪的材料，硬鋁合金主要是加入銅，鎂，錳元素