大型六邊形滾動機(jī)器人設(shè)計與研究設(shè)計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】

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購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 大型六邊形滾動機(jī)器人的設(shè)計與研究 學(xué) 號： 姓 名： 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 系 別： 機(jī)械工程系 指導(dǎo)教師： 師 教授 二○一五年五月 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 i 摘 要 機(jī)器人是一個國家的重要產(chǎn)業(yè)，機(jī)器人的發(fā)展無時不刻都在影響著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類的進(jìn)步離不開機(jī)器人的發(fā)展。在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大環(huán)境下，中國各個行業(yè)被其他國家的先進(jìn)技術(shù)影響的同時，越來越多的外國企業(yè)和品牌傳播到中國已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。在新的市場需求的推動下，對大型六邊形滾 動機(jī)器人進(jìn)行改良和優(yōu)化是當(dāng)務(wù)之急。有大型機(jī)器人生產(chǎn)制造企業(yè)對設(shè)備的安全指標(biāo)的有著一定生產(chǎn)的嚴(yán)格要求。在生產(chǎn)設(shè)備的企業(yè)，充分考慮到在設(shè)備運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問題，從而減少噪聲污染引起的振動或不當(dāng)操作設(shè)備的現(xiàn)象等。國內(nèi) 大型六邊形滾動機(jī)器人 設(shè)備的研發(fā)及制造要與全球號召的高效經(jīng)濟(jì)、安全穩(wěn)定主題保持一致。大型六邊形滾動機(jī)器人的發(fā)展與人類社會的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的水平密切相關(guān)。 本畢業(yè)設(shè)計的目標(biāo)是設(shè)計一種 大型六邊形滾動 機(jī)構(gòu) ， 該機(jī)構(gòu) 尺寸為大型，由六個 長度相等的連桿首尾通過轉(zhuǎn)動副連接而成，通過控制交錯的 3 個轉(zhuǎn)動副，可以實(shí)現(xiàn)幾何變形，如三角形、四邊形、五邊形、六邊形，也可以實(shí)現(xiàn)滾動移動的步態(tài)，控制部分舵機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，該機(jī)器人利用人體操作實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動的控制。采用六桿機(jī)構(gòu)作為設(shè)計基礎(chǔ) ， 通過 機(jī)構(gòu) 設(shè)計與仿真設(shè)計 實(shí)現(xiàn) 滾動功能 。 關(guān)鍵詞： 大型六邊形滾動機(jī)器人 ；結(jié)構(gòu)；六桿機(jī)構(gòu)；曲柄搖桿 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 of of F is a 6 to do to a to or It in to in to in of is to a by in is in to In of s by at is of a he is a 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 錄 摘 要 ....................................................................................................................... i ............................................................................................................ 錄 ..................................................................................................................... 緒論 ....................................................................................................................... 1 題來歷與研究的目的以及意義 .............................................................. 1 器人的分類 .............................................................................................. 2 課題研究的內(nèi)容 ...................................................................................... 5 機(jī)器人的 計 ..................................................................... 7 圖繪制 .......................................................................................... 9 準(zhǔn)特征， 參考幾何體的創(chuàng)建 .................................................... 10 伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和放樣特征建 ................................................ 11 程圖的設(shè)計 ................................................................................ 12 配設(shè)計 ........................................................................................ 12 2 大型六邊形滾動機(jī)器人 總體方案結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ............................................ 12 型六邊形滾動機(jī)器人的總體方案圖 ............................................... 12 3 機(jī)械傳動的設(shè)計計算 .................................................................................... 16 機(jī)的選型計算 ................................................................................... 16 動軸的設(shè)計計算 ............................................................................... 17 承的設(shè)計計算 ................................................................................... 17 4 主要零部件的強(qiáng)度校核 ................................................................................ 18 動軸強(qiáng)度的校核 ............................................................................... 18 承強(qiáng)度的校核計算 ........................................................................... 18 5 大型六邊形滾動機(jī)構(gòu)中主要零件的三維建模 ............................................ 18 桿 1 的三維建模 ................................................................................ 19 桿 2 的三維建模 ................................................................................ 19 機(jī)的三維建模 .................................................................................... 19 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 型六邊形滾動機(jī)構(gòu) 的三維建模 .................................................................. 19 結(jié)論 ........................................................................................................................ 19 致 謝 .................................................................................................................... 20 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................ 21 附錄 一 .................................................................................................................. 32 附錄 二 .................................................................................................................. 40 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 1 1 緒論 題的來源與研究的目的和意義 由于機(jī)械工程的知識總量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越個人掌握所有，一些專業(yè)知識是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識分割，使視野狹隘，可以多多參加技術(shù)交流，和參加科研項(xiàng)目，縮小范圍，提升新技術(shù)的進(jìn)步和整個塊的技術(shù)，提高外部條件變化的適應(yīng)能力。封閉的專業(yè)知識的太狹隘，考慮的問題太特殊，在工作中協(xié)調(diào)困難，不利于自我提高。因此，自上世紀(jì)第二十年代末，出現(xiàn)了一體化的趨勢。人們越來越重視基礎(chǔ)理論，拓寬領(lǐng)域，對專業(yè)合并的分化。機(jī)械工程可以增加產(chǎn)量，提高勞動生產(chǎn)率，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì) 效益為目標(biāo)，并研制和發(fā)展新的機(jī)械產(chǎn)品。在未來，新產(chǎn)品的開發(fā)，降低資源消耗，清潔的可再生能源，成本的控制，減少或消除環(huán)境污染作為一個超級經(jīng)濟(jì)目標(biāo)和任務(wù)。機(jī)器能完成人的手和腳，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任務(wù)。現(xiàn)代機(jī)械工程機(jī)械和機(jī)械設(shè)備創(chuàng)造出更多、更精美的越來越復(fù)雜，很多幻想成為過去的現(xiàn)實(shí)。人類現(xiàn)在能成為天空的上游和宇宙，潛入海洋，數(shù)十億光年的密切觀察，細(xì)胞和分子。電子計算機(jī)硬件和軟件，人類的新興科學(xué)已經(jīng)開始加強(qiáng)，并部分代替人腦科學(xué)，這是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的作用，但在未來幾年還將繼續(xù)創(chuàng) 造出不可思議的奇跡。人類智慧的增長并沒有減少手的效果，而是要求越來越精致，手工制作，更復(fù)雜的工作，從而促進(jìn)手功能。又一方面實(shí)踐促進(jìn)人腦智力。在人類的進(jìn)化過程中，以及在每個人的成長過程中，大腦和手是互相促進(jìn)和平行進(jìn)化。 大腦和手之間的人工智能和機(jī)械工程的近似關(guān)系，唯一不同的是，智能硬件還需要使用機(jī)械制造。在過去，各種機(jī)械離不開人類的操作和控制，反應(yīng)速度和運(yùn)算精度的進(jìn)化是非常緩慢的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，人工智能將消除這種限制。相互促進(jìn)，計算機(jī)科學(xué)和機(jī)械工程進(jìn)展之間的平行，將在更高層次的新一輪發(fā)展的開始使機(jī)械工程。在第 十九世紀(jì)，機(jī)械工程的知識總量仍然是有限的，大學(xué)在歐洲，它與一般的土木工程是一門綜合性的學(xué)科，稱為土木工程，下半場的第十九個世紀(jì)成為一門獨(dú)立的學(xué)科。在第二十世紀(jì)，隨著機(jī)械工程和知識增長的發(fā)展開始分解，機(jī)械工程專業(yè)，有分支機(jī)構(gòu)。在第二 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 2 十世紀(jì)中期趨勢分解，在時間之前和之后的第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時達(dá)到的峰值。由于機(jī)械工程的知識總量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)從個人掌握所有，一些專業(yè)是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識使分割，視野狹隘，可以查看和統(tǒng)籌大局和全球工程和技術(shù)交流，縮小范圍，新技術(shù)的進(jìn)步和整個塊的技術(shù)，外部條件變化的適應(yīng)能力差。封閉 的專業(yè)知識的專家太狹，考慮的問題太特殊，在工作協(xié)調(diào)困難，不利于自我提高。因此，自上世紀(jì)第二十年代末，出現(xiàn)了一體化的趨勢。人們越來越重視基礎(chǔ)理論，拓寬領(lǐng)域，對專業(yè)合并的分化。綜合職業(yè)分化和發(fā)展知識循環(huán)過程的合成，是合理和必要的。從不同的專業(yè)和專業(yè)知識的專家，也有綜合的知識了解不夠，看看其他學(xué)科和項(xiàng)目作為一個整體，從而形成一種相互強(qiáng)烈的集體工作。綜合和專業(yè)水平。有機(jī)械工程全面而專業(yè)的沖突；在綜合性工程技術(shù)也有綜合和專業(yè)問題。在人類所有的知識，包括社會科學(xué)，自然科學(xué)和工程技術(shù)，有一個更高的水平，更廣泛的綜合性和專 業(yè)性的問題。 器人的分類 式機(jī)器人 人類史上最成功的移動機(jī)構(gòu)便是輪式機(jī)構(gòu)，各種各樣的民用車輛全都是屬于 輪式機(jī)構(gòu)，輪式機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于： (1)動力、機(jī)械結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)成熟簡單，可靠性高； (2)設(shè)計、制造、維護(hù)等成本非常低； (3)移動速度快，容易實(shí)現(xiàn)高速移動。目前輪式機(jī)器人仍然是各國研究的重點(diǎn)之一。法國的 目，美國的洛 克希德．馬丁公司正在研制的 6X 6 多功能通用／后勤無人車 ( 司的“派克鮑茨” (車?？▋?nèi)基·梅隆大學(xué)的 國家機(jī)器人工程集團(tuán)為美國 海軍陸戰(zhàn)隊研制“斗士”戰(zhàn)術(shù)無人地面車輛 (德國的“普菜默斯 "項(xiàng)目， 以色列的“衛(wèi)士”． M 項(xiàng)目等均采用了輪式移動平臺 [3]。 帶式機(jī)器人 履帶式機(jī)器人的研究也比較早，作為最常見的兩種移動方式之一，履帶式機(jī)器人的研究也已經(jīng)比較成熟。相對于輪式機(jī)器人來說，履帶的優(yōu)點(diǎn)在于越障性能好，但是相對的移動、轉(zhuǎn)向不靈活，總體比較笨重。美國的‘ " 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 3 市偵察機(jī)器人， “羅伯特”掃雷機(jī)器人， 日本的米田機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的‘ '動運(yùn)輸機(jī)器人等都是已經(jīng) 實(shí)用化的履帶式移動機(jī)器 人。 由于履帶式技術(shù)的相對成熟， 目前履帶式移動機(jī)器人的研究主要集中在其自主運(yùn)動控制 上。 在結(jié)構(gòu)上面主要集中在模塊化和多步態(tài)復(fù)合上面。 比如哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所研 制的一種模塊化可重構(gòu)履帶式微型機(jī)器入就是其中代表性一種 [4]。 形滾動機(jī)器人 球形滾動機(jī)器人是一種以球形或近似球形為外殼的獨(dú)立運(yùn)動體， 是近幾年才出現(xiàn)的一種新的機(jī)器人機(jī)構(gòu)形式。它的運(yùn)動方式以滾動運(yùn)動為主，由于這種運(yùn)動方式和外殼的特殊性，球形機(jī)器人與以往我們熟知的輪式等機(jī)器人不同。該類機(jī)器人在轉(zhuǎn) 向時具有獨(dú)特的優(yōu)勢。比其他運(yùn)動方式轉(zhuǎn)向靈活； 并且當(dāng)運(yùn)動機(jī)構(gòu)發(fā)生墜落等危險情況時， 可以迅速的調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)， 進(jìn)行連續(xù)工作。球形機(jī)器人使用微型伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，它的運(yùn)動全向性的特點(diǎn)，使它既能 像輪式機(jī)器人一樣，具有快速行走的性能。又能像步行機(jī)器人一樣，在崎嶇不平的地面上運(yùn)行。由于其結(jié)構(gòu)相對簡單，所以系統(tǒng)具有重量小，成本低，可靠性高等特點(diǎn)。另外由于球體 滾動相對其他幾種裝置的運(yùn)動阻力小很多，所以球形機(jī)器人具有運(yùn)動效率高，能量損耗小的特點(diǎn)。因此這種球形機(jī)器人在教學(xué)、科研、野外作業(yè)、民用運(yùn)輸方面有著廣泛的應(yīng)用前景 ，在反恐及其它尖端領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用價值。 球形機(jī)器人的發(fā)展主要存在這么幾個問題制約了其發(fā)展： (1)存在由于球形機(jī)器人在運(yùn)動過程中，與接觸面發(fā)生近似的點(diǎn)接觸，所以它的穩(wěn)定性較差。在爬坡、越障過程中，一旦受外界干擾，很難恢復(fù)原來的運(yùn)動軌跡； (2)由于其外形以及運(yùn)動特點(diǎn)， 傳統(tǒng)的機(jī)械手等執(zhí)行機(jī)構(gòu)， 安裝在球形機(jī)器人上而比較困難； (3)球形運(yùn)動機(jī)器人的控制涉及到一個非完整系統(tǒng)的概念，非完整系統(tǒng)在減少機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜 性的同時，對系統(tǒng)的分析和控制帶來了很大的難度。在運(yùn)動控制上，不能應(yīng)用有效的線性理 論，來對該類機(jī)器人 進(jìn)行控制。所以運(yùn)動控制是阻礙該類機(jī)器人發(fā)展的一個難點(diǎn)。因此針對上述情況，需要對球形運(yùn)動器在設(shè)計理念上進(jìn)行創(chuàng)新。 除了在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn) 之外， 在運(yùn)動方式上， 近年來， 趨向于將球形機(jī)器人的滾動運(yùn)動與其它種運(yùn)動方式進(jìn)行融合。 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 4 形蠕動機(jī)器人 隨著仿生學(xué)的發(fā)展，首先產(chǎn)生了步行機(jī)器人，探索新的運(yùn)動模式有了一定的進(jìn)展．但是 由于步行機(jī)器人的速度和穩(wěn)定性不高的問題， 使人們開始研究自然界中無四肢動物的運(yùn)動方 式，因?yàn)檫@種運(yùn)動具有良好的地面適應(yīng)性和運(yùn)動穩(wěn)定性。蛇是一種比較典型的無四肢動物。 因此 誕生了仿蛇形蠕動機(jī)器人。 這種機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)在于運(yùn)動穩(wěn)定性好， 適應(yīng)地形能力強(qiáng)并且 具有高的牽引力，另外由于模塊化結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，其可靠性和維護(hù)性高。并且它的整個結(jié)構(gòu)可 以密封，適于惡劣的環(huán)境下作業(yè)。因此近幾年來已經(jīng)成為仿生機(jī)器人中比較活躍的一支。該 類機(jī)器人是仿照蛇的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)動機(jī)理， 它由多個相同的關(guān)節(jié)構(gòu)成， 各節(jié)有獨(dú)立的驅(qū)動系 統(tǒng)。蛇形機(jī)器人不是利用輪子，而是利用模塊之間的相對轉(zhuǎn)動，使身體彎曲伸張實(shí)現(xiàn)運(yùn)動因 此，蛇形機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)形式的選擇直接決定了其運(yùn)動的功能。目前實(shí)現(xiàn)的關(guān)節(jié)形式種類有： (1)簡單關(guān)節(jié) (1這種關(guān)節(jié)可以使機(jī)構(gòu)在水平或垂直平面內(nèi)運(yùn)動，容易控制，經(jīng)濟(jì)性好； (2)球窩關(guān)節(jié) (2適于大多數(shù)框架用剛性管的機(jī)器人，球窩關(guān)節(jié)控制難，制造復(fù)雜，但允 許模塊之間相對獨(dú)立運(yùn)動； (3)柔性連接 (2柔性連接可以是橡膠等彈性材料，其特點(diǎn)是可以向各個方向彎曲，通常 與線索鉸盤驅(qū)動器聯(lián)合使用； (4)特殊關(guān)節(jié)：為實(shí)現(xiàn)特殊目的而使用的關(guān)節(jié)，通常它有三個自由度 [5]。 課題研究的內(nèi)容 大型六邊形滾動機(jī)器人 的設(shè)計 重點(diǎn)是依靠 設(shè)計過程中，了解 大型六邊形滾動機(jī)器人 的結(jié)構(gòu)特征和三維軟件的使用要領(lǐng)。 本文的設(shè)計目標(biāo)是設(shè)計 大型六邊形滾動機(jī)器人 。 利用人體操作實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動的控制，采用六桿機(jī)構(gòu)作為設(shè)計基礎(chǔ) ， 通過 機(jī)構(gòu) 設(shè)計與仿真設(shè)計 實(shí)現(xiàn) 滾動功能 。 其研究內(nèi)容包括： （ 1）功能分析與方案設(shè)計； （ 2）結(jié)構(gòu)設(shè)計與三維造型； （ 3）運(yùn)動仿真； （ 4）控制系統(tǒng)設(shè)計 。 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 5 機(jī)器人的 計 熟悉 工作環(huán)境；了解 握在 存、導(dǎo)入等基本操作，掌握三維建模流程。 掌握點(diǎn)、直線、矩形、弧度圓等基本圖形的繪制方法；掌握樣條、文字等高級幾何圖形的繪制方法；理解集合約束的概念并在草圖繪制中熟練應(yīng)用幾何約束；熟練應(yīng)用陣列、實(shí)體轉(zhuǎn)換等草圖繪制工具；能綜合應(yīng)用各種草圖繪制實(shí)體和利用草圖繪制工具完成草圖繪。 準(zhǔn)特征 創(chuàng)建 清楚明白基于特征的建模方式、參數(shù)化思想等概念；靈活運(yùn)用各種建立基準(zhǔn)點(diǎn)的方法；靈活運(yùn)用各種建立基準(zhǔn)軸方法；靈活運(yùn)用各種建立基準(zhǔn)面的方法；靈活運(yùn)用坐標(biāo)系的建立方法；能根據(jù)建模需要綜合應(yīng)用各種參考幾何體。 轉(zhuǎn)、掃描和放樣特征建模 靈活運(yùn)用拉伸特征的概念與建立方法；靈活運(yùn)用旋轉(zhuǎn)特征的概念與建立方法；掌握掃描特征的概念與建立方法；靈活運(yùn)用放樣特征的概念與建立方法；通過實(shí)踐能夠準(zhǔn)確分析零件的特征，靈活運(yùn)用拉伸和旋轉(zhuǎn)也正建立三維模型。綜合應(yīng)用掃描、放樣、彎曲、鏡向、陣列等特 征建立各種實(shí)體。 靈活運(yùn)用用戶自定義工程圖格式文件的方法；靈活運(yùn)用建立標(biāo)準(zhǔn)三視圖，剖視圖，斷面圖，局部圖，輔助視圖等方法；靈活運(yùn)用各種注釋的方法。 靈活運(yùn)用自底向上的裝配方法；靈活運(yùn)用生成裝配體爆炸圖的方法；靈活運(yùn)用 活運(yùn)用裝配體零部件的狀態(tài)和屬性控制，并能夠在裝配體中設(shè)計子裝配體；靈活運(yùn)用干涉檢查；靈活運(yùn)用自上向下的裝配方法； 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 6 靈活運(yùn)用在裝配模型工程圖中添加零件序號；靈活運(yùn)用生成裝配體材料明細(xì)表的方法。 2 大型六邊形滾動機(jī)器人總體方案結(jié)構(gòu)的設(shè)計 型六邊形滾動機(jī)器人總體方案結(jié)構(gòu)的設(shè)計 本 次 畢業(yè)設(shè)計的目標(biāo)是設(shè)計一種 大型六邊形滾動 機(jī)構(gòu) ， 該機(jī)構(gòu) 尺寸為大型，由六個長度相等的連桿首尾通過轉(zhuǎn)動副連接而成，通過控制交錯的 3個轉(zhuǎn)動副，可以實(shí)現(xiàn)幾何變形，如三角形、四邊形、五邊形、六邊形，也可以實(shí)現(xiàn)滾動移動的步態(tài)，控制部分舵機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，該機(jī)器人利用人體操作實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動的控制。采用六桿機(jī)構(gòu)作為設(shè)計基礎(chǔ) ， 通過 機(jī)構(gòu) 設(shè)計與 仿真設(shè)計 實(shí)現(xiàn) 滾動功能，其具體方案結(jié)構(gòu)圖如下： 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 7 3 機(jī)械傳動的設(shè)計計算 機(jī)的選型計算 已知整個大型六邊形滾動機(jī)器人的總 重量 170他重量 30G，我們?nèi)】傊亓繛?200動速度為 1~2r/： m m m g = 2 0 0 × 1 0 = 2 0 0 0 1 - 2 m / m i n = 1 6 . 6 - 3 3 . 3 / 具體的電機(jī)設(shè)計計算如下 : 1、確定運(yùn)行時間 本次設(shè)計加速時間 01(t 60? m/ 有速度可知每秒上升 50 . 0 3 31 . 2 = 1 . 23 6 0?? ?電 機(jī) ? 0 0 / m i 0 0 5電 機(jī) ? ? ?0 . 3 1 0 2 0 0 0 . 0 0 5 1 . 7 3 0 . 9? ? ?? ? ?? N m?? ? ?式中： 啟動轉(zhuǎn)矩 12 ( ) 2 6 3 6 . 9 ( 0 . 0 0 0 3 2 ) 1 . 2 5 6 0 1 . 2? ? ?? ? ?? J M J L J 必須轉(zhuǎn)矩 ? ? 2 . 3 6 .? ? ?T M T L T S S N m 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 8 里取 根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)，我們選用電機(jī)型號為 160電機(jī)廠 家為機(jī)電產(chǎn)品。依據(jù)電動機(jī)參數(shù)和特性曲線可得： 根據(jù)計算和特性曲線以及電機(jī)基本參數(shù)表，我們選用電機(jī)型號為160機(jī)額定功率為 定轉(zhuǎn)矩為 高的轉(zhuǎn)矩 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 9 是 定的轉(zhuǎn)速是 3000r/下是電動機(jī)的效果圖： 外形尺寸 130機(jī)輸出軸徑為 25 動軸的設(shè)計計算 軸作為機(jī)器的一個關(guān)鍵組成部分，其為各類傳動部件的安裝，傳動的扭矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動圍繞軸進(jìn)行，而且經(jīng)過軸承和機(jī)架連接。為了滿足定位軸上的緊固件和容易加工和裝配的軸類零件和拆卸，通常軸設(shè)計成階梯軸。軸系的零件是由軸和它上邊的零部件構(gòu)成一個裝配體系，研究軸的過程中不僅要研究軸體自己的數(shù)據(jù)，還要將系統(tǒng)里的全部零碎部件融合在一起。 因?yàn)橛糜谡駝拥膫鬟f的軸體不僅要傳送扭矩，還得經(jīng)受住彎矩，是以本人研究的階梯性軸是轉(zhuǎn)動軸。因?yàn)榇_定了小帶輪的參數(shù)，相應(yīng)的大帶輪隨之確定。接下來的工作就是計算軸體的直徑了。軸體的研究需要憑借扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度來調(diào)整彎曲的強(qiáng)度，因?yàn)榭捎米鬏S的原料比較多，所以必須得明確軸的應(yīng)用環(huán)境，還有規(guī)定諸如剛度，強(qiáng)度以及別的機(jī)構(gòu)機(jī)能?？梢允褂脽崽幚磉@種方法 ，當(dāng)然也要琢磨怎樣使加工簡單并且花費(fèi)較少，用研究計算所得的數(shù)據(jù)以確定軸體的用料，故采取 45號鋼當(dāng)成軸體的原料，它需要 40切應(yīng)力。然后需要做正火或者調(diào)質(zhì)處理來確保它的力學(xué)性能。 1、初步計算軸的直徑 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 10 扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估計軸的最小直徑 d，軸的最小直徑? ?633m i n 9 . 5 5 1 00 . 2 ??表 c=112, p= n=851,代入設(shè)計公式得慮鍵槽等要素對軸的影響，軸的直徑應(yīng)增加以彌補(bǔ)軸的 鍵槽強(qiáng)度減弱。取軸直徑 d=20是最右邊裝帶輪處直徑等于 20有密封元件和滾動軸承處的直徑，應(yīng)與密封元件和軸承的內(nèi)孔徑尺寸保持一致。軸體上面存在兩支點(diǎn)的軸承要選用一樣的標(biāo)準(zhǔn)，方便加工軸承的座孔。挨著的軸段，應(yīng)使直徑不一樣構(gòu)成軸肩，軸肩在軸體上部件定位以及承受軸向力時要提供相應(yīng)的高度，軸肩的直徑差通常選 5 到10文軸肩處采取 5 毫米的直徑差，接著把每段軸體的長度尺寸匹配到一塊，還要注意軸承座的安裝以及結(jié)構(gòu)是否合理，同樣，螺釘?shù)炔考拈L度和別的的因素，這樣即可確定出軸的各段長度了。 承 的設(shè)計計算 軸承的選擇并不是只考慮軸徑一個因素，還要考慮到軸承的性能，一般要考慮到其壽命、可靠度（指該軸承達(dá)到或超過規(guī)定壽命的概率）、靜載荷、動載荷、額定壽命、基本額定壽命、基本額定載荷等等很多因素。最主要的是允許空間、載荷的大小和方向、軸承工作轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)精度、軸承的剛性（一般磙子軸承的剛性大于球軸承）、軸向游動、安裝和拆卸。因?yàn)樵诒驹O(shè)計的軸上徑向載荷大，軸向載荷小，而且存在軸或殼體變形大以及安裝對中性差的問題，所以選用調(diào)心滾子軸承，因?yàn)檎{(diào)心磙子軸承主要承受徑向載荷，也可同時承受少量的雙軸向載荷，而圓錐磙子 軸承有打的錐角可承受大的徑、軸向聯(lián)合載荷。所以選用（雙列向心）圓錐磙子軸承，有雙內(nèi)圈，并是可分離的軸承，根據(jù) d=80參考資料 2356 表 7－ 2－ 78 帶緊定套的調(diào)心滾子軸承（ 288選用 2221833+基本額定載荷為 2400322根據(jù)軸承選用配套的軸承座，參考資料 2 7用圓錐孔的異徑孔滾動軸承座 (7813選用 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 11 4 主要零部件的強(qiáng)度校核 動軸強(qiáng)度的校核 軸的強(qiáng)度計算一般可分為三種： 1）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度或剛度計算； 2）按彎扭合成強(qiáng)度計算； 3）精確強(qiáng)度校核計算。 當(dāng)軸的支撐位置和軸所受的載荷大小、方向、作用點(diǎn)及載荷種類均已確定，支撐反力及彎矩可求得時，可按照彎曲或者彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行軸的強(qiáng)度計算。作用在軸上的載荷一般按集中載荷考慮，如本設(shè)計中的帶傳動對軸的力，其作用點(diǎn)取在輪緣寬度的中點(diǎn)。計算時，通常把軸當(dāng)作置于鉸鏈支座上的 雙支點(diǎn)梁，一般軸的支點(diǎn)近似取為軸承寬度中點(diǎn)。由于本設(shè)計所用軸主要是受彎曲強(qiáng)度，很少的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，是根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度設(shè)計，應(yīng)校核軸的彎曲強(qiáng)度，首先分析軸的受力，左端受的是圓錐篩的重力，右端是帶輪對軸的力，中間是軸承座的兩個支撐力。 左端的作用力包括篩自身的重力、物料的重力、物料旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力。所以考慮圓錐篩對軸產(chǎn)生作用力時，僅是一個經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在這里，假設(shè)圓錐篩為實(shí)心，對軸的作用力取其重力的 41 。 密度是 ,錐篩大端直徑為 D= 小端直徑是 d=360H=1140 h=510所以錐篩的體積 22( ) ( )3 2 3 2 h??? ? ? ? ? ? 即 2 2 38 5 0 3 6 0( ) 1 1 4 0 ( ) 5 1 0 1 9 8 3 2 7 1 7 2 . 73 2 3 2V m m??? ? ? ? ? ? ?? m ; 所以 ,篩的重力約為 30 . 2 7 . 8 5 1 0 1 5 7 0m V p K g? ? ? ? ? ? 軸徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步設(shè)計的，所以要校核軸的彎曲強(qiáng)度，軸的強(qiáng)度校核也就是找出危險截面，看危險截面是否滿足軸徑條件，如果危險截面滿 足，那么別的軸徑肯定滿足；根據(jù)軸的實(shí)際尺寸，承受的彎矩、扭矩圖考慮應(yīng)力集中，表面狀態(tài)，尺寸影響等因素，及軸材料的疲勞極限，計算危險截面的情況是否 滿足條件。我所校核的軸是根據(jù)許用彎曲應(yīng)力校核的，即由彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力 b? 不超 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 12 過許用彎曲應(yīng)力 []b? ，一般計算順序是先畫出軸的空間受力圖，將軸上作用力分解為水平面受力圖和垂直面受力圖，并求出水平面上和垂直面上的支承點(diǎn)反作用力。然后作出水平面上的彎矩和垂直面上的彎矩圖，作出合成彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖應(yīng)用公式 ' 2 2()M M T???繪出當(dāng)量彎矩圖，式中 ? 是根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的應(yīng)力校正系數(shù)。對于不變的轉(zhuǎn)矩，取 11[]= [] ??? ；對于脈動的轉(zhuǎn)矩，取10[][] ???；對于對稱循環(huán)的轉(zhuǎn)矩取 1?? 。 1[]b?? 是材料在對稱循環(huán)應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力； 1[]b?? 是材料在靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力； 0[]b? 是材料在脈動循環(huán)應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力； 在錐篩的設(shè)計過程中，軸的材料為 45#鋼，其基本參數(shù)為 600B M ? ，1[ ] 2 0 0b M P a? ? ? ， 1[ ] 5 5b M P a? ? ? ， 0[ ] 9 5b M ? ；應(yīng)滿足 下列條件： ''13 []0 . 1?? ? ? 或 '310 ]?? 軸的受力，軸左端是錐篩對軸的力也就是錐篩的重力，右端是帶輪對軸的壓力。 具體受力情況如下圖： 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 13 由材料力學(xué)的相關(guān)知識可得： ? ? ?????? ????? R 解得： 由 21 ?? 得 ： 可得軸的彎矩圖則如下： 軸所受的轉(zhuǎn)矩如下： 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 14 ????? 2 5 7 3 00980 轉(zhuǎn)矩圖如下： 11[]= [] ??? =55 ； 所以， ' 2 2()M M T???= 2 ( 0 . 2 7 5 2 5 7 3 0 0 )M? ? ? 所以當(dāng)量彎矩圖為： 可知軸承的危險截面在左邊軸承支撐處，根據(jù)軸的校核條件可以算出： 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 15 ? ? P 3' 6 5 4 7 5 ?????? ?? ； 即： ? ? 6 5 4 7 31' ????? ?? 所以：根據(jù)校核，截面強(qiáng)度足夠， 其它截面也是足夠安全的。 承強(qiáng)度的校核計算 軸承的選用在以上的說明中已經(jīng)給出，選用的是帶緊定套的滾子軸承，型號為 2221833+基本參數(shù)為主要是額定載荷： 240000N， 0=322000N， e=1 =2 ，假定軸承的壽命為 3年，每天工作 10小時，一年工作 300天，所以軸承的基本額定動載荷可按一下公式進(jìn)行計算： C= 0h m d f f 其中： C— 基本額定動載荷計算值， N； P— 當(dāng)量動載荷，按式 F 計算， 軸承所受徑向載荷， 軸向動載荷， 壽命因數(shù)，按表 7 速度因數(shù)，按表 7 力矩載荷因數(shù)，力矩較小時 矩較大時 2; 沖擊載荷因數(shù) ,按表 7 溫度系數(shù) ,按表 7 0 軸承尺寸及性能表中所列基本額定動載荷 ; 由表查得 等沖擊） ,; 因?yàn)檩S向載荷 0，即 / e? ，所以當(dāng)量動載荷 10 Y F? ? ? ? 即 1 F?? ， 2 . 5 2 4 3 6 8 6 0 9 2 0P ? ? ?， 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 16 1 . 1 9 1 . 5 1 . 2 6 0 9 2 0 3 0 9 2 2 8 . 2 60 . 3 6 6h m f ?? ? ? ?? 0,所以此 軸承選的合適 ,能滿足要求。 5 路錐自動裝車擺放裝置中主要零件的三維建模 桿 1 的三維建模 桿 2 的三維建模 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 17 機(jī)的三維建模 型六邊形滾動機(jī)構(gòu)的三維建模 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 18 結(jié)論 時間過得真快，畢業(yè)設(shè)計總算完成了，在最近的一段時間的畢業(yè)設(shè)計，使我們充分把握的設(shè)計方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設(shè)計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時的指導(dǎo)，確保設(shè)計進(jìn)度，本文所設(shè)計的 是大型六邊形滾動機(jī)器人的設(shè)計和研究，通過初期的定題，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可能做的好，總之，本設(shè)計完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 19 致 謝 日月如梭，光陰似箭，論文總算完成了，我的心里感到特別高興和激動，在這里，我打心里向我的導(dǎo)師和同學(xué)們表示衷心的感謝！因?yàn)橛辛死蠋煹恼佌伣虒?dǎo)，才讓我學(xué)到了很多知識和做人的道理，由衷地感 謝我親愛的老師，您不僅在學(xué)術(shù)上對我精心指導(dǎo)，在生活上面也給予我無微不至的關(guān)懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)，也學(xué)到了很多有用的知識，同時我的生活中的也有了一個明確的目標(biāo)。知道想要什么，不再是過去的那個愛玩的我了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，創(chuàng)新的學(xué)術(shù)風(fēng)格，認(rèn)真負(fù)責(zé)，無私奉獻(xiàn)，寬容豁達(dá)的教學(xué)態(tài)度都是我們應(yīng)該學(xué)習(xí)和提倡的。通過近半年的設(shè)計計算，查找各類大型六邊形滾動機(jī)器人的相關(guān)資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的， 因?yàn)槲沂窃趺聪氲模@是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學(xué)六年的知識和反映。六年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是來自老師和同學(xué)的潛移默化讓我學(xué)到很多有用的知識，在這里，謝謝老師以及所有關(guān)心我和幫助我的人，謝謝大家。 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 20 參考文獻(xiàn) [1] 張華 機(jī)械設(shè)備設(shè)計 北京：科學(xué)出版社， 2] 李念 大型六邊形滾動機(jī)器人概述 北京：機(jī)器人出版社， 3] 張棟 大型六邊形滾動機(jī)器人的創(chuàng)新設(shè)計 4] 姜繼海，宋錦春，高常識 . 大型六邊形滾動機(jī)器人工作原理 5] 張春林，曲繼方，張美麟 機(jī)器人出版社， 6] 錢平 . 加工專機(jī)應(yīng)用技術(shù) 機(jī)器人出版社， 7] 張遼遠(yuǎn) . 大型六邊形滾動機(jī)器人的設(shè)計與實(shí)現(xiàn) . 機(jī)器人出版社， 8] 基恩士傳感器選擇手冊 2010版本 [9] 黃長藝，嚴(yán)普強(qiáng) 機(jī)器人出版社， 10] 張桓，陳作模 高等教育出版社， 11] 王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn) . 大型六邊形滾動機(jī)器人原理 12] 徐錦康 高等教育出版社， 13] 鄧星鐘 華中科技大學(xué)出版社， 14] 劉延俊 機(jī)器人出版社， 15] 章宏甲，黃誼，王積偉 . 大型六邊形滾動機(jī)器人的逆向設(shè)計 16] 胡泓，姚伯威 北京：國防工業(yè)出版社， 17] 陳鐵鳴 大型六邊形滾動機(jī)器人的創(chuàng)新 . 高等教育出版社 ， 18] 孫靖民 機(jī)器人出版社， 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 21 [19] 黃俊 北京 :清華大學(xué)出版社， 20]of a 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 22 附錄 一 is or to It in so on on of to be or is a in in so on is to on to on in a do of as is on a to to is merely