撿垃圾的機(jī)器人上下抓取及行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).docx

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To design a garbage robot can ease the current situation. This robot is a set of environment perception, behavior control and execution, dynamic decision-making and planning functions in one integrated system. The role of the main components of mechanical hand is manipulator grasping, move to the specified location; As the base of mechanical hand, moving platform is used to expand the working space of the manipulator, making it perform the task in a more appropriate gesture, the addition of manipulator also greatly enhanced the performance of the mobile robot. KEY WORDS Garbage grabbing mechanism；Walking mechanism；Robot 目錄 1. 緒 論 7 1.1 移動(dòng)機(jī)器人概述 7 1.2 全球機(jī)器人行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析 7 2. 垃圾拾撿機(jī)器人總體方案設(shè)計(jì) 10 2.1 垃圾拾撿機(jī)器人原理 10 3. 垃圾拾撿機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 3.1 工作原理 12 3.2 方案設(shè)計(jì) 14 3.5 設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng) 17 3.5.1 選擇鏈輪齒數(shù) 17 3.5.2 確定計(jì)算功率 17 3.5.3 選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距 17 3.6 鏈輪的設(shè)計(jì) 18 3.7 后輪軸的設(shè)計(jì)及計(jì)算 18 3.7.1 軸材料的選取 18 3.7.2軸徑的初選 18 3.8 聯(lián)軸器的選擇 21 4.垃圾拾撿機(jī)器人抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 25 4.1 機(jī)械手整體方案設(shè)計(jì) 25 4.1.1 機(jī)械前后臂的設(shè)計(jì) 25 4.1.2 機(jī)械臂設(shè)計(jì)原理 26 4.1.3 液壓控制優(yōu)點(diǎn) 27 4.2 液壓系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 27 4.2.1 液壓系統(tǒng)控制原理 27 4.2.2 液壓缸的選型 28 4.2.3 液壓泵的選擇 30 4.2.4校核 31 4.3 其它元件的選擇 33 4.4 標(biāo)準(zhǔn)零件一覽表 34 5.有限元分析 35 5.1前輪轉(zhuǎn)向軸有限元分析。 35 5.2 后輪軸有限元分析 36 5.3 機(jī)械臂有限元分析 38 6. 結(jié)論 39 致謝 41 參考文獻(xiàn) 42  1. 緒 論 1.1 移動(dòng)機(jī)器人概述 移動(dòng)機(jī)器人的研究始于60年代末期。最初的目的是研究并且應(yīng)用人工智能技術(shù)，使得機(jī)器人系統(tǒng)能在復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行自主推理、規(guī)劃和處理。最早的操作式步行機(jī)器人的研制告成，開(kāi)始推動(dòng)起機(jī)器人步行結(jié)構(gòu)方面的研究成長(zhǎng)。隨著70年代接近尾聲，計(jì)算機(jī)應(yīng)用與傳感器技術(shù)開(kāi)始崛起，移動(dòng)機(jī)器人的研究又出現(xiàn)了新一步的進(jìn)展。80年代中期最為輝煌，由于席卷全球的機(jī)器人設(shè)計(jì)浪潮，多個(gè)世界著名公司開(kāi)始與各個(gè)學(xué)校合作研究，促進(jìn)了移動(dòng)機(jī)器人學(xué)科向多方向發(fā)展壯大。90年后開(kāi)始研制帶信息處理技術(shù)、復(fù)雜環(huán)境信息傳感器并且更具適應(yīng)性的移動(dòng)機(jī)器人控制技術(shù)。真實(shí)環(huán)境下的規(guī)劃使得技術(shù)發(fā)展潮流達(dá)到了更高層次。 1.2 全球機(jī)器人行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析 根據(jù)了解，機(jī)器人的行業(yè)發(fā)展雖然在金融風(fēng)暴期間導(dǎo)致工業(yè)機(jī)器人的銷量急劇下滑，但在近年來(lái)不斷呈增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)延續(xù)。還有統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，經(jīng)過(guò)十年之后整個(gè)機(jī)器人市場(chǎng)將達(dá)到數(shù)百億以上。 在全球的機(jī)器人種類中，由于工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用較早，發(fā)展最為成熟，所以工業(yè)機(jī)器人占的比重任然較大。而目前研制中的智能機(jī)器人其智能水平并不高，只能說(shuō)是智能機(jī)器人的初始階段。智能機(jī)器人研究中當(dāng)前的核心問(wèn)題有兩方面：一方面是智能機(jī)器人的自主性，這是就智能機(jī)器人與人的關(guān)系而言，希望智能機(jī)器人進(jìn)一步獨(dú)立于人，具有更為友善的人機(jī)界面。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō)，希望操作人員只要給出要完成的任務(wù)，而機(jī)器能自動(dòng)形成完成該任務(wù)的步驟，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)完成它。另一方面是，提高智能機(jī)器人的適應(yīng)性，提高智能機(jī)器人適應(yīng)環(huán)境變化的能力，這是就智能機(jī)器人與環(huán)境的關(guān)系而言，希望加強(qiáng)它們之間的交互關(guān)系。 2. 垃圾拾撿機(jī)器人總體方案設(shè)計(jì) 2.1 垃圾拾撿機(jī)器人原理 本設(shè)計(jì)是以作為機(jī)械手的抓取機(jī)構(gòu)，與行走機(jī)構(gòu)兩者結(jié)合而進(jìn)行的設(shè)計(jì)。 圖2.1 總機(jī)構(gòu)完成圖  2.2 機(jī)器人的工作過(guò)程 接通電源，開(kāi)啟垃圾拾撿機(jī)器人自動(dòng)化控制 通過(guò)傳感器捕捉垃圾精確方位調(diào)整機(jī)械手并用機(jī)械爪將垃圾抓住 機(jī)械手伸進(jìn)垃圾箱然后機(jī)械爪松開(kāi)并放下垃圾 圖2.2 工作流程圖  3. 垃圾拾撿機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 工作原理 行走機(jī)構(gòu)靠視覺(jué)傳感器技術(shù)辨別目標(biāo)，負(fù)責(zé)前進(jìn)后退以及轉(zhuǎn)向功能的自動(dòng)化移動(dòng)平臺(tái)。垃圾拾撿機(jī)器人通過(guò)視覺(jué)傳感器，從而獲知垃圾的位置信息，進(jìn)一步控制行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的移動(dòng)操作。 3.1.1 行走機(jī)構(gòu)圖解 圖3.1 行走機(jī)構(gòu)完成圖 圖3.2 前輪轉(zhuǎn)向裝置 圖3.3 后輪差速驅(qū)動(dòng)裝配 3.1.2 行走機(jī)構(gòu)移動(dòng)判斷 通過(guò)視覺(jué)傳感器令到垃圾拾撿機(jī)器人獲知垃圾的位置：當(dāng)在傳感器設(shè)定的范圍內(nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)垃圾時(shí)，機(jī)器人將自動(dòng)進(jìn)行前進(jìn)，直至在可視范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)垃圾，之后行走機(jī)構(gòu)將移動(dòng)到垃圾前，機(jī)械手控制系統(tǒng)啟動(dòng)分析并將垃圾處理到垃圾箱，接著機(jī)構(gòu)重新進(jìn)行移動(dòng)。 3.2 方案設(shè)計(jì) （1）四輪進(jìn)行轉(zhuǎn)向同時(shí)加上四輪驅(qū)動(dòng)； （2）前輪進(jìn)行轉(zhuǎn)向同時(shí)加上前輪驅(qū)動(dòng)； （3）前輪進(jìn)行轉(zhuǎn)向，后輪實(shí)行驅(qū)動(dòng)。（√） 最終決定采用常用合理的方案（3）進(jìn)行設(shè)計(jì) 圖3.5 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)作圖法 如圖示，A、B是交點(diǎn)延伸的主銷的中心線的點(diǎn)，BD和AC平行于縱向軸線的兩條直線，C，D兩點(diǎn)分別相交于后軸，E為縱軸交點(diǎn)AB，連接，線任取一點(diǎn)點(diǎn)樓這一個(gè)，B由兩個(gè)連接的，符合外眼角要求。  3.3 電動(dòng)機(jī)的選型 經(jīng)過(guò)初步分析，選擇Z2系列直流電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為Z2，額定電壓220v，額定功率1.5kw, 圖3.6 電動(dòng)機(jī)安裝尺寸 表3.1 電動(dòng)機(jī)尺寸參數(shù) 3.4 設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng) 中心距a不小于，鏈輪轉(zhuǎn)速n1=1000r/min，傳動(dòng)比設(shè)為i=3 3.5.1 選擇鏈輪齒數(shù) 取小鏈輪齒數(shù)z1=781,大鏈輪齒數(shù)z2=i?z1=46983 3.5.2 確定計(jì)算功率 由表查得工況系數(shù)KA=1.0，并查得主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)Kz=1.22,單排鏈， 則計(jì)算功率為Pca=KAKzP=1.83909 （3.2） 3.5.3 選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距 根據(jù)Pca=58164.85483kW,n1=946840r/min和Pca≤Pc，查圖選08A，查表得鏈條節(jié)距為 鏈條型號(hào)A，鏈輪齒數(shù)z1=781,z2=46983；鏈節(jié)數(shù)Lp=3000，中心距 a=4321mm  最大齒根距離 Lx 76．48mm 246．43mm 齒根最大距離dH 70mm 241mm 熱處理 淬火回火40-50HRC 淬火回火40-50HRC 表3.2 鏈輪設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 3.5 后輪軸的設(shè)計(jì)及計(jì)算 3.7.1 軸材料的選取 設(shè)計(jì)里后輪軸傳遞的功率并不大，尺寸重量等均無(wú)硬性要求故選擇較為常見(jiàn)的45鋼,調(diào)質(zhì)處理.  段1采用A型普通平鍵聯(lián)接，為平鍵GB／T1096-1979 A型5×5×20。 3.7.5 倒角與圓角 為方便軸承等零件的安裝拆除，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB6403.4-1986，軸的一端倒角1mm；另外，由于要令到軸承內(nèi)圈端面和定位軸肩的端面緊靠在一起，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)  3.7.6 軸的校核 圖3.7 軸校核圖 計(jì)算過(guò)程如下： F1-F2=2MeD=109.8N Me=Fy1+Fy2=(F1+F2)cos15=395.95N Fz1+Fz2=(F1+F2)sin15=91.48N （3.16~3.26） （1）判斷危險(xiǎn)截面 由校核圖可知，B剖面右側(cè)合成彎矩最大、初步推斷該截面右側(cè)是危險(xiǎn)截面； （2）彎扭合成強(qiáng)度校核 d≥3Mca0.1[σ-1]=3My2+Mz2+(αT)20.1[σ-1]=10.7mm （3.27） α=1.0 d=20mm>10.7mm,滿足強(qiáng)度要求 根據(jù)相同算法，前輪的轉(zhuǎn)向主動(dòng)軸和從動(dòng)軸以及轉(zhuǎn)向的連桿計(jì)算后同樣滿足強(qiáng)度要求 3.6 聯(lián)軸器的選擇 3.8.1 外形結(jié)構(gòu)，技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 額定 轉(zhuǎn)矩 N?m 許用轉(zhuǎn)速 n(r/min) 軸孔 直徑 d(mm) 軸孔 長(zhǎng)度 L(mm) D mm D1 mm 螺栓 L0 mm 質(zhì)量 kg 轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量 kg?m2 鐵 鋼 鐵 鋼 Y J J1 數(shù) 量 n 直 徑 mm YL2 16 7200 12000 YL6 100 5200 8000 圖3.8 聯(lián)軸器 表3.3 聯(lián)軸器相關(guān)技術(shù)參數(shù)  3.8.2 確定聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 取工作情況系數(shù)KA=1.3, Tca=KAT=14N?m （3.28） 3.8.3 選擇聯(lián)軸器的型號(hào)與尺寸 Tca≤[T]和n≤nmax [T]----許用轉(zhuǎn)矩 單位：N?m，n ------被聯(lián)接的軸轉(zhuǎn)速 單位： r/min nmax----聯(lián)軸器最高轉(zhuǎn)速 r/min 有Tca=14N?m和n=500r/min 設(shè)計(jì)中使用到聯(lián)軸器的地方在電機(jī)輸出軸與減速機(jī)輸入軸聯(lián)接，減速機(jī)輸出軸與轉(zhuǎn)向軸的聯(lián)接。計(jì)算后選取YL2和YL6凸緣聯(lián)軸器GB5843-86 ， 其配合型號(hào)分別為 減速機(jī)的選擇 減速機(jī)在電機(jī)和轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)構(gòu)之間的作用是匹配轉(zhuǎn)速還有傳遞轉(zhuǎn)矩。計(jì)算后選用型號(hào)為KWO63型錐面包絡(luò)圓柱蝸輪蝸桿減速機(jī)。減速機(jī)如圖，安裝尺寸見(jiàn)下表。 圖3.9 減速機(jī)安裝尺寸 尺寸\ 型號(hào) a B1 B2 C1 C2 h H H1 d3 d1 l1 b1 KWO63 63 146 6 t1 L1 d2 l2 b2 t2 L2 L3 L4 質(zhì)量（kg） 不含油 20.5 118 65 17 表3.4 減速機(jī)安裝尺寸 3.10 鍵的選用與校核 3.10.1 鍵的選型 通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算選用的是普通平鍵A型GB／T1096-1979普通平鍵A型 圖3.10 鍵校核圖 3.10.2 鍵的校核 4Tdhl=4×14×100030×7×40=6.67MPa≤[σp]=110MPa （3.31） 均達(dá)到擠壓強(qiáng)度的條件。  3.11 軸承選擇 3.11.1 軸承的選型 （1）參考結(jié)合軸設(shè)計(jì)時(shí)得出的結(jié)果，后輪裝配使用的軸主要承受徑向力作用，軸向應(yīng)力作用很少。而徑向力作用又不大時(shí)，選取深溝球軸承。參照軸段直徑采用6406，具體結(jié)構(gòu)參數(shù)見(jiàn)下圖表。 （2）前輪轉(zhuǎn)向軸裝配使用的軸承同時(shí)受軸向力和徑向力的作用，主要受軸向力作用。軸向力作用較大時(shí)，選用圓錐滾子軸承系列。參照軸段直徑采用30307，具體結(jié)構(gòu)參數(shù)見(jiàn)下圖表。 軸承代號(hào) 尺寸（mm） d D B 30 23 圖表3.5 軸承代號(hào) 基本尺寸mm d D T B C a 3 35 80 18 17 圖表3.6 4.垃圾拾撿機(jī)器人抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 機(jī)械手整體方案設(shè)計(jì) 考慮本設(shè)計(jì)機(jī)械手工作要求和用途的情況，這次設(shè)計(jì)采用懸臂式機(jī)械手，運(yùn)動(dòng)分配大致如下： 4.1.1 機(jī)械前后臂的設(shè)計(jì) 機(jī)械臂一般進(jìn)行的是伸縮、旋轉(zhuǎn)、俯仰三種運(yùn)動(dòng)。正常狀態(tài)下手臂的各種運(yùn)動(dòng)均要求勻速。由于會(huì)發(fā)生沖擊的關(guān)系，起動(dòng)時(shí)的加速度和終止前的速度要求不能太大，防止沖擊或振動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。一般用直線液壓缸驅(qū)動(dòng)進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)則一般用回轉(zhuǎn)缸或齒條缸驅(qū)動(dòng)，而俯仰運(yùn)動(dòng)大多采用單活塞桿驅(qū)動(dòng)。 措施有：（1）適當(dāng)調(diào)整運(yùn)動(dòng)部件輪廓尺寸 （2）減少回轉(zhuǎn)半徑，設(shè)計(jì)系統(tǒng)合理調(diào)整運(yùn)動(dòng)的順序，盡可能在較小的前伸位置進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作。 4.1.2 機(jī)械臂設(shè)計(jì)原理 圖4.1 機(jī)械臂完成圖 圖4.2 原理簡(jiǎn)圖 由圖可知擺動(dòng)液壓缸4帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)從而整個(gè)機(jī)械手實(shí)行轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓缸1的伸縮帶動(dòng)機(jī)械后臂的俯仰，液壓缸2的伸縮帶動(dòng)機(jī)械前臂的俯仰，液壓缸3的伸縮帶動(dòng)機(jī)械爪的張開(kāi)閉合。 4.1.3 液壓控制優(yōu)點(diǎn) （2）既容易實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動(dòng)化，又易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)； （3）在同等的功率運(yùn)作下、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊； （6） 液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和使用。 4.2 液壓系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 4.2.1 液壓系統(tǒng)控制原理 圖4.3 液壓系統(tǒng)控制油路圖 1YA 接通時(shí)油路壓力過(guò)高后溢流閥會(huì)自行開(kāi)通進(jìn)行降壓； 3YA 接閉合； 8YA 接通時(shí)時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 調(diào)速閥控制機(jī)械爪閉合的速率； 電磁比例溢流閥的作用是通過(guò)比例控制油 4.2.2 液壓缸的選型 （1）機(jī)械爪液壓缸的選型 由于機(jī)械爪的抓取關(guān)系，其液壓缸需要的是直線運(yùn)動(dòng)，在此關(guān)系上將液壓缸固定在機(jī)械前臂2上。根據(jù)液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇雙作用單桿，此外液壓缸還需要帶不可調(diào)緩沖裝置。然后再在手冊(cè)中選擇安裝方式，如上所述，選用“尾部耳環(huán)連接”方式將缸體固定在機(jī)械前臂2上，中間段再使用一個(gè)環(huán)套固定在之上。 機(jī)械爪的行程初步設(shè)定為50mm，得到機(jī)械爪液壓缸的行程同樣是50mm，另外，的是內(nèi)螺紋連接，而活塞桿的端部螺紋尺寸為M12×17。 （2）手臂手腕液壓缸的選型： 和機(jī)械爪液壓缸選型大致一樣，但隨著機(jī)械手臂擺動(dòng)時(shí)缸體本身也會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的原因，缸體端部任然采用“尾部耳環(huán)連接”方式連接，稍微不同的是活塞桿端部采用單耳環(huán)連接。 其中單耳環(huán)的尺寸為內(nèi)徑16mm，外徑32mm，厚度20mm。 （3）擺動(dòng)液壓缸的選型 擺動(dòng)液壓缸常用到的有螺旋擺動(dòng)液壓缸和葉片擺動(dòng)液壓缸等。將上述兩種液壓缸進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)對(duì)比后結(jié)果是螺旋擺動(dòng)液壓缸相比密封效果好，但擺動(dòng)的效果差強(qiáng)人意而且轉(zhuǎn)矩不大；與之相反葉片擺動(dòng)液壓缸的構(gòu)造緊湊而且輸出轉(zhuǎn)矩大，密封效果差。對(duì)于設(shè)計(jì)中低壓系統(tǒng)的往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，相比起來(lái)葉片擺動(dòng)液壓缸能得到更佳的轉(zhuǎn)位或間歇運(yùn)動(dòng)效果，因此本篇選用葉片擺動(dòng)液壓缸。 查得液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)上符合設(shè)計(jì)要求的兩種擺動(dòng)液壓缸，規(guī)格如下數(shù)表，經(jīng)比調(diào)，試選用型號(hào)為BM-150。 表4.3 液壓缸活塞桿外徑尺寸系列（mm） 圖4.4 擺動(dòng)液壓缸 4.2.3 液壓泵的選擇 液壓泵中，齒輪泵對(duì)比起的優(yōu)勢(shì)有： （1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性能較好，成本較低； （2）與相同流量的其他各類泵對(duì)比，構(gòu)造緊湊，體積??； （3）油液中存在的污物對(duì)泵工作影響不嚴(yán)重，不易發(fā)生咬死現(xiàn)象； （4）自吸性能優(yōu)秀，高低轉(zhuǎn)速乃至在手動(dòng)調(diào)節(jié)情況下都能實(shí)現(xiàn)自吸； （5）轉(zhuǎn)速范圍廣闊，由于齒輪配合以及泵的傳動(dòng)部分都是平衡的，實(shí)際高轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生的慣性力并不大。 反之齒輪泵的缺點(diǎn)是：工作壓力較低、流量脈動(dòng)大、噪音大等等，但對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)器手的工作影響并不大，本篇選擇齒輪泵為機(jī)械臂的液壓缸提供壓力。 注：V1：機(jī)械臂液壓活塞缸最大排量，V2：擺動(dòng)液壓缸最大排量 d：液壓缸活塞直徑，d1：擺動(dòng)液壓缸葉片直徑，d2：擺動(dòng)液壓缸葉片軸直徑 h ：液壓缸活塞的行程，h1：擺動(dòng)液壓缸葉片高度。 由以上計(jì)算得的總排量，參考液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)初選型號(hào)為GB-B40型號(hào)的齒輪油泵。 24 . 4.2.4校核 （1）活塞缸推力計(jì)算： 無(wú)活塞桿的一端的油腔進(jìn)油時(shí)，活塞桿起動(dòng)向外的推力為： 式中： p：工作壓力。 η：油缸機(jī)械效率，常用的耐油型橡膠密封式取η≈0.95 圖4.5 活塞缸校核圖 活塞桿其中一端進(jìn)油時(shí)，油缸活塞桿向缸內(nèi)收進(jìn)的拉力： （2）缸體與缸底的焊縫應(yīng)力： 焊接原料擬用Z208，查得抗拉應(yīng)力為148 kgf/cm3。 η為焊接效率，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得η=0.7。 D1 為液壓缸外徑，d1 為液壓缸內(nèi)徑。 n=σbσ=158.3345.24=3.5 （4.8） n為安全系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)一般取3.3~4。 經(jīng)計(jì)算分析得焊條材料符合要求。 （3） 缸體之間的螺紋連接計(jì)算： 查液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)得，常用的油缸缸體材料有20、35、45號(hào)鋼制的無(wú)縫鋼管。由于不能調(diào)質(zhì)還有機(jī)械性能差的關(guān)系，20號(hào)鋼除非特殊情況很少會(huì)采用；選取35號(hào)鋼，將其作為與缸頭、缸底、管接頭等零件進(jìn)行焊接的缸體的材料，而且需要在粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理；而45號(hào)鋼用于不參與焊接起來(lái)的其他零件。本篇對(duì)缸體的材料選擇為35號(hào)鋼。查液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)得35號(hào)鋼屈服強(qiáng)度為315 kgf/cm2。 拉應(yīng)力： 可以看出 σn<[σ] 材料采用35號(hào)缸。 （4）液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度和推力： 當(dāng)有活塞桿端進(jìn)油時(shí)： v2=qA2ηv=4qπ(D2-d2)ηv （4.13） F2=(A2p1-A1p2)ηv=π(D2-d2)4p1ηm  當(dāng)無(wú)活塞桿端進(jìn)油時(shí)： v1=4qπD2ηv= （4.15） F1=(A1p1-A2p2)ηm=πD24×p= （4.16） 擺動(dòng)液壓缸： 轉(zhuǎn)矩 T T=b8(D2-d2)pηm=335kgf?cm （4.17） 轉(zhuǎn)角速度 ω ω=8qb(D2-d2)ηv=3rad/s （4.18） 4.3 其它元件的選擇 （1）螺栓：根據(jù)擺動(dòng)缸上連接孔尺寸和螺栓規(guī)格選擇螺栓。 （2）銷釘：根據(jù)活塞桿耳環(huán)內(nèi)徑尺寸，選擇6的尺寸。 （3）密封圈：活塞缸的雙作用下，密封圈兩邊將受到高油壓影響，根據(jù)液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇使用V型密封圈。 （4）液壓油：所選的液壓油應(yīng)具有流動(dòng)性；具有良好消泡性；具有抗乳化性；具有抗氧化性；具有恰當(dāng)?shù)恼扯群驼硿匦阅?；低壓縮性；閃點(diǎn)高；油的蒸氣分離壓力小；能使密封材料減輕膨脹或是硬化過(guò)度變質(zhì)減緩；在不同的溫度，壓力，速率差異條件下，仍然保持杰出的潤(rùn)滑性能。 對(duì)應(yīng)液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)上的參考表，選擇械油。 （5） 機(jī)械手臂盡量采用輕質(zhì)的鋁合金，。  4.4 標(biāo)準(zhǔn)零件一覽表 型號(hào)名稱 數(shù)量 型號(hào)名稱 數(shù)量 螺栓GB／T5780-2000 M6×25 4 螺栓GB／T5780-2000 M8×30 4 螺栓GB／T5780-2000 M10×30 2 螺栓GB／T5780-2000 M10×50 4 2 4 16 4 22 8 2 6 1 3 1 1 2 4 4 2 平墊圈GB／T97．2-1985 M6 4 平墊圈GB／T97．2-1985 M8 4 平墊圈GB／T97．2-1985 M10 8 平墊圈GB／T97．2-1985 M16 28 平墊圈GB／T97．2-1985 M20 18 平墊圈GB／T97．2-1985 M24 4 表4.4 標(biāo)準(zhǔn)件清單列表 5.有限元分析 通過(guò)有限元分析后能獲知許多結(jié)構(gòu)上的問(wèn)題能得以設(shè)計(jì)能更完善，除去工作量和時(shí)間外，考慮到裝配體的復(fù)雜性還有對(duì)與整體的有限元分析操作上比較難以控制變量的處理，并且可能會(huì)出現(xiàn)些連接件的網(wǎng)格劃分問(wèn)題，本文僅對(duì)重要零件進(jìn)行有限元分析。本章節(jié)就對(duì)前輪的轉(zhuǎn)向軸、后輪軸和機(jī)械臂進(jìn)行有限元分析。 5.1前輪轉(zhuǎn)向軸有限元分析。 圖5-1 應(yīng)力分析 圖5-2 位移分析 圖5-3 應(yīng)變分析 鍵槽位傳遞扭矩，以連接車輪的軸段與中軸段的軸承作為約束條件。應(yīng)力、位移和應(yīng)變圖如上，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)車輪與彎連桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，相關(guān)數(shù)值減小到可忽略不計(jì)，經(jīng)驗(yàn)算均符合設(shè)計(jì)要求。 5.2 后輪軸有限元分析 圖5-4 應(yīng)力圖5-5 位移分析 圖5-6 應(yīng)變分析 鍵槽位傳遞轉(zhuǎn)矩，以連接車輪的軸段與中軸段的軸承作為約束條件。應(yīng)力、位移和應(yīng)變圖等相關(guān)數(shù)值偏小，處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)可忽略不計(jì)，均符合設(shè)計(jì)要求。  5.3 機(jī)械臂有限元分析 圖5-7 位移分析 圖5-8 應(yīng)變分析 空閑時(shí)機(jī)械臂一側(cè)支承外側(cè)一段的重量，其位移與應(yīng)變分析圖如上，伸縮俯仰時(shí)會(huì)收到液壓缸的拉力，系統(tǒng)設(shè)計(jì)后能達(dá)到空閑狀態(tài)機(jī)械臂的穩(wěn)定平衡。  6. 結(jié)論 垃圾拾撿機(jī)器人附上機(jī)械手的移動(dòng)機(jī)器人，像前面所說(shuō)具有十分空闊的工作空間和冗余驅(qū)動(dòng)等優(yōu)勢(shì)，并能同時(shí)間內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)和操作的功能，這一直以來(lái)都是機(jī)器人領(lǐng)域上有意義的研究課題。隨著十年前火星探測(cè)器“勇氣號(hào)”成功登陸火星還有其完成了一系列考察任務(wù)的科技崛起，追求更為先進(jìn)的移動(dòng)型機(jī)器人的研究開(kāi)發(fā)似乎將人們的目光再次集中在這方面上。時(shí)至目前，海內(nèi)外均在對(duì)有關(guān)移動(dòng)智能移動(dòng)機(jī)器人的研發(fā)技術(shù)、分析理論還有實(shí)際應(yīng)用方面上的工作進(jìn)行大力開(kāi)展。 略幾億字……  致謝 本畢業(yè)設(shè)計(jì)是由導(dǎo)師老師悉心指導(dǎo)和關(guān)照下最終完成的。從最初方案的設(shè)計(jì)、比較、選定和最終方案的改進(jìn)，還有重要零件等設(shè)計(jì)都是經(jīng)過(guò)與周超老師的商量后提出的修改意見(jiàn)，在此謹(jǐn)向周超老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 此外我還要感謝在同組的其他同學(xué)們，正是由于你們的幫助和通知提醒等，我才能逐步完成本次設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)過(guò)程中，也曾經(jīng)遇到不少問(wèn)題，比如一些零件裝配和分析等問(wèn)題，不僅收  參考文獻(xiàn) [1] 孫桓、陳作模、葛文杰. 機(jī)械原理[M]. 高等教育出版社，2013年3月 [2] 濮良貴、陳國(guó)定、吳立言. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 高等教育出版社，2013年4月 [3] 盧秉恒. 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，2013年5月 [4] 朱龍根、黃雨華. 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，1992年5月 [5] 殷玉楓. 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