履帶機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計【含6張CAD圖紙和說明書】

履帶機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計【含6張CAD圖紙和說明書】,含6張CAD圖紙和說明書,履帶,機(jī)器人,行走,機(jī)構(gòu),設(shè)計,cad,圖紙,以及,說明書,仿單 附件6中期報告學(xué)生姓名學(xué)號指導(dǎo)教師課題名稱履帶機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計簡述開題以來所做的具體工作和取得的進(jìn)展或成果： 在學(xué)校圖書館和網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行資料收集，研究機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的組成，設(shè)計及其受力分析，設(shè)計的主要結(jié)構(gòu)和參數(shù)基本確定，完成了一些標(biāo)準(zhǔn)件的選型及大多數(shù)零部件的設(shè)計計算工作，部分零件圖設(shè)計基本完成，開始整理設(shè)計說明書，并對一些結(jié)構(gòu)進(jìn)行校核。存在的具體問題與解決方法：由于專業(yè)基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)不夠深入，設(shè)計經(jīng)驗(yàn)欠缺，參考資料有限，設(shè)計主題思想把握不夠，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)器人越障分析有一定難度，以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的減速器，齒輪，電動機(jī)設(shè)計細(xì)節(jié)問題還需加以細(xì)化改正。 將查閱資料的范圍從圖書館上升到網(wǎng)絡(luò)上，更加細(xì)化資料收集，找更多相關(guān)性設(shè)計進(jìn)行參考。下一步工作的主要研究任務(wù)、具體設(shè)想與安排：完成履帶機(jī)器人的裝配圖及零件圖的繪制，綜合參考資料，并完成畢業(yè)設(shè)計說明書。指導(dǎo)教師對前期工作的評價：指導(dǎo)教師簽名：年 月 日注：1、本表可根據(jù)內(nèi)容續(xù)頁；2、指導(dǎo)教師評價及簽名手寫，其他內(nèi)容電子版填寫。附件3任務(wù)書學(xué)生姓名指導(dǎo)教師姓名論文（設(shè)計）題目履帶機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計下達(dá)任務(wù)日期任務(wù)起止日期主要研究內(nèi)容及方法1、掌握履帶機(jī)器人的原理、結(jié)構(gòu)、性能要求；2、行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計：主動輪減速機(jī)構(gòu)、翼板轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)、自適應(yīng)路面執(zhí)行機(jī)構(gòu)、履帶及履帶輪運(yùn)動機(jī)構(gòu)；3、履帶機(jī)器人越障、爬坡能力設(shè)計。主要任務(wù)及目標(biāo)1、完成履帶機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計，包含主動輪減速機(jī)構(gòu)、翼板轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)、自適應(yīng)路面執(zhí)行機(jī)構(gòu)、履帶及履帶輪運(yùn)動機(jī)構(gòu)；2、用CAD完成履帶機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)整體設(shè)計圖；3、完成履帶機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)主要零件圖三張2號與裝配圖兩張0號。主要參考文獻(xiàn)1 吉 洋 霍光青 .履帶式移動機(jī)器人研究現(xiàn)狀J.林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備第40卷第10期:7-102崔政斌 王明明 .履帶式機(jī)器人的選用手冊第二版M.化學(xué)工業(yè)出版社，2010.5-303毛恩榮 張紅 宋正河 .車輛人機(jī)工程學(xué)第2版M.北京理工大學(xué)出版社，2007.53-803丁玉蘭 .人機(jī)工程學(xué)第三版M.北京理工大學(xué)出版社，2010.60-734濮良貴 紀(jì)名剛 .機(jī)械設(shè)計第八版M.高等教育出版社，2010.35-4115徐飛 楊海忠 .主從履帶復(fù)合式越障機(jī)器人軟土行走研究J.工礦自動化2012.25-2716王松濤 朱華 .履帶式煤礦救援機(jī)器人越障能力的運(yùn)動學(xué)分析J.礦山機(jī)械2012.8-10進(jìn)度安排各階段工作任務(wù)起止日期查閱文獻(xiàn)，明確思路，完成開題3.05-3.10確定設(shè)計方法，設(shè)計系統(tǒng)方案、完成相關(guān)計算及總體設(shè)計3.11-3.20行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計，越障、爬坡受力分析以及車體結(jié)構(gòu)設(shè)3.21-4.15進(jìn)行履帶、齒輪、電機(jī)的選擇4.16-4.30撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書，進(jìn)行零件圖的繪制5.01-5.20任務(wù)下達(dá)人簽名任務(wù)接收人簽名教研室指導(dǎo)小組組長簽名系部領(lǐng)導(dǎo)小組組長簽名注：1、本表可根據(jù)內(nèi)容續(xù)頁； 2、本表一式兩份，學(xué)生、系部存檔各一份；3、簽名需手寫，其他內(nèi)容電子版填寫。題目:履帶機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計摘要隨著我國改革開放的不斷開展，我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和技術(shù)應(yīng)用都得到了高速穩(wěn)定的發(fā)展，機(jī)器人已成為各個行業(yè)必不可少的關(guān)鍵設(shè)備。移動機(jī)器人相比普通關(guān)節(jié)機(jī)器人增加了移動機(jī)構(gòu)，移動的方式多種多樣，有腿式移動機(jī)構(gòu)，輪式移動機(jī)構(gòu)，履帶式移動機(jī)構(gòu)等等，選擇何種移動方式?jīng)Q定了移動機(jī)器人的工作性質(zhì)和內(nèi)容。本篇論文中提出了一種結(jié)構(gòu)巧妙、機(jī)動性好、穩(wěn)定性能高的多功能履帶式機(jī)器人設(shè)計方案，此設(shè)計移動方案的選擇是采用了履帶式驅(qū)動結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)整體使用模塊化設(shè)計，以便后續(xù)拆卸維修，可以適應(yīng)于各種復(fù)雜的路面，并可主動控制前后兩側(cè)搖臂的轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)機(jī)器人的運(yùn)動姿態(tài)，從而達(dá)到輔助過坑、越障等動作。機(jī)器人的移動機(jī)構(gòu)主要由四部分組成：主動輪減速機(jī)構(gòu)、翼板轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)、自適應(yīng)路面執(zhí)行機(jī)構(gòu)、履帶及履帶輪運(yùn)動機(jī)構(gòu)。經(jīng)過合理的設(shè)計后機(jī)器人將具有很好的環(huán)境適應(yīng)能力、機(jī)動能力并能承受一定的掉落沖擊。本研究的意義是為機(jī)器人提供一個動力輸出平臺，主要完成了履帶移動機(jī)構(gòu)的設(shè)計，針對履帶機(jī)器人中采用的履帶、減速器、電動機(jī)等也進(jìn)行了必要的闡析，通過對履帶機(jī)器人的相關(guān)性能要求的驗(yàn)算，得出設(shè)計的結(jié)果基本上能夠符合設(shè)計要求這一結(jié)果。關(guān)鍵詞：履帶機(jī)器人;履帶移動機(jī)構(gòu);模塊化設(shè)計AbstractWith the continuous development of Chinas reform and opening up, Chinas economic construction and technology application have been developed rapidly and steadily, and robots have become an indispensable key equipment in various industries. Compared with the ordinary mobile robot joint robot increased the mobile mechanism, move in different ways, have legs type mobile mechanism, wheeled mobile mechanism, caterpillar mobile mechanism and so on, choose what kind of way to determine the nature of work and contents of the mobile robot.This paper puts forward a structure, good maneuverability, high stability performance of multi-function crawler robot design, this design is the choice of mobile solutions adopted crawler drive structure. Structure of the overall use of modular design, in order to follow-up maintenance, removal can be adapted to various complicated road, and can turn on either side of the rocker arm before and after active control to regulate the robots motion, so as to achieve auxiliary pit, surmounting obstacles. The moving mechanism of the robot consists of four parts: the active wheel deceleration mechanism, the rotating mechanism of the airfoil, the adaptive pavement actuator, the crawler and the crawler wheel movement mechanism. After a reasonable design, the robot will have good environmental adaptability, maneuverability and can withstand certain drop impact.The significance of this study is to provide a platform for power output for robot, mainly completed the crawler mobile mechanism design, in view of the tracked robot track, speed reducer, motor and so on has made the necessary expatiates, through calculating the related performance requirements of tracked robot, it is concluded that the design result can basically meet the design requirements of the result.Keywords: tracked robot; tracked mobile mechanism;the modular design目錄第1章 緒 論11.1 引言11.2 履帶機(jī)器人的發(fā)展概況11.3 課題研究的意義及目的3第2章 履帶機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計32.1 履帶式機(jī)器人的設(shè)計要求52.2 履帶機(jī)器人的設(shè)計概述52.2.1 多功能履帶式機(jī)器人與其他類型移動機(jī)器人原理的對比52.2.2 多功能履帶式機(jī)器人與其他類型移動機(jī)器人特點(diǎn)的對比82.2.3 多功能履帶式機(jī)器人的設(shè)計參數(shù)92.3 履帶機(jī)器人的運(yùn)動特性92.3.1 平面運(yùn)動及轉(zhuǎn)彎92.3.2 自撐起及涉水102.3.3 越障102.4 履帶機(jī)器人的設(shè)計結(jié)構(gòu)和尺寸112.4.1 履帶機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的選擇112.4.2 多功能履帶式機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成和尺寸122.4.3 多功能履帶式機(jī)器人主要機(jī)構(gòu)的工作原理132.5 履帶機(jī)器人的越障分析132.5.1 跨越臺階132.5.2 跨越溝槽142.5.3 斜坡運(yùn)動分析152.6 機(jī)器人移動平臺主履帶電機(jī)的選擇162.6.1 機(jī)器人在平直的路上行駛162.6.2 機(jī)器人在30坡上勻速行駛172.6.3 機(jī)器人的多姿態(tài)越階172.7 履帶部分的設(shè)計192.7.1 履帶的選擇192.7.2 功率的計算192.7.3 確定帶的型號和節(jié)距202.7.4 確定從動輪的直徑212.7.5 確定節(jié)線長度232.7.6 確定設(shè)計功率時所需的帶寬242.7.7 功率驗(yàn)算262.7.8 同步帶的物理機(jī)械性能272.8 履帶主從動輪的設(shè)計272.8.1 履帶輪材料選擇272.8.2 履帶輪形狀及其主要尺寸的確定272.8.3 履帶輪齒形及齒面寬度的選擇282.8.4 履帶輪所允許的公差302.9 副履帶部分設(shè)計312.9.1 計算副履帶的帶寬312.9.2 計算H帶的基準(zhǔn)額定功率312.9.3 中心距的選擇322.9.4 計算副履帶節(jié)線長度322.10 履帶翼板部分設(shè)計332.10.1 履帶翼板的作用332.10.2 履帶翼板設(shè)計332.11 主履帶的重心計算342.11.1 翼板質(zhì)量342.11.2 履帶從動輪的質(zhì)量352.11.3 張緊輪、調(diào)節(jié)輪質(zhì)量352.11.4 履帶驅(qū)動裝置重心352.12 副履帶的重心計算372.12.1 主從動輪的重心坐標(biāo)372.12.2 翼板2的重心坐標(biāo)382.12.3 副履帶的重心坐標(biāo)382.13 主履帶及其搖臂也就是副履帶總部分的重心計算38第3章 總結(jié)39參考文獻(xiàn)41致謝43第1章 緒 論1.1 引言隨著社會的發(fā)展，我們面臨的自身能力、能量的局限越來越多，所以我們創(chuàng)造了各種類型的機(jī)器人來輔助或代替我們完成任務(wù)。機(jī)器人應(yīng)用的地方變得越來越多，從單一的生產(chǎn)制造業(yè)發(fā)展到各行各業(yè)，甚至延伸到排爆等危險的具體工作?，F(xiàn)在國內(nèi)外都開始了對移動機(jī)器人的系統(tǒng)研發(fā)和設(shè)計，而移動機(jī)器人選擇何種移動方式是其設(shè)計時最重要的考慮點(diǎn)之一。移動機(jī)器人按其移動結(jié)構(gòu)可以分為腿式，輪式和履帶式三大類，這三類各有其優(yōu)缺點(diǎn)。隨著移動機(jī)器人行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，腿式機(jī)器人由于其結(jié)構(gòu)和操作過于復(fù)雜，且應(yīng)用的場地通常有特殊要求，因此并沒有得到廣泛的使用。而目前市場上的移動機(jī)器人主流仍是輪式機(jī)器人，但是同樣存在著許多缺陷，最大的問題是輪式機(jī)器人對行走地面要求比較高，在松軟或者是泥濘的道路上行走時極容易打滑；且移動轉(zhuǎn)向的時候需要整個機(jī)器人本體轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)彎半徑較大，占用的行走空間較多。履帶機(jī)器人，主要指搭載履帶底盤機(jī)構(gòu)的機(jī)器人，履帶機(jī)器人具有牽引力大，不易打滑、越野性能好等優(yōu)點(diǎn)，可以搭載攝像頭、探測器等設(shè)備代替人類從事一些危險工作，因此對其進(jìn)一步的研究是不能忽視的。1.2 履帶機(jī)器人的發(fā)展概況20世紀(jì)60年代到70年代，想到工業(yè)機(jī)器人印入腦海的便是自動機(jī)械手。機(jī)器人移動功能的大力研究和開發(fā)是20世紀(jì)80年代以后才開始，現(xiàn)在作為移動機(jī)器人而研制的移動機(jī)械類型已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了機(jī)械手。尤其是履帶式機(jī)器人，不僅是生物體中沒見過的移動形態(tài)，而且能夠在復(fù)雜的環(huán)境下行進(jìn)。履帶式機(jī)器人包括偵察機(jī)器人、巡邏機(jī)器人、爆炸處理機(jī)器人、步兵支援機(jī)器人以及復(fù)雜環(huán)境下搜救機(jī)器人等，用來代替我們進(jìn)入危險環(huán)境下完成一些如偵查、搜集資料、救援等工作，從而減少了我們工作的危險系數(shù)，在我們未來的生活與工作中起到非常重要的作用。民用履帶式機(jī)器人被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)等各種服務(wù)領(lǐng)域，如生產(chǎn)線傳輸、清掃、導(dǎo)盲和搜救復(fù)雜環(huán)境下的資料等各個方面。目前美國的移動機(jī)器人的研發(fā)已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展，他們成功將該機(jī)器人應(yīng)用到一些危險的環(huán)境中實(shí)際作業(yè)，還有部分移動機(jī)器人甚至開始在戰(zhàn)爭中嶄露頭角，代表機(jī)器人有Packbot機(jī)器人，Talon機(jī)器人，NUGV等。 圖1-1 RackBot準(zhǔn)備展開 圖1-2 RackBot伸展情況圖1-3 SUGV機(jī)器人 圖1-4 Warrior機(jī)器人德國telemax防爆機(jī)器人：僅在一兩年前，德國公司出品了一款防爆機(jī)器人，現(xiàn)在2006年的新一代機(jī)器人已經(jīng)上市了，其結(jié)構(gòu)比以前的更加輕便，體積更小。這款機(jī)器人依靠一個靈活的小型系統(tǒng)有了和一些大型機(jī)器人一樣的功能。 圖1-5 telemax行走姿勢 圖1-6最緊湊姿勢我國微小型機(jī)器人的研究和開發(fā)晚于西方的一些發(fā)達(dá)國家，我國是從20世紀(jì)80年代開始機(jī)器人領(lǐng)域的研究的。其中具有代表性的有中國科學(xué)院研制的復(fù)合移動機(jī)器人“靈晰-B”型排爆機(jī)器人，“龍衛(wèi)士Dragon Guard X3B 反恐機(jī)器人”，“JW-901 排爆機(jī)器人”等。1.3 課題研究的意義及目的本研究的意義是為機(jī)器人提供一個動力輸出平臺，為開發(fā)各種功能的機(jī)器人提供基礎(chǔ)平臺。此設(shè)計移動方案的選擇是采用了履帶式驅(qū)動結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)整體使用模塊化設(shè)計，以便后續(xù)拆卸維修，可以適應(yīng)于各種復(fù)雜的路面，并可主動控制前后兩側(cè)搖臂的轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)機(jī)器人的運(yùn)動姿態(tài)，從而達(dá)到輔助過坑、越障等動作。經(jīng)過合理的設(shè)計后機(jī)器人將具有很好的環(huán)境適應(yīng)能力、機(jī)動能力并能承受一定的掉落沖擊，此設(shè)計的移動機(jī)構(gòu)主要由四部分組成：主動輪減速機(jī)構(gòu)、翼板轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)、自適應(yīng)路面執(zhí)行機(jī)構(gòu)、履帶及履帶輪運(yùn)動機(jī)構(gòu)。此設(shè)計的目的設(shè)計結(jié)構(gòu)新穎，能實(shí)現(xiàn)過坑、越障等動作。通過在機(jī)器人機(jī)架上加裝其他功能的模塊來實(shí)現(xiàn)不同的使用功能。- 51 -第2章 履帶機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)有市場上常見的移動機(jī)器人基本上都是輪式機(jī)器人，其基本工作方式為電動機(jī)帶動輪子轉(zhuǎn)動，輪子再將動力傳遞給整個輪式機(jī)器人達(dá)到讓其自由行走的目的。輪式機(jī)器人主要有以下幾個方面的缺點(diǎn)：對行走地面要求比較高，在松軟或者是泥濘的道路上行走時極容易打滑；且移動轉(zhuǎn)向的時候需要整個機(jī)器人本體轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)彎半徑較大，占用的行走空間較多；而本設(shè)計中的多功能履帶式機(jī)器人采用履帶驅(qū)動的工作原理，其基本工作方式為行走電動機(jī)帶動履帶本體轉(zhuǎn)動提供履帶式機(jī)器人行走的動力，關(guān)節(jié)電動機(jī)帶動履帶本體調(diào)整其行走角度，讓機(jī)器人本體能夠自如的翻越障礙。這兩種移動機(jī)器人的工作原理截然不同，兩者結(jié)構(gòu)不同、實(shí)現(xiàn)方式不同，使用方法也不相同。本篇論文中的多功能履帶式機(jī)器人設(shè)計運(yùn)用了巧妙的機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)，利用電動機(jī)作為機(jī)器人行走的源動力，再通過穩(wěn)定的減速器和鏈傳動將電動機(jī)的動力傳遞給履帶，使得機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)自由的行走，且多功能履帶式機(jī)器人在遇到障礙物時，通過調(diào)整關(guān)節(jié)角度，使得整個運(yùn)動過程更加平穩(wěn)。我們在現(xiàn)有的單節(jié)雙履帶式機(jī)器人的理論基礎(chǔ)上改良結(jié)構(gòu)和運(yùn)動方式，本次設(shè)計的多功能履帶式機(jī)器人采用雙節(jié)六履帶式結(jié)構(gòu)，機(jī)械結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化，綜合材質(zhì)的選擇、結(jié)構(gòu)的簡化，讓使用者更加方便穩(wěn)定的使用該移動機(jī)器人，這是本篇論文多功能履帶式機(jī)器人的設(shè)計初衷。2.1 履帶式機(jī)器人的設(shè)計要求（1）本設(shè)計中的多功能履帶式機(jī)器人主要在一些人不方便進(jìn)入的小型場合使用，包括倒塌的建筑物內(nèi)，災(zāi)難現(xiàn)場，危險災(zāi)區(qū)和坍塌煤礦等。（2）本設(shè)計之前綜合考慮，該多功能履帶式機(jī)器人應(yīng)該具有以下功能：產(chǎn)品加工生產(chǎn)成本低，質(zhì)量安全穩(wěn)定，使用壽命長，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，使用便捷，方便搬運(yùn)移動。（3）本設(shè)計從履帶機(jī)器人底座結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計分析及計算闡述。2.2 履帶機(jī)器人的設(shè)計概述2.2.1 多功能履帶式機(jī)器人與其他類型移動機(jī)器人原理的對比（1）輪式機(jī)器人的工作原理最早出現(xiàn)的移動機(jī)器人應(yīng)當(dāng)是輪式機(jī)器人。隨著各個行業(yè)對移動機(jī)器人質(zhì)量要求的不斷提高，輪式機(jī)器人也得到了快速的發(fā)展與運(yùn)用。輪式機(jī)器人以輪式移動為基礎(chǔ)，相對腿式、履帶式或其它非輪式的移動機(jī)器人具有運(yùn)動速度快、工作效率高、結(jié)構(gòu)簡單、操作容易等優(yōu)勢。與其他移動機(jī)器人相比，輪式機(jī)器人最大的優(yōu)點(diǎn)便是操作簡單，其行走區(qū)域不需要假設(shè)軌道、支座架等固定裝置，電路控制方便簡單，且不易損壞。因此，輪式機(jī)器人大多數(shù)在較好的環(huán)境下使用，如今在自動化物流系統(tǒng)中被廣泛使用，利用其快捷性和高效性，實(shí)現(xiàn)高物流倉庫高效、經(jīng)濟(jì)、便捷的無人化管理。輪式機(jī)器人，其基本工作原理為電動機(jī)帶動輪子轉(zhuǎn)動，輪子再將動力傳遞給整個輪式機(jī)器人達(dá)到讓其自由行走的目的。再通過其他輔助功能，如地面控制系統(tǒng)，車載控制系統(tǒng)，導(dǎo)航引導(dǎo)方式等綜合起來形成完整的結(jié)構(gòu)體系。隨著對輪式機(jī)器人的深入研究分析，輪式機(jī)器人的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大,如今也廣泛運(yùn)用于工業(yè)、軍事、交通運(yùn)輸、電子等領(lǐng)域,，同樣具有很強(qiáng)的抗干擾能力和目標(biāo)識別能力。圖2-1 常見輪式機(jī)器人實(shí)物圖（2）腿式機(jī)器人的工作原理：腿足式移動機(jī)構(gòu)分2腿、4腿、6腿、8腿等形式。腿式移動機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)有：(a)腿式機(jī)器人的地形適應(yīng)能力強(qiáng)。(b)腿式機(jī)器人的腿部具有多個自由度，運(yùn)動更具有靈活性，通過調(diào)節(jié)腿的長度可以控制機(jī)器人重心位置，因此不易翻倒，穩(wěn)定性更高。(c)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)動而不必考慮地面的租糙程度和腿的放位置，8腿移動機(jī)器人如圖7-2所示，特點(diǎn)是穩(wěn)定性好，越野能力強(qiáng)。腿式移動機(jī)構(gòu)缺點(diǎn)有：該類機(jī)器人的移動速度慢，機(jī)動性較差負(fù)載不能太重；腿式機(jī)器入對地面適應(yīng)性和運(yùn)動靈活性需要進(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2-2八腿機(jī)器人（3）履帶式機(jī)器人的工作原理在本世紀(jì)早期，以電動機(jī)作為動力源帶動的單節(jié)雙履帶式機(jī)器人就已經(jīng)出現(xiàn)了。隨著現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，如今出現(xiàn)了雙節(jié)四履帶式機(jī)器人和多節(jié)多履帶式機(jī)器人等等類型的履帶式機(jī)器人。機(jī)器人的車體的履帶作為履帶式移動機(jī)構(gòu)，與前臂和后臂轉(zhuǎn)動相協(xié)調(diào)，增加了機(jī)器人運(yùn)動靈活性。機(jī)器人前臂和后臂各有一個伺服電機(jī)驅(qū)動，通過控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)前臂和后臂的靈活轉(zhuǎn)動，在機(jī)器人爬坡和越障時發(fā)揮更大作用。機(jī)器人前臂和后臂協(xié)調(diào)作用，穩(wěn)定性將更好。機(jī)器人車體左右兩邊履帶各有永磁式直流電機(jī)驅(qū)動，通過控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合，控制前軸和后軸的速度、力矩，可實(shí)現(xiàn)原地360轉(zhuǎn)向，前進(jìn)時的自由轉(zhuǎn)向，隨時調(diào)解爬坡時的力矩大小。在車體主履帶前端是慣性軸，與主動軸配合，保證機(jī)器人運(yùn)動的平穩(wěn)。圖2-3六履機(jī)器人2.2.2 多功能履帶式機(jī)器人與其他類型移動機(jī)器人特點(diǎn)的對比多功能履帶式機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)：（1）在惡劣環(huán)境下也可以作業(yè)，越障機(jī)動性好；（2）具有很好的自復(fù)位能力，可以從任何顛覆狀態(tài)恢復(fù)到正常行駛狀態(tài)；（3）履帶上的履齒不容易打滑，與地面的附著性好，能夠最大程度的發(fā)揮電動機(jī)的效率輪式機(jī)器人的缺點(diǎn)：（1）對行走地面要求比較高，在松軟或者是泥濘的道路上行走時極容易打滑；（2）移動轉(zhuǎn)向的時候需要整個機(jī)器人本體轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)彎半徑較大，占用的行走空間較多（3）輪式機(jī)器人傳動系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，非專業(yè)人員不容易檢查和排除問題。表2-2典型移動機(jī)構(gòu)的性能對比表移動方式輪式履帶式腿式移動速度快較快慢越障能力差一般好復(fù)雜程度簡單一般復(fù)雜能耗量小較小大控制難易易一般復(fù)雜2.2.3 多功能履帶式機(jī)器人的設(shè)計參數(shù)總體結(jié)構(gòu)六節(jié)履腿式結(jié)構(gòu)最大通過坡度30自重50Kg通過能力能通過復(fù)雜行道載荷50Kg續(xù)航能力5小時以上搭載接口二維隨動搭載平臺轉(zhuǎn)向能力自由轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)尺寸1205*624*380履帶高度200mm平地最大速度度速度0.5m/s前臂履帶末80mm正常速度0.3m/s后臂履帶末80mm圖2-3履帶式機(jī)器人的設(shè)計參數(shù)2.3 履帶機(jī)器人的運(yùn)動特性2.3.1 平面運(yùn)動及轉(zhuǎn)彎平面運(yùn)動及轉(zhuǎn)彎是最基本的運(yùn)動方式，當(dāng)兩側(cè)的履帶同向等速運(yùn)動時，則表現(xiàn)為直線行走，當(dāng)兩側(cè)履帶反向等速運(yùn)動可實(shí)現(xiàn)原地零半徑回轉(zhuǎn)，而不同速度同向運(yùn)動可實(shí)現(xiàn)任意半徑轉(zhuǎn)向。圖3-1（a）、圖3-1（b）為四擺臂履帶單元同時著地，使機(jī)器人與地面的接觸面積增大，可以使機(jī)器人適應(yīng)松軟、泥濘和凹凸不平等各種地形環(huán)境； 圖3-1（a） 圖3-1（b）圖3-1（c）、圖3-1（d）、圖3-1（e）中當(dāng)遇到小坡度的斜坡時，可直接爬坡而不必采取其他動作，從而可減少對驅(qū)動控制系統(tǒng)要求； 圖3-1（c） 圖3-1（d） 圖3-1（e） 圖3-1（f）為四擺臂單元向上擺到中間位置，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人小空間轉(zhuǎn)向運(yùn)動。 圖3-1（f）機(jī)器人爬坡時，姿態(tài)可以轉(zhuǎn)變成圖3-1（g）。當(dāng)坡度較大時，則圖3-1（h）和圖3-1（i）是較好的姿態(tài)，這兩種方式可使機(jī)器人重心位于穩(wěn)定狀態(tài)，從而保證機(jī)器人順利爬坡。 圖3-1（g） 圖3-1（h） 圖3-1（i）2.3.2 自撐起及涉水 機(jī)器人的主要控制系統(tǒng)和檢測元件則安裝在中間箱體中，為了避免在運(yùn)動中被損壞，機(jī)器人可以通過4個擺臂單元向下擺動，抬高中間箱體的高度。且其以各自不同的擺動角度向下擺動時可使機(jī)器人變換成各種姿態(tài)，從而使中間箱體在允許變化的高度范圍內(nèi)自由轉(zhuǎn)變，從而使機(jī)器人完成涉水的動作。 2.3.3 越障機(jī)器人利用擺臂前攻角進(jìn)行越障，由于機(jī)器人擺臂能把車體抬起，所以可越過高于自身高度的障礙物。圖示（a）-（h）表示機(jī)器人越過高障礙物的一般過程。履帶利用齒形對障礙物的抓爬力來向上攀爬，同時后擺臂向下擺動以使車體抬高，當(dāng)擺到與地面垂直時后擺臂停止擺動。當(dāng)主履帶爬到障礙物上面時，前擺臂向前向下擺動支起車體，機(jī)器人繼續(xù)前進(jìn)，直到其重心越過臺階。重心越過臺階后，前擺臂向前向上擺動直到與地面貼合，同時后擺臂向后向上擺動與車體成一后攻角為止，此時機(jī)器人已越上臺階。整個過程中，履帶始終向前爬行。圖3-2救災(zāi)機(jī)器人越障過程2.4 履帶機(jī)器人的設(shè)計結(jié)構(gòu)和尺寸2.4.1 履帶機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的選擇本文履帶機(jī)器人移動系統(tǒng)采用的是履腿式復(fù)合結(jié)構(gòu)，總體設(shè)計方案如圖2-4所示。機(jī)器人的車體的履帶作為履帶式移動機(jī)構(gòu)，與前臂和后臂轉(zhuǎn)動相協(xié)調(diào)，增加了機(jī)器人運(yùn)動靈活性。機(jī)器人前臂和后臂各有一個伺服電機(jī)驅(qū)動，通過控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)前臂和后臂的靈活轉(zhuǎn)動，在機(jī)器人爬坡和越障時發(fā)揮更大作用。機(jī)器人前臂和后臂協(xié)調(diào)作用，穩(wěn)定性將更好。機(jī)器人車體左右兩邊履帶各有永磁式直流電機(jī)驅(qū)動，通過控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合，控制前軸和后軸的速度、力矩，可實(shí)現(xiàn)原地360轉(zhuǎn)向，前進(jìn)時的自由轉(zhuǎn)向，隨時調(diào)解爬坡時的力矩大小。在車體主履帶前端是慣性軸，與主動軸配合，保證機(jī)器人運(yùn)動的平穩(wěn)。2.4.2 多功能履帶式機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成和尺寸圖4-1多功能履帶式機(jī)器人的設(shè)計結(jié)構(gòu)1.后擺臂及履帶 2.齒輪 3.永磁式直流電機(jī) 4. 減速器 5. 蓄電池 6.微控制器及組件 7.步進(jìn)電機(jī) 8. 主履帶 9.前擺臂及履帶 圖4-2機(jī)器人車體具體尺寸2.4.3 多功能履帶式機(jī)器人主要機(jī)構(gòu)的工作原理減速傳動機(jī)構(gòu)是電動機(jī)通過行星輪減速器的降速，來實(shí)現(xiàn)增大轉(zhuǎn)矩、調(diào)速，通過直齒輪改變軸的方向，輸出后軸轉(zhuǎn)矩，為機(jī)器人提供主要動力。后軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動后軸位于傳動系的末端。其基本功用是增扭、降速和改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是機(jī)器人在行駛過程中，經(jīng)常需要改變行駛方向，本機(jī)構(gòu)是通過兩個電機(jī)的差速比來實(shí)現(xiàn)的。動力部分采用電機(jī)，通過齒輪副降速后帶動低速軸的轉(zhuǎn)動，軸與履帶驅(qū)動機(jī)構(gòu)通過導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)連接，使履帶驅(qū)動機(jī)構(gòu)各自繞前后軸的中心線轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人不同角度的爬坡和越障能力。2.5 履帶機(jī)器人的越障分析2.5.1 跨越臺階 當(dāng)機(jī)器人在爬越臺階時，機(jī)器人履帶底線與地面之間的夾角將慢慢增大，當(dāng)重心越過臺階的支撐點(diǎn)時，則完成了爬越臺階的動作。由運(yùn)動過程可以看出，圖5-1重心的位置處于臨界狀態(tài)，機(jī)器人重心只有越過臺階邊緣，機(jī)器人才能成功的越過障礙。由此可分析出機(jī)器人的最大越障高度。圖5-1上臺階臨界狀態(tài)示意圖由圖5-1所示幾何關(guān)系可得： （5-1） 變換式（5-1）可得： （5-2） （5-3）利用式（5-3）求出，代入式（5-2）可算出機(jī)器人跨越障礙的高度。機(jī)器人加裝后臂，可以大幅提高機(jī)器人跨越臺階的高度，如圖5-2所示，在后臂伺服電機(jī)的驅(qū)動下，后臂履帶抬起，成直立，在機(jī)器人跨越的高度又要高出H。所以本次設(shè)計履帶設(shè)計中機(jī)器人跨越障礙的最大高度為：H=600mm圖5-2上臺階臨界狀態(tài)示意圖2.5.2 跨越溝槽對于小于機(jī)器人前后履帶輪中心距的溝槽，因機(jī)器人重心在機(jī)器人車體內(nèi)，當(dāng)機(jī)器人重心越過下一個溝槽的支撐點(diǎn)時，機(jī)器人就越過了溝槽。也可能由于重心未能過去，傾翻在溝槽內(nèi)。當(dāng)溝槽大于中心距時，履帶式機(jī)器人可以看做爬越凸臺障礙。履帶式移動機(jī)器人跨越溝槽時，當(dāng)重心越過溝槽邊緣時，受重力作用，機(jī)器人將產(chǎn)生前傾現(xiàn)象，運(yùn)動不穩(wěn)定。由機(jī)器人質(zhì)心變化規(guī)律可知機(jī)器人重心在以r為半徑的圓內(nèi)，由于擺臂展開后機(jī)器人履帶與地接觸長度變大，為了計算最大跨越壕溝寬度，擺臂履帶應(yīng)處于展開狀態(tài)。機(jī)器人前臂和后臂的長度相等。機(jī)器人在平地圖5-3（a）跨越溝槽的寬度： （5-4）圖5-3跨越溝槽示意圖2.5.3 斜坡運(yùn)動分析機(jī)器人在斜坡上運(yùn)動時，其受力情況如圖5-4所示，機(jī)器人勻速行駛或靜止時，其驅(qū)動力： （5-5）圖5-4機(jī)器人上坡受力示意圖 最大靜摩擦力系數(shù)為，最大靜摩擦力為： （5-6）當(dāng)時，機(jī)器人能平穩(wěn)行駛。當(dāng)時，機(jī)器人受重力的影響將沿斜面下滑。已知履帶機(jī)器人對地面的最大靜摩擦系數(shù)，則機(jī)器人爬越的最大坡度為: 爬坡時克服摩擦力所需的最大加速度為： （5-7）通過上述分析，可以根據(jù)機(jī)器人履帶與運(yùn)動面的摩擦系數(shù)來確定一些陡坡是否能夠安全爬升，并根據(jù)坡度和電機(jī)的特性，確定其運(yùn)動過程最大加速及爬升都陡坡的快速性。由以上計算可得：機(jī)器人的爬坡角度最大為；垂直越障高度最大為600mm：最大跨溝寬度為400mm。2.6 機(jī)器人移動平臺主履帶電機(jī)的選擇對于履帶和地面的動摩擦因數(shù)，實(shí)際上只是表示起動時車輪所處的滑動狀態(tài)對應(yīng)的滑動摩擦力，一旦車輪開始轉(zhuǎn)動，面臨的滾動摩擦力則總是比滑動摩擦力小得多。則可取大一點(diǎn)。2.6.1 機(jī)器人在平直的路上行駛履帶式機(jī)器人在跨越平面的溝槽或在平面移動，假設(shè)其速度最大，且勻速前進(jìn)，則取 履帶式機(jī)器人共有兩個輸出軸，每個輸出軸前端都有一個電機(jī)，對機(jī)器人其中一個輸出軸分析:圖6-1 平直路線分析 （6-1） （6-2）又 則在最大的行駛速度下，驅(qū)動電機(jī)經(jīng)過減速箱減速后需要提供的極限轉(zhuǎn)速為：2.6.2 機(jī)器人在30坡上勻速行駛機(jī)器人在最大行駛坡度上勻速行駛，設(shè)定行駛速度為,在行駛過程中輪子作純滾動，不考慮空氣阻力的影響，機(jī)器人爬坡受力情況如圖 圖6-2 30坡度分析 （6-3） （6-4）又，則則在最大坡度下需提供極限轉(zhuǎn)矩為 2.6.3 機(jī)器人的多姿態(tài)越階對這幾種姿態(tài)分析，機(jī)器人在跨越臺階時直流電機(jī)只驅(qū)動主履帶，機(jī)器人在實(shí)際跨越臺階過程中速率不大，那么機(jī)器人所需提供的輸出功率也不大。由以上分析可知，機(jī)器人平地直線運(yùn)動時要求的驅(qū)動電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速較大，而爬坡時需要驅(qū)動電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩較大。因此，在選電機(jī)時，應(yīng)根據(jù)平地直線運(yùn)動所求的最大轉(zhuǎn)速和爬坡運(yùn)動所求的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行選擇。根據(jù)機(jī)器人爬坡情況的分析：,機(jī)器在平面狀況下，因而選取P=80W作為機(jī)器人的最大輸出功率。根據(jù)計算的履帶式機(jī)器人的最大輸出功率為80W, 輸出轉(zhuǎn)矩為22.1N.M, 輸出轉(zhuǎn)速為56.2r/min。因?yàn)橹绷麟姍C(jī)啟動性能好，過載性能強(qiáng)，可承受頻繁沖擊、制動和反轉(zhuǎn)，允許沖擊電流可達(dá)額定電流的3到5倍。另外在使用過程中可攜帶或可移動的蓄電池，干電池作為供電電源，操作輕巧與方便。根據(jù)直流電機(jī)這些性能，滿足主履帶頻繁受沖擊，制動和反轉(zhuǎn)的要求，滿足機(jī)器人要攜帶移動電池的要求，因而則選擇90ZY54型號的直流永磁電機(jī)。表6-1 直流電機(jī)數(shù)據(jù)額定功率92額定轉(zhuǎn)矩0.6額定轉(zhuǎn)速1500電流7電壓12允許正反轉(zhuǎn)速差150因?yàn)?則因?yàn)? 則又則選取 2.7 履帶部分的設(shè)計2.7.1 履帶的選擇對于履帶基于標(biāo)準(zhǔn)化的思考，我們選擇了梯形雙面齒同步帶作為設(shè)計履帶，其具有帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動的優(yōu)點(diǎn)。由于帶與帶輪是靠嚙合傳遞運(yùn)動和動力，故帶與帶輪間無相對滑動，能保證準(zhǔn)確的傳動比。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。傳動時的線速度可達(dá)50m/s，傳動比可達(dá)10，效率可達(dá)98。傳動噪音比帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動小，耐磨性好，不需油潤滑，壽命比摩擦帶長。因?yàn)橥綆鲃泳哂袦?zhǔn)確的傳動比，無滑差，可獲得恒定的速比，傳動平穩(wěn)，能吸振，噪音小，傳動比范圍大等優(yōu)點(diǎn)，所以傳遞功率可以從幾瓦到百千瓦。傳動效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，適宜于多軸傳動，無污染，因此可在工作環(huán)境較為惡劣的場所下正常工作。從以上對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裝置設(shè)計履帶能夠滿足設(shè)計性能及工作的環(huán)境條件要求。由已知后軸輸出功率為(即）；由已知設(shè)計裝置移動速度，根據(jù)公式，可得主動輪轉(zhuǎn)速，預(yù)先設(shè)計履帶主動輪直徑=169mm，履帶從動輪直徑=169mm，由公式，可得=59.71r/min.。故可以得到設(shè)計的已知條件如下：傳遞名義功率.主動輪轉(zhuǎn)速r/min從動輪轉(zhuǎn)速中心距.2.7.2 功率的計算式中K-載荷修正系數(shù)（有工作機(jī)性能和運(yùn)轉(zhuǎn)時間查表7-1可以得到）表7-1修正載荷系數(shù)K工作機(jī)運(yùn)行時間（小時/日）358101624計算機(jī)，醫(yī)療機(jī)1.01.21.4縫紉機(jī)，辦公機(jī)械1.21.41.6輕傳送機(jī)，包裝機(jī)1.31.51.7攪拌機(jī)，造紙機(jī)1.41.61.8印刷機(jī)，圓形帶鋸1.41.61.82.7.3 確定帶的型號和節(jié)距由設(shè)計功率=0.1377kw和=59.71r/min，考慮到可以用雙面交錯梯狀齒形同步帶作為履帶使用，由圖7-1查得型號選用XH型，對應(yīng)節(jié)距=22.225mm，圖7-2為雙面交錯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，其兩面帶齒呈對稱排列，圖B為DB型雙面齒同步帶，其兩面帶齒呈交錯位置排列，本裝置設(shè)計履帶選擇DB型。XH型同步帶=2.794mm，=15.49 圖7-1梯形齒同步帶，輪選型圖圖7-2梯形齒形狀圖表7-2梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶型號及其尺寸槽型MXLXXLXLLHXHXXH齒數(shù)10-232410101014-19191818節(jié)距0.0032.0323.1755.0805.52512.70022.22531.750齒半角A0.122820252520202020齒高0.640.841.402.132.596.8810.29齒頂厚0.610.670.961.273.104.247.5911.61齒頂圓角半徑0.030.300.300.610.861.472.012.69齒根圓角半徑0.030.230.280.610.531.041.421.932.82兩倍節(jié)極距2a0.5080.5080.5080.7621.3722.7943.0482.7.4 確定從動輪的直徑對于梯形標(biāo)準(zhǔn)同步帶來說小帶輪的齒數(shù)是有要求的，能夠保證同步帶運(yùn)轉(zhuǎn)是最為基本的，履帶選用的XH形同步帶一樣有齒數(shù)最小要求，由表7-3查得 表7-3小帶輪的最小齒數(shù)小帶輪轉(zhuǎn)速XLLHXHXHH9001012142222900-120010121624241200-180012141820261800-36001216202230 由上面得到 可以代入公式: 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大，故取履帶主動輪直徑=169mm，履帶從動輪直徑=169mm。查表7-4，選擇履帶主動輪型號為24XH，履帶從動輪型號為24XH，就近圓整帶輪直徑，查得履帶主動輪直徑=169.79mm，履帶從動輪直徑=169.79mm。表7-4XH型同步輪尺寸表（節(jié)距=22.225mm）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h22XH22155.64152.841671384.523XH23162.71159.921741454.524XH24169.79166.991811524.525XH25176.86174.071881594.526XH26183.94181.141951664.527XH27191.01188.222021734.528XH28198.08195.292091804.5同步帶都有自己的極限速度，如果速度過大會使皮帶輪機(jī)構(gòu)的不穩(wěn)定性增強(qiáng)，有較大的波動現(xiàn)象，并且在單位時間的轉(zhuǎn)動次數(shù)會增加，不利于帶的壽命的提高，所以有同步帶的速度校核如下: 查表7-5得 表7-5梯形齒同步帶極限速度型號MXL,XXL,XL,T2.5，T5，3ML,H,T10，8M,14MXH,XXH,T20，20M模數(shù)1,1.5,2,2.53,4，57,1040-5035-4025-302.7.5 確定節(jié)線長度確定中心距，增大中心距，可以增加帶輪的包角，減少單位時間內(nèi)帶的循環(huán)次數(shù)，有利于提高帶的壽命，但是中心距過大，則會加劇帶的波動，降低帶的傳動平穩(wěn)性，同時增大帶傳動的整體尺寸，中心距過小，則有相反的利弊，取帶傳動的中心距為：由=169.79mm，=169.79mm.代入上式有：由于履帶機(jī)器人工作的環(huán)境限制，所設(shè)計的尺寸不宜過大，選擇中心距的尺寸偏小，初選取=380mm。根據(jù)帶傳動總體尺寸和中心距的要求，帶的節(jié)線長度可由帶圍繞兩帶輪的周長來計算，根據(jù)下式求得： （7-1）代入=400mm，=169.79mm，=169.79mm有1350.79mm根據(jù)表7-6就近圓整=1422.40mm型號為560XH，同步帶齒數(shù)為64。表7-6 XH型同步帶節(jié)線型號XH型（節(jié)距=22.225mm）規(guī)格節(jié)線長mm 齒數(shù)463XH1177.9353508XH1289.0558560XH1422.4064570XH1444.6365580XH1466.8566630XH1600.2072700XH1778.0080735XH1866.9084752XH1911.3586770XH1955.8088785XH2008.70902.7.6 確定設(shè)計功率時所需的帶寬a.計算同步帶的基準(zhǔn)額定功率 kw （7-2） 式中許用工作拉力，查表7-4得=4048.90N單位長度質(zhì)量，查表7-7得=1.484Kg/m表7-7七種同步帶型號的主要參數(shù)帶型號節(jié)距基準(zhǔn)寬拉力質(zhì)量G帶寬MXL2.036.43.0，4.8，6.4XXL3.1756.4310.0103.0，4.8，6.4XL5.0809.550.170.0226.4，7.9，9.5L9.52525.4244.460.09512.7，19.1，25.4H12.7076.22100.850.44825.4，38.1，50.8XH22.225101.64048.901.48450.8，76.2，101.6XXH31.75127.06398.032.47376.2，101.6，127.0帶入上式得：b.計算主動輪嚙合齒數(shù)小帶輪的嚙合齒數(shù)為： c.確定實(shí)際所需帶寬其中為嚙合系數(shù)由表7-8查的=1表7-8嚙合齒數(shù)系數(shù)5410.80.6式中帶所傳遞的功率=2.024kw本履帶選用為XH帶，可以由表7-9查的基準(zhǔn)帶寬如下:表7-9周節(jié)制梯形齒同步帶的寬度型號MXLXXLXLLHXHXXH基準(zhǔn)寬度mm6.46.49.525.476.2101.6127許用拉力T273150.17244.462100.854048.906398.03帶的質(zhì)量m0.0070.010.0220.0950.4481.4842.473所以以上公式算得帶寬為72.44mm，所以以此選取標(biāo)準(zhǔn)帶寬，表7-10查的將其取為標(biāo)準(zhǔn)值7-10周節(jié)制梯形同步帶的寬度與高度型號公稱高度標(biāo)準(zhǔn)寬度mminmmin代號H4.30.1750.8220076.23300XH11.20.4476.23300101.64400XXH15.70.62101.644001275500XXL1.52_4.8-4.86.4-6.42.7.7 功率驗(yàn)算,額定功率大于設(shè)計功率，則帶的傳動能力已足夠，所選參數(shù)合理，同時得到作用在軸上的力 2.7.8 同步帶的物理機(jī)械性能 本履帶式機(jī)器人選用XH帶，其物理機(jī)械如下：表7-11同步帶的物理機(jī)械性能項(xiàng)目梯形齒XHLHXHXXH拉伸強(qiáng)度80120270380450參考力伸長率參考力N6090220300360伸長40硬度755包布粘合強(qiáng)度56.581012芯繩粘合強(qiáng)度2003806008001500齒體剪切強(qiáng)度50607075902.8 履帶主從動輪的設(shè)計2.8.1 履帶輪材料選擇為了減輕履帶驅(qū)動裝置的重量，我們選擇硬鋁合金作為履帶主、從動輪的材料，硬鋁合金具有密度小，質(zhì)量低，強(qiáng)度高，硬度高，耐熱性好的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足設(shè)計性能要求。2.8.2 履帶輪形狀及其主要尺寸的確定履帶和帶輪的嚙合方式見圖8-1所示，圖中為同步帶輪節(jié)圓或同步帶節(jié)線上測得相鄰兩齒的距離即節(jié)距。XH型節(jié)距=22.225mm，為同步帶輪的節(jié)圓直徑，主動輪節(jié)圓型號為24XH，=169.79mm，從動輪節(jié)圓型號為24XH，=169.79mm.為同步帶輪實(shí)際外圓直徑，主動輪=166.99mm，從動輪=166.99mm。圖8-1同步帶輪外徑徑節(jié)示意圖同步帶分為AS型，BS型，AF型，BF型，WS型，其中AF型和BF型為雙邊檔邊，由于本設(shè)計采用的是電動機(jī)、減速器動力總成放在翼板內(nèi)，直接通過錐齒輪傳遞用后驅(qū)動輪輪軸。所以，主動輪選擇兩個單邊單圈，從動輪選擇一個無擋圈，選WS型同步帶輪。主動輪24XH，齒數(shù)24，徑節(jié)=169.79mm，外徑=166.99mm主動輪初選兩個雙邊擋圈的帶輪，用于設(shè)計中將其組合。2.8.3 履帶輪齒形及齒面寬度的選擇根據(jù)圖8-2可以查得XH型梯形雙面齒同步帶輪齒形尺寸如下:節(jié)距=22.225mm，齒槽=mm，齒深=7.14mm，槽角=，倒角=，=，=3.048mm，根據(jù)表8-3可以查出以上數(shù)據(jù)。圖8-2齒形尺寸表8-3梯形雙面齒同步輪齒形尺寸型號節(jié)距MXL2.0320.840.050.69200.350.130.508XL5.0801.320.051.65250.410.640.508L9.5253.050.102.67201.191.170.762H12.74.190.133.05201.601.61.372XH22.2257.900.157.14201.982.392.794XXH31.75012.170.1810.31203.963.183.048根據(jù)前面確定的寬度為76.2，及所選擇的無檔邊帶輪查表8-4可得到梯形雙面齒同步帶輪齒面寬度=83.8。表8-4同步帶輪齒面寬度尺寸參考表型號同步帶寬度齒輪面寬度代號帶寬雙面檔邊帶輪單面檔邊帶輪無檔邊帶輪XH20050.856.662.259.630076.283.889.886.9400101.6110.7116.7113.72.8.4 履帶輪所允許的公差兩輪所允許的公差如表8-5所示表8-5允許公差表項(xiàng)目小輪大輪外徑偏差+0.150+0.150任意兩相鄰點(diǎn)節(jié)距偏差90度弧內(nèi)的累積0.030.150.030.15外圓徑向圓跳動0.130.15外圓端面圓跳動0.190.26輪齒與軸線平行度齒頂圓柱面的圓柱度0.090.11軸孔直徑偏差H7或H8H7或H8外圓及兩齒側(cè)表面粗糙度3.23.22.9 副履帶部分設(shè)計 因?yàn)橥綆鲃泳哂袦?zhǔn)確的傳動比，無滑差，傳動平穩(wěn)，能吸振，噪音小，傳動比范圍大等優(yōu)點(diǎn)，所以傳遞功率可以從幾瓦到百千瓦。傳動效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，適宜于多軸傳動，無污染，因此可在不允許有污染和工作環(huán)境較為惡劣的場所下正常工作。從以上對同步帶性能的分析看出其性能的優(yōu)越性，因此選用梯形雙面齒同步帶作為移動裝置副履帶能夠滿足設(shè)計性能及工作的環(huán)境條件要求。副履帶的設(shè)計是依照主履帶的設(shè)計進(jìn)行的，具有異曲同工之妙。而副履帶相對了主履帶來說，它是輔助作用，幫助移動平臺具有更出色的越野性能，更擅長于攀爬和越溝。自然它的環(huán)境不如主履帶惡劣，并且所承受的載荷也比較輕一些，所以我給予選擇H帶。其設(shè)計方法參照主履帶如下:介于副履帶的主動輪的直徑選擇應(yīng)與主履帶的從動輪的相當(dāng)，則選擇副履帶主動輪直徑。根據(jù)任務(wù)推出副履帶從動輪直徑 副履帶主動輪齒數(shù) 副履帶從動輪齒數(shù) 2.9.1 計算副履帶的帶寬根據(jù)前面的表7-7查得到：H帶 選擇標(biāo)準(zhǔn)帶由表7-9差查得H帶 2.9.2 計算H帶的基準(zhǔn)額定功率計算所選用型號同步帶的基準(zhǔn)額定功率:其中：得出：而由：反推得到設(shè)計功率為2.9.3 中心距的選擇則確定中心距2.9.4 計算副履帶節(jié)線長度根據(jù)帶傳動總體尺寸和中心距的要求，帶的節(jié)線長度可由帶圍繞兩帶輪的周長來計算，根據(jù)下式求得： （9-1）代入數(shù)據(jù)根據(jù)表9-1可選帶長為9-1周節(jié)制梯形齒同步帶節(jié)線長度及齒數(shù)長度代號基本尺寸極限偏差LHXHXXH345876.300.6692-360914.40-72-367933.4598-390990.6010478-4201066.800.7611284-2.10 履帶翼板部分設(shè)計2.10.1 履帶翼板的作用履帶翼板是整個履帶驅(qū)動裝置中的基礎(chǔ)部分，主要起支撐張緊作用，履帶從動輪，張緊輪和過度輪分別安裝在翼板上。翼板的材料應(yīng)滿足質(zhì)量輕，高強(qiáng)度，高硬度，易加工的優(yōu)點(diǎn)，綜合選擇，所以翼板的材料選擇硬鋁合金。2.10.2 履帶翼板設(shè)計翼板的主要尺寸見圖10-1所示，履帶主動輪，從動輪，張緊輪和調(diào)節(jié)輪在翼板上的位置見圖10-1上部的一個圓孔和下部的兩個圓孔所示，張緊輪翼板設(shè)計厚度為18mm。圖10-1翼板主要尺寸2.11 主履帶的重心計算2.11.1 翼板質(zhì)量由圖10-1翼板主要尺寸，翼板的設(shè)計厚度為18mm，可參考圖11-1翼板三維效果圖，可以求出翼板的體積，翼板材料為硬質(zhì)合金，密度為2.7求翼板體積由于翼板外形較為復(fù)雜，直接求其體積較為復(fù)雜，可用Ug建立翼板模型見圖11-2，用其質(zhì)量特性測得翼板的體積。圖 11-1翼板的三維效果圖圖11-2 求解翼板體積2.11.2 履帶從動輪的質(zhì)量由前面選擇的履帶從動輪型號為24XH，徑圓直徑=169.8mm，則=84.9mm，從動輪通過圓柱滾子軸承與翼板連接，選擇圓柱滾子軸承外徑D=90mm，輪寬履帶從動輪材料選擇硬質(zhì)合金，其密度2.7。 2.11.3 張緊輪、調(diào)節(jié)輪質(zhì)量由于梯形雙面齒同步帶在工作一定時間后會發(fā)生松弛，為了防止同步帶輪因同步帶松弛而發(fā)生打滑現(xiàn)象，可以通過調(diào)節(jié)張緊輪的高度使履帶繼續(xù)保持張緊。當(dāng)履帶驅(qū)動裝置工作時，由于梯形雙面齒同步帶具有彈性，履帶轉(zhuǎn)動與路面接觸難以形成有效的摩擦力，在履帶主動輪和履帶從動輪之間增加兩個調(diào)節(jié)輪，可以有效地增加履帶與路面的接觸面積，從而