“變形金剛”機(jī)械人設(shè)計(jì)說明書

1、0“變形金剛變形金剛”機(jī)械人設(shè)計(jì)說明書機(jī)械人設(shè)計(jì)說明書目目錄錄1、 設(shè)計(jì)題目的背景設(shè)計(jì)題目的背景.31.1 設(shè)計(jì)題目的要求 .31.2 場(chǎng)地的分布 .41.3 參賽作品內(nèi)容 .51.4 機(jī)器人實(shí)物模型的制作規(guī)定 .52、 設(shè)計(jì)方案的擬定設(shè)計(jì)方案的擬定.52.1 過河方案的選擇 .52.1.1 過河方案設(shè)想一（獨(dú)木橋式） .62.1.2 過河方案設(shè)想二（自己展開式） .62.1.3 過河方案設(shè)想三(上下臺(tái)階).62.1.4 過河方案設(shè)想四(過平橋).62.2 抓取機(jī)械手方案的選擇 .82.2.1 對(duì)機(jī)械手抓取目標(biāo)物分析 .82.2.2 對(duì)機(jī)械手抓取目標(biāo)物形狀的選擇 .82.2.3 旋轉(zhuǎn)螺母機(jī)械手

2、方案的選擇 .92.3 最終設(shè)計(jì)模型展示 .102.3.1 作品的特點(diǎn) .113、理論依據(jù)、理論依據(jù).123.1 底盤分析與計(jì)算 .123.1.1 自制輪 .123.1.2 驅(qū)動(dòng)的選擇 .123.1.3 輪子分布(二維圖見附件).133.2 機(jī)械手的分析與計(jì)算 .153.2.1 抓取機(jī)械手的分析 .153.2.2 旋轉(zhuǎn)螺母機(jī)械手的分析 .174、線路設(shè)計(jì)、線路設(shè)計(jì).214.1 行走電機(jī)控制 .214.2 機(jī)械手電機(jī)控制 .225、特色、特色.225.1 底盤特色 .225.2 機(jī)械手特色 .226、結(jié)束語(yǔ)、結(jié)束語(yǔ).227、參考文獻(xiàn)、參考文獻(xiàn).238、附件、附件.231“變形金剛變形金剛”機(jī)械人

3、設(shè)計(jì)說明書機(jī)械人設(shè)計(jì)說明書摘要：摘要：本文通過對(duì)題目背景的分析，從過河機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)三個(gè)方面為切入點(diǎn)，運(yùn)用對(duì)比的方法選擇最優(yōu)方案為重力偏右式的過河機(jī)構(gòu)、拉線式的抓取機(jī)構(gòu)、普通旋轉(zhuǎn)螺母機(jī)構(gòu)，通過 proe 軟件繪制三維圖，再通過對(duì)行走驅(qū)動(dòng)計(jì)算選擇電機(jī)型號(hào)。通過齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)與校核確定齒輪的大小。采用四個(gè)機(jī)械手（三個(gè)抓取機(jī)械手，一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械手）提高工作效率。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：對(duì)比 重力偏右式 拉線式普通旋轉(zhuǎn)螺母 四個(gè)機(jī)械手1 1、 設(shè)計(jì)題目的背景設(shè)計(jì)題目的背景 1.1 設(shè)計(jì)題目的要求 競(jìng)賽題目來源于第十屆浙江省大學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)競(jìng)賽,要求如下幾點(diǎn)：1、機(jī)器人在設(shè)計(jì)收縮狀態(tài)時(shí)，其長(zhǎng)寬高

4、均應(yīng)300mm （展開狀態(tài)時(shí)尺寸不限） 。2、通過河道（寬 600 深 400）提供三種過河方式。）過平臺(tái)式（平臺(tái)寬獨(dú)木橋式（級(jí)）級(jí)，向上臺(tái)階，向下臺(tái)階寬臺(tái)階式（臺(tái)階150 200)于于于于于30 30于于于于245001001003、抓取指定的目標(biāo)物放入指定位置共三組全套動(dòng)作（每組全套動(dòng)作包括軸承、墊圈、螺母，先軸承后墊片再螺母旋緊為完整的全套動(dòng)作） 。注：三組目標(biāo)物（軸承、墊圈、螺母）大小不一樣，分別為滾動(dòng)軸承型號(hào)6310、6308、6306。墊圈 36、30、20 GB/T97.12002。螺母 M30、M24、M16 GB/T6170-2000。4、完成三組全套動(dòng)作中的一組全套動(dòng)作才可

5、拉尼龍線，打開勝利的旗幟，完成此動(dòng)作后機(jī)器人停止一切動(dòng)作。5、實(shí)物模型競(jìng)賽時(shí)間限定 8 分鐘，時(shí)間一到停止全部動(dòng)作。6、如果存在子母機(jī)，子機(jī)要到通過河道才可離開母機(jī)，完成所有動(dòng)作子機(jī)必須回到母機(jī)才可拉旗。子機(jī)在抓取目標(biāo)物時(shí)不得進(jìn)入平臺(tái) 3。27、機(jī)器人本體不得翻越位置 1、位置 2、位置 3。8、機(jī)器人不得借助競(jìng)賽場(chǎng)地的四周處側(cè)面和邊框作為支承。9、動(dòng)力設(shè)備自備，比賽現(xiàn)場(chǎng)僅提供 220V 交流電源。1.2 場(chǎng)地的分布 根據(jù)浙江省大學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)競(jìng)賽題目的要求,機(jī)器人完成任務(wù)的總程分為幾個(gè)區(qū)域：一為出發(fā)區(qū)、二為河道區(qū)、三為目標(biāo)物提取區(qū)、四為勝利區(qū)。其中競(jìng)賽場(chǎng)地地面采用木質(zhì)地板，表面鋪設(shè)噴繪廣告布，

6、場(chǎng)地尺寸為 4000mm2000mm，出發(fā)區(qū)尺寸為 300mm300mm300mm，四周圍板高 50mm。其中，河道深 400，寬 600，過河環(huán)節(jié)有三種方式：第一，過臺(tái)階，臺(tái)階寬 500，向下臺(tái)階 4 級(jí) 100 100，向上臺(tái)階 2 級(jí)；第二，過獨(dú)木橋，鋁合金梁 30 30，高于平臺(tái) 200；第三，過平臺(tái)，寬150。接下來，接下來，要抓取平臺(tái) 3 內(nèi)的“目標(biāo)物”按順序分別放入位置 1、位置 2、位置 3，先軸承后墊圈再螺母旋緊。競(jìng)賽用滾動(dòng)軸承分別為：6310,6308,6306；競(jìng)賽用墊圈分別為：36,30,20 GB/T97.1-2002；競(jìng)賽用螺母分別為：M30，M24，M16 GB/

7、T6170-2000。 （比賽場(chǎng)地如圖 1.2.1（1） （2） ）圖 1.2.1（1）比賽場(chǎng)地平面圖3圖 1.2.1（2）場(chǎng)地尺寸圖1.3 參賽作品內(nèi)容 參賽作品內(nèi)容包括兩部分： 機(jī)械設(shè)計(jì)方案書 1 套和機(jī)器人實(shí)物模型 1 件。1.4 機(jī)器人實(shí)物模型的制作規(guī)定 1）實(shí)物模型應(yīng)與設(shè)計(jì)方案一致；2）實(shí)物模型的機(jī)械零件制作除原動(dòng)機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)件、通用件及橡膠件外均應(yīng)自制。2 2、 設(shè)計(jì)方案的擬定設(shè)計(jì)方案的擬定 設(shè)計(jì)思路“變形金剛”機(jī)器人過河機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)抓取目標(biāo)物機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 2.0 設(shè)計(jì)思路圖機(jī)器人從以上三個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，并滿足機(jī)械設(shè)計(jì)大賽的機(jī)器人規(guī)定的尺寸300 mm 300 mm 300

8、 mm 的前提。2.1 過河方案的選擇 4河道深 400mm，寬 600mm，穿過河道一共有四個(gè)途徑可選擇：2.1.1 過河方案設(shè)想一（獨(dú)木橋式）2.1.1 獨(dú)木橋式二維圖分析: 獨(dú)木橋上鋁合金梁 30mm 30mm，高于平臺(tái) 200mm。采取過獨(dú)木橋式過河，車身為折疊式，當(dāng)要過河時(shí)，車身升高，通過車身中間的皮帶輪帶動(dòng)機(jī)器人過獨(dú)木橋。此方案優(yōu)點(diǎn)：空間較??；缺點(diǎn)：平穩(wěn)性很差，很容易側(cè)翻失衡，會(huì)跌進(jìn)河道里。2.1.2 過河方案設(shè)想二（自己展開式）2.1.2 自己展開式簡(jiǎn)圖分析:此方案優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省體積，自己鋪路過河，這樣的設(shè)計(jì)不需要其它的附加裝置，只要通過小車原有的動(dòng)力機(jī)構(gòu)就能方便的實(shí)現(xiàn)，這樣的設(shè)計(jì)方

9、案更加的合理。但是，由于這次比賽的河寬 600mm，深 400mm，要真正實(shí)現(xiàn)過河，很難實(shí)現(xiàn)。2.1.3 過河方案設(shè)想三(上下臺(tái)階) 分析:河道向下臺(tái)階有四級(jí)，而向上臺(tái)階只有兩級(jí)。尺寸：100mm 100mm 500mm,此過河道方案實(shí)現(xiàn)也較困難，機(jī)器人很容易卡在河道里。2.1.4 過河方案設(shè)想四(過平橋)5分析:雖然寬 150mm 的平橋比較窄，但如果考慮將車身重心往右壓或?qū)④嚿碜鲂。ㄟ^時(shí)不會(huì)側(cè)翻到河道里的可能還是比較大。分析得出四種過河方式的可能性高低表如表 2.1.3 所示類型上下臺(tái)階式獨(dú)木橋式自己鋪路式150mm 平橋式可能性低較低低高表 2.1.3 幾種過河方式可能性高低表綜合以上

10、幾點(diǎn)，我們決定采用過河方案四：走 150mm 平橋的方式穿過河道。過平橋動(dòng)作有兩種可選，簡(jiǎn)圖如圖 2.1.3(1)、 （2）所示：2.1.3（1）迷你小巧型優(yōu)勢(shì)：過河安全，無(wú)重力分布不均的情況缺點(diǎn)：車身面積小，容納機(jī)械手及其他空間很少2.1.3（2）重力偏右型優(yōu)勢(shì)：車身面積大，有足夠的空間容納機(jī)械手及其他6缺點(diǎn)：重力偏右的調(diào)整，過河動(dòng)力的分布考慮到本次比賽中，需要抓取與擰螺母兩種動(dòng)作，則采用多個(gè)機(jī)械手可以減少機(jī)器人來回走的路程。因此,最終我們采取重力偏右型設(shè)計(jì)方案。2.2 抓取機(jī)械手方案的選擇 2.2.1 對(duì)機(jī)械手抓取目標(biāo)物分析 任務(wù)：從立柱中抓取不同尺徑的三組墊片、軸承以及螺母放入指定地點(diǎn)，

11、立柱高為 200mm，機(jī)器人要在離立柱 215mm 處，其中軸承見表 2.2.1。軸承型號(hào)631063086306外徑110mm90mm72mm內(nèi)徑50mm40mm30mm重量1.082kg0.6450kg0.341kg厚度27mm23mm19mm表 2.2.1注:螺母與墊片的重量相對(duì)軸承重量可以忽略。從任務(wù)中可以看出1) 機(jī)械手臂長(zhǎng)度215mm。2) 機(jī)械手臂抬起高度200mm。3) 機(jī)械手爪抓起最大的目標(biāo)物時(shí)承受的重量1.082kg。2.2.2 對(duì)機(jī)械手抓取目標(biāo)物形狀的選擇 1)平鏟式機(jī)械手 圖 2.2.2（1）利用齒輪齒條傳動(dòng)，爪子張開式鏟取目標(biāo)物圖 2.2.2（1） 。優(yōu)點(diǎn)：取目標(biāo)物后

12、垂直提出立柱，平穩(wěn)性好。7缺點(diǎn)：利用立柱鏟取目標(biāo)物，如果目標(biāo)物掉入平臺(tái)上就很難鏟起。2)橫向雙夾式利用齒輪來調(diào)整機(jī)械手的位置，橫向夾緊目標(biāo)物圖 2.2.2（2） 。缺點(diǎn)：提取目標(biāo)物時(shí)需要很大的力，目標(biāo)物難以提取，可靠性不高。提取時(shí)機(jī)械手的范圍不是很大，增加支桿長(zhǎng)度可能超出 300mm 高。3)拉線式 圖 2.2.2（3）拉線式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，提取力大，提取高度為 255。成本低。分析得出三種機(jī)械手的可行性高低表如表 2.2.2類型平鏟式機(jī)械手橫向雙夾式拉線式可行性低低高表 2.2.2 幾種機(jī)械手可行性高低表綜上所述：我們采用拉線式。2.2.3 旋轉(zhuǎn)螺母機(jī)械手方案的選擇81)拉線旋轉(zhuǎn)手圖 2.2.3（

13、1）優(yōu)點(diǎn)：制作簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：夾螺母時(shí)，有 200mm 的柱子，則必須采用偏心。這樣在旋轉(zhuǎn)時(shí)，需要二次定位。拉線有一定的角度，擰螺母很難對(duì)準(zhǔn)，耗時(shí)。2)普通旋轉(zhuǎn)螺母機(jī)械手圖 2.2.3（2）根據(jù)三個(gè)螺母的大小設(shè)計(jì)三個(gè)裝螺母裝置，方便定位，利用齒輪帶動(dòng)使螺母旋入指定位置。分析得出兩種旋轉(zhuǎn)螺母機(jī)械手效力表如表 2.2.3類型拉線旋轉(zhuǎn)手普通旋轉(zhuǎn)螺母機(jī)械手效力低高表 2.2.3 幾種旋轉(zhuǎn)機(jī)械手效力高低表綜上所述：我們采用普通旋轉(zhuǎn)螺母機(jī)械手。2.3 最終設(shè)計(jì)模型展示根據(jù)機(jī)械手的形狀與大小，我采用四個(gè)機(jī)械手從而選擇重力偏右型車身。最終模型圖如圖 2.39圖 2.3 機(jī)器人模型展示1、機(jī)械手臂 2、線輪 3、旋轉(zhuǎn)

14、立柱4、旋螺母裝置 5、驅(qū)動(dòng)輪 6、機(jī)械手機(jī)器人簡(jiǎn)介：機(jī)器人總長(zhǎng)為 290mm，橫向?qū)挒?285mm，抓取目標(biāo)物的橫向臂長(zhǎng)285、250、250mm，縱向臂長(zhǎng) 235mm。機(jī)器人總重量為 7.2kg。機(jī)械手抓取范圍在45275mm。整個(gè)機(jī)器人由機(jī)械驅(qū)動(dòng)車身、機(jī)械臂和機(jī)械手組成。車身行走依靠自制輪子實(shí)現(xiàn)，機(jī)械臂共分三節(jié)，由旋轉(zhuǎn)立柱、擺動(dòng)橫臂及抓取手組成。通過齒輪嚙合傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的抓取功能。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、安全可靠、制造成本低。 2.3.1 作品的特點(diǎn)1）行走部分采用 4 個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用 4 個(gè) 120 轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)，利用電機(jī)的正反旋轉(zhuǎn)與開關(guān)的切換實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、旋轉(zhuǎn)等功能。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊

15、湊，能實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)作。2）采用繩輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂的快速縮展采用繩輪伸縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鋼絲繩的縮展，從而帶動(dòng)機(jī)械手臂在垂直面內(nèi)的擺動(dòng)；合理地利用了電機(jī)的自鎖功能，能在任意位置停留；機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度快、穩(wěn)定性好。3）運(yùn)用四個(gè)機(jī)械手一次性抓取所有目標(biāo)物三個(gè)機(jī)械手同時(shí)抓取整套目標(biāo)物，放入指定位置。一個(gè)旋轉(zhuǎn)螺母機(jī)械手套上三個(gè)螺母后，依次進(jìn)行旋緊螺母（先旋轉(zhuǎn)大螺母，在中等螺母，最后在小螺母同時(shí)一10個(gè)機(jī)械手準(zhǔn)備拉線） 。有效的提高速度。而且在抓取目標(biāo)物時(shí)，其它的機(jī)械手可以轉(zhuǎn)動(dòng)來調(diào)轉(zhuǎn)機(jī)器人的重心，防止機(jī)器人側(cè)翻，同時(shí)可以減少機(jī)器人自身的重力。4）采用全向輪作為輔助輪 因?yàn)槿蜉喛梢运膫€(gè)方向行走，有利機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎，同時(shí)

16、起到了一定支撐作用。3 3、理論依據(jù)、理論依據(jù)3.1 底盤分析與計(jì)算3.1.1 自制輪圖 3.1.1（1）自制輪在輪子上黏上橡膠目的增大摩擦力，防止輪子打滑。摩擦系數(shù)54. 03.1.2 驅(qū)動(dòng)的選擇已知機(jī)器人整體重量為 7.2kg，摩擦系數(shù)=0.54。因?yàn)闄C(jī)器人較重，為了提高機(jī)器人行走速度，底盤采用的 4 個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)，控制小車的前進(jìn)與后退（縱向） ，為了能使其同步運(yùn)行，故選用了相同型號(hào)、轉(zhuǎn)速的電機(jī)，其功率。4321pppp小車在行走時(shí)的受力分析小車重量為11 （3.1.2-1）NmgG56.708 . 92 . 7其中每個(gè)輪子所受到的力為總受力的四分之一，因此 NFF64.174/1工作阻力N

17、（3.1.2-2）53. 964.1754. 0maxFFFv啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)需要的力矩 （3.1.2-3）)(55.25225353. 9mNrFTv選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 120r/min則 （3.1.2-4）)(17. 3955055.252120120955095501wPPnPT則小車行走的線速度為 （3.1.2-5）smdnv/301. 0100060/12048100060/行走所需的功率為 （3.1.2-6）wFP27.21301. 056.70v由于電動(dòng)機(jī)直接與輪子相接，根據(jù)（3.1.2-4） （3.1.2-5）式電機(jī)所需功率至少為 24.44w.我們選擇了規(guī)格為 ZGX24RP-F

18、36iN 轉(zhuǎn)速為 120r/min，功率為 25w可見驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出總功率為符合條件3.1.3 輪子分布(二維圖見附件)1) 過河部分的介紹12圖 3.1.1（2）輪子分布四個(gè)自制輪子是驅(qū)動(dòng)輪，一個(gè)全向輪起輔助作用，增加配重使車子的重心向右移，機(jī)械手臂收起是盡量向右靠。這樣使右邊的重量大于左邊（旋轉(zhuǎn)螺母手邊） 。兩個(gè)機(jī)械手為前，在過河時(shí),1 號(hào)機(jī)械手拉起向右轉(zhuǎn)，2,3 號(hào)機(jī)械手禁止不動(dòng)，目的通過自身來調(diào)整車子的重心。如圖 3.1.1（3）模型機(jī)器人過河模擬圖圖 3.1.1（3）模型機(jī)器人過河模擬圖2) 采用輔助輪13圖 3.1.1（4）全向輪采用全向輪作為輔助輪，1、全向輪可以四個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)，可

19、以減少機(jī)器人轉(zhuǎn)彎的阻力。2、由于車身較大，機(jī)械手較多，在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)或抓取時(shí)起支撐作用。3.2 機(jī)械手的分析與計(jì)算3.2.1 抓取機(jī)械手的分析三個(gè)抓取機(jī)械手支架相同部分以抓取大軸承的機(jī)械手為例。1、立柱旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)分析（1）利用機(jī)器底盤固定電機(jī)與支架，運(yùn)用齒輪嚙合傳動(dòng)使立柱 360的旋轉(zhuǎn)，便于抓取時(shí)進(jìn)行定位。該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效果明顯。如圖 3.2.1（1）圖 3.2.1（1）支架旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（2）旋轉(zhuǎn)部分的驅(qū)動(dòng)選擇型號(hào) ZGX24RP-F36iN:1303A6X61 的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1410r/min。由于需要自我調(diào)整去抓取目標(biāo)物，因此轉(zhuǎn)速不宜太快2、抓取機(jī)構(gòu)分析圖 3.2.1（2）機(jī)械手的機(jī)構(gòu)注：根據(jù)三個(gè)軸

20、承直徑不同來設(shè)計(jì)爪子的形狀（二維圖見附件）（1）定位針采用定位針可以縮短定位時(shí)間，同時(shí)，在抓取整套目標(biāo)物時(shí)，防止墊片掉出。（2）爪子上黏有橡膠增加爪子上的摩擦力，防止抓取目標(biāo)物打滑。計(jì)算：（1）已知大軸承軸承型號(hào)外徑內(nèi)徑重量厚度6310110mm50mm1.082kg27mm630672mm30mm0.341kg19mm將爪子設(shè)計(jì)成軸承外徑的大小，有利于抓緊軸承，同是在爪子處粘上橡膠增大摩擦，在爪子貼地處上面切除對(duì)應(yīng)墊片厚度的橡膠，單獨(dú)夾墊片更容易。在爪子前，裝上定位針，有利用對(duì)準(zhǔn)并可以抓取一套時(shí)防止墊片掉下來。（2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇計(jì)算爪子工作受力簡(jiǎn)圖如圖 3.2.1（4）15圖 3.2.1（

21、4）爪子受力簡(jiǎn)圖根據(jù)受力情況可知，兩邊爪子受力相等則，可知電機(jī)受到的力221GFF為。2G（N）94.138 . 960.108 . 98 . 9082. 1)(2221mmgmmMgG（螺母與墊片質(zhì)量小軸承的重量）2m選擇電動(dòng)機(jī)(速為 10r/min,功率為 25W)線速度為smdnv/02512. 0100060/1048100060/所需的功率為W1751. 02G0.02512v FP由于電動(dòng)機(jī)直接與齒輪相連，至少電機(jī)提供 0.1751w 的功率。我們選擇了規(guī)格為 ZGX24RP-F36iN:1303A6X61 轉(zhuǎn)速為 10r/min，功率為 20w可見抓緊機(jī)械手驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出總功率符合

22、條件同理 1 區(qū)拉線部位電機(jī)選擇 圖 3.2.1（5）拉線電機(jī)受力圖因?yàn)?1 區(qū)電機(jī)需要的力為，經(jīng)過上述計(jì)算得到的至少需要電機(jī)提供2G0.1751w 的功率，如 1 區(qū)選擇電機(jī)型號(hào)為 ZGX24RP-F36iN:1302A6X59 轉(zhuǎn)速為 15 r/min，功率為 25w（3）抓緊部位驅(qū)動(dòng)選擇型號(hào)為 ZGX24RP-F36iN:1303A6X61 的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為10r/min。采用齒輪嚙合傳動(dòng)抓取目標(biāo)物，由于齒輪無(wú)自鎖，我采用長(zhǎng)開長(zhǎng)閉按鈕，抓取目標(biāo)物時(shí)我們長(zhǎng)閉開關(guān)，防止目標(biāo)物掉落。 （因?yàn)樵谙嗤尿?qū)動(dòng)情況下，渦輪蝸桿傳動(dòng)速度相對(duì)齒輪來說較慢）（4）繩子、支架選擇立柱與橫桿要承受所有的力，同時(shí)減

23、少機(jī)器人自身的重量，我們采用不銹鋼方形管。繩子采用鋼絲繩。3.2.2 旋轉(zhuǎn)螺母機(jī)械手的分析1、旋轉(zhuǎn)螺母機(jī)械手展示如圖 3.2.2（1）16圖 3.2.2（1）旋轉(zhuǎn)螺母機(jī)械手（1） 升降裝置由齒輪齒條傳動(dòng)，保證了抓取裝置垂直于場(chǎng)地平面上下運(yùn)動(dòng)，有利于定位。（2） 旋轉(zhuǎn)裝置采用 6 個(gè)大小、模數(shù)相等的齒輪進(jìn)行傳動(dòng)，保證了選螺母是的速度相同且快。（3） 抓取裝置根據(jù) 3 個(gè)螺母的形狀，大小設(shè)計(jì)出 3 中不同的螺母抓取裝置，有利于抓取螺母與旋轉(zhuǎn)螺母時(shí)高效快速。 2、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)與校核已知齒輪模數(shù) m =1，轉(zhuǎn)速 n1=400r/min，取傳動(dòng)比 i =1a) 選擇齒輪材料及精度等級(jí)齒輪 1 采用 45

24、 鋼調(diào)質(zhì)，硬度為 220250HBS,齒輪 2 采用 45 鋼調(diào)質(zhì)，硬度為 170220HBS 因?yàn)闉槠胀p速，查表得選 8 級(jí)精度，要求表面粗糙度 Ra3.26.3m 。b) 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)對(duì)于開式齒輪傳動(dòng)中的齒輪，齒面磨損為其主要失效形式，故通常按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。按直齒傳動(dòng)的設(shè)計(jì)公式可得：17m 1.26 （3-18）3211)(FSaFadYYzKT確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)：轉(zhuǎn)矩：T1=9.55106=9.55106=19.1Nmm （3-19）np400100.83 載荷系數(shù) K查資料集得 K=1.1 確定齒輪有關(guān)系數(shù)：確定齒數(shù)在開式傳動(dòng)中，為保證輪齒在經(jīng)受相當(dāng)?shù)哪p

25、后仍不會(huì)發(fā)生彎曲破壞，z不宜取太多，一般取 z1=2040取 z1=30，則 z2=iz1=130=30確定中心距： （3-20）mma302)3030(12zzm21）（齒寬系數(shù)：d查資料集得：齒形系數(shù)=2.81，=2.411FY2FY應(yīng)力修正系數(shù)=1.56，=1.671SY2SY=0.8 （3-21）d1db分度圓直徑 d:d1=mz1=130=30mm （3-22）d2=mz2=130=30mm （3-23）齒寬 b:b=gd1=0.830=24mm （3-24）d取 b1=10mm，b2=10mm18齒數(shù)比齒數(shù)比 u:u=i=1 （3-25） 許用彎曲應(yīng)力F查資料集得，齒輪 1 按 4

26、5 鋼調(diào)質(zhì)查取，得=230MPa，齒輪 2 按FlimFlim145 鋼調(diào)質(zhì)查取，=230 MPaFlim2查資料集得 Sf =1.4N1 = 60njLh = 604001500 =1.2107 （3-26）（該裝置間斷使用，預(yù)期壽命 500h）N2 = N1 / i = 1.2107/ 2 = 0.6107 （3-27）查資料集得：YNT1=1.15，YNT2=1.31= 189MPa （3-28）F1NTKF1limSF4 . 123015. 12= = =186MPa （3-29）F2NTKF2limSF4 . 12003 . 1查資料集得齒形系數(shù)：=2.65 = 2.2261FaY2

27、FaY查取應(yīng)力校正系數(shù) =1.58 =1.7641SaY2SaY計(jì)算大、小齒輪的并加以比較 FYsaYfa=0.0221 MP （3-30）111FSaFaYY1891.582.651a=0.0211 MP （3-31）222FSaFaYY1861.7642.2261a由式（3-18）得：m 1.26=1.26=0.10886 （3-32）3211)(FSaFadYYzKT32308 . 00221. 01 .191 . 1 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度19 =668 Hubd1u(211）KTH（3-33）查資料集得：=560 MPa ；=530 MPaHlim1Hlim1SH=1.1ZNT11.4

28、5 ; ZNT2=1.55 (3-34）aHNTHMPZ7251 . 156045. 1SH1lim11 （3-35）aHNTHMPZ7471 . 153055. 1SH2lim22由（3-33） 、 （3-34） 、 （3-35）得：=38.97MPa （3-36）ubd1u(668211）KTH2014211 (3 .1271 . 16682）2=747 MPa ，齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核合格。HH4 4、線路設(shè)計(jì)、線路設(shè)計(jì)4.1 行走電機(jī)控制圖 4.3 行走線路圖204.2 機(jī)械手線路控制機(jī)械手部分每個(gè)電機(jī)用兩個(gè)開關(guān)控制（控制正反轉(zhuǎn)） 。在抓取部分用長(zhǎng)開長(zhǎng)閉開關(guān)。線路如圖 4.4 所示圖 4.4 機(jī)械手線路接法5 5、特色、特色5.1底盤特色1）底盤采用 4 個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使行走速度提高。2）輪子上裹有橡膠，防止與地面打滑。3）采用重力偏右，使機(jī)器人車身面積增大，有足夠的空間容納機(jī)械手與其他。5.2機(jī)