新型多功能挖掘機(jī)說(shuō)明書(shū)匯總

多行走新型智能救援機(jī)械學(xué) 校：蘭州理工大學(xué)學(xué) 院：能源與動(dòng)力工程學(xué)生姓名：楊雪王作學(xué)王剛指導(dǎo)教師：宋明何天經(jīng)設(shè)計(jì)說(shuō)明時(shí)間：二O一四年八月二十四日?九月二十四日共4周摘要摘要由于我國(guó)地震災(zāi)害頻繁，每當(dāng)災(zāi)難發(fā)生，工程機(jī)械產(chǎn)品都是第一時(shí)間出現(xiàn)在救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，因此一個(gè)救援機(jī)械的功能強(qiáng)大與否決定了許多人的生命與安全。但是因?yàn)闉?zāi)害后的路面不平或者是不穩(wěn)，再加上救援機(jī)械體積大，機(jī)身重，致使救援機(jī)械無(wú)法快速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，并且由于地形與地勢(shì)的原因，救援機(jī)械不能發(fā)揮它正常的水平。為此，我們就設(shè)計(jì)本產(chǎn)品以解決此問(wèn)題。救援機(jī)械包含動(dòng)力源、控制系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。本模型建立救援機(jī)械完整的模型，著重設(shè)計(jì)智能機(jī)械腿和行走智能換向。具有柔性關(guān)節(jié)的機(jī)械腿能適應(yīng)不同的地形，與傳統(tǒng)的救援機(jī)械相比具有較好的攀援能力。同時(shí)在底盤(pán)設(shè)置了四個(gè)輪胎，使其能在平地時(shí)快速前進(jìn)，檢測(cè)到前方是不平區(qū)域時(shí)，輪胎自動(dòng)收起來(lái)，改為六足行走，且換向時(shí)占更少空間，因此換向快捷、方便。進(jìn)一步運(yùn)用數(shù)學(xué)建模分析機(jī)械腿作用時(shí)的動(dòng)能和勢(shì)能，運(yùn)用olidworks自帶的功能對(duì)機(jī)械腿進(jìn)行受力檢測(cè)，應(yīng)用運(yùn)用拉格朗日法和雅克比矩陣分析臂架對(duì)速度的影響相關(guān)知識(shí)研究了該系統(tǒng)的可靠性與安全性問(wèn)題。經(jīng)理論分析和實(shí)際檢驗(yàn)，智能機(jī)械腿和行走智能換向具有可靠性，可行性，適應(yīng)多種地形，協(xié)助救援人員進(jìn)行救援和其他任務(wù)，具有非常大的前景。關(guān)鍵詞 柔性智能機(jī)械腿數(shù)學(xué)建模solidworks拉格朗日法雅克比矩陣目錄目錄TOC\o"1-5"\h\z一、引言 4二、執(zhí)行機(jī)構(gòu) 5六足機(jī)械腿 5駕駛艙 5駕駛室 6機(jī)械挖斗 7換向盤(pán) 7\o"CurrentDocument"完整模型 8三、控制機(jī)構(gòu) 9液壓系統(tǒng) 93.1 減速器 11四、機(jī)械腿及受力分析 11五、密封結(jié)構(gòu)1 16六、創(chuàng)新點(diǎn) 17七、總結(jié) 18\o"CurrentDocument"八、參考文獻(xiàn) 19九、致謝及聲明 20引言引言地震救災(zāi)是所面對(duì)的是一系列世界性的科學(xué)技術(shù)難題，當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，人口高度集中，財(cái)富快速積累，各種突發(fā)災(zāi)害可能造成的破壞效應(yīng)更加廣泛、財(cái)產(chǎn)損失更加巨大，其對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和公共安全構(gòu)成的威脅更加嚴(yán)重。如5“?12四川紋川大地震”給國(guó)家和人民群眾帶來(lái)了巨大的損失，針對(duì)可能發(fā)生或出現(xiàn)的突發(fā)事件，如何更好地適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需求，我們?cè)诎l(fā)生突發(fā)事件時(shí)及時(shí)主動(dòng)地采取有效措施，將地震災(zāi)害造成的損失降至最低程度，是我們面臨的重要而緊迫的課題。在200殲冬季南方雪災(zāi)以及“5.12”四川汶川大地震等自然災(zāi)害的搶險(xiǎn)救援中，許多大型救援機(jī)械設(shè)備發(fā)揮了很大的作用，為搶救更多的生命和財(cái)產(chǎn)贏(yíng)得了寶貴的時(shí)間。同時(shí)，在救援實(shí)踐中我們也發(fā)現(xiàn)許多大型設(shè)備存在著一些救援工作的盲區(qū)，主要表現(xiàn)在：1）救援現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，特別是破壞性地震的現(xiàn)場(chǎng)，大面積的建筑物倒塌，城市道路交通嚴(yán)重堵塞，作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)空間受限，大型設(shè)備接近救援點(diǎn)或者救援面的能力較差，而且大型設(shè)備一般動(dòng)力強(qiáng)、噪聲大，操作比較困難、精度難以控制，在救援現(xiàn)場(chǎng)容易引起建構(gòu)筑物的二次壩坍塌。2）在地震災(zāi)害、消防滅火救援中，往往需要在極小空間內(nèi)作業(yè)，大型設(shè)備功能體積比較大，現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)或轉(zhuǎn)換作業(yè)面比較困難，不足以應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)多種作業(yè)需求。目前采用比較多的解決方案是在大型設(shè)備（如大型挖掘機(jī)、裝載機(jī)和吊車(chē)等）無(wú)法靠近或者是需要更多種類(lèi)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)，依靠人力攜帶一些專(zhuān)業(yè)的手持液壓或者汽動(dòng)工具甚至簡(jiǎn)易工具在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行救援。這種方式作業(yè)，一方面是救援效率較低，另一方面是救援人員風(fēng)險(xiǎn)較大。所以，能否尋找到一種體積小巧，同時(shí)動(dòng)力強(qiáng)勁，而且具備多功能行走特點(diǎn)的機(jī)械設(shè)備作為大型設(shè)備和人力救援之間的有效補(bǔ)充，就顯得尤為重要了。面對(duì)新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，本著“為救援部門(mén)輸送高質(zhì)量的救援裝備，提高地震應(yīng)急救援保障能力”的原則，提出了多功能救援機(jī)械這一研究課題。選用先進(jìn)可靠的裝備，在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到機(jī)械的行走問(wèn)題和換向空間，保證該車(chē)在較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)都是機(jī)動(dòng)性較強(qiáng)、設(shè)備先進(jìn)、美觀(guān)、舒適的乘坐平臺(tái)，用發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓能作為載體，真正實(shí)現(xiàn)了保障的機(jī)動(dòng)性；裝備先進(jìn)的救援設(shè)施，綜合應(yīng)用了目前先進(jìn)的救援技術(shù)等，從而保證我救援工作人員在地震救援過(guò)程中的工作需要，將地震災(zāi)害造成的損失降至最低程度。由于這種滑移裝載機(jī)采用了靜液壓四輪全時(shí)驅(qū)動(dòng)，其抓地力，牽引力都比同傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)要大很多，具備45?爬坡能力以及極強(qiáng)的越蝦性能，如果安裝專(zhuān)配的胎外履帶，更能增強(qiáng)他的越野性。輪胎也可以選擇實(shí)心胎，在廢墟上行走時(shí)可避免被玻璃或其它鋒利物體損壞輪胎。

第二章整體機(jī)構(gòu)六足機(jī)械腿圖2-1-1 圖2-1-b2六足機(jī)械腿的結(jié)構(gòu)如圖2-1-1所示，六條腿對(duì)稱(chēng)分布在救援機(jī)械兩側(cè)，每條腿由兩端組成，以此保障足夠的穩(wěn)定性。各段之間用關(guān)節(jié)連接，各個(gè)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。當(dāng)救援機(jī)械站立在水平面時(shí)，關(guān)節(jié)1的轉(zhuǎn)軸垂直與地面，關(guān)磔的轉(zhuǎn)軸平行與地面。腿上的每個(gè)關(guān)節(jié)由一個(gè)帶減速器的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)白電機(jī)安裝在救援機(jī)械內(nèi)部，關(guān)黃

的驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在腿上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶有兩通道增量式光電編碼器，可以提供位置或速度的反饋信號(hào)，并可以判斷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向駕駛艙圖2.2駕駛艙采用透明材質(zhì)，使具荏600的視野，帶動(dòng)機(jī)械臂可360°旋轉(zhuǎn)，不會(huì)由于視野受阻

而誤傷被救對(duì)象或者損壞其它不能損壞的設(shè)施。其外觀(guān)設(shè)計(jì)為球形，使其在行走時(shí)減少空氣阻尼，且減少了不必要的空間，節(jié)省材料駕駛室控制臺(tái)設(shè)置在圓盤(pán)底座上，育田60°轉(zhuǎn)向設(shè)置在圓盤(pán)底座上，育田60°轉(zhuǎn)向圖2-3-12.3.2控制器圖2-3-2圖2-3-2采用搖桿式控制操作桿，方便快捷2.3.3操作臺(tái)

圖圖2-3-32.4機(jī)械臂圖2-4-1 圖2-4-2根據(jù)其工作裝置的不同，分為正鏟、反鏟、拉鏟、抓鋅種。液壓傳動(dòng)單斗挖掘機(jī)利用油泵、液壓缸、液壓馬達(dá)等元件傳遞動(dòng)力的挖掘機(jī)。油泵輸出的壓力油分別推動(dòng)液壓缸或馬達(dá)工作，使機(jī)械各相應(yīng)部分運(yùn)轉(zhuǎn)。常見(jiàn)的是反鏟挖掘機(jī)。反鏟作業(yè)時(shí)，動(dòng)臂放下作為支承，由斗桿液壓缸或鏟斗液壓缸將鏟斗放在停機(jī)面以下并使之作弧線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行挖掘和裝土然后提起動(dòng)臂，利用回轉(zhuǎn)馬達(dá)轉(zhuǎn)向卸土點(diǎn)，翻轉(zhuǎn)鏟斗卸土。整機(jī)行走采用左右液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，馬達(dá)正逆轉(zhuǎn)配合，可以進(jìn)、退或轉(zhuǎn)彎。輪胎行走也有由發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)變速箱、主傳動(dòng)軸和差速器傳動(dòng)的，但機(jī)構(gòu)復(fù)雜。再添設(shè)一泵單獨(dú)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的，可以節(jié)省功率。液壓傳動(dòng)挖掘機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)是鏟斗容量，也有以機(jī)重或發(fā)動(dòng)機(jī)功率為主要參數(shù)的。此種挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，常擁有品種較多的可換工作裝置，以適應(yīng)各種作業(yè)需要，操作輕便靈活，工作平穩(wěn)可靠故發(fā)展迅速，已成為挖掘機(jī)的主要品種。2.5換向盤(pán)

2.5.1圓形地盤(pán)設(shè)計(jì)圓形地盤(pán)是為了安置四個(gè)輪胎且可隱60°旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向占地空間少2.5.2輪胎圖2-5-22.6完整模型圖2-6我們?cè)O(shè)計(jì)的作品具有柔性關(guān)節(jié)的機(jī)械腿能適應(yīng)不同的地形，與傳統(tǒng)的救援機(jī)械相比具有較好的攀援能力，且體型輕盈，駕駛艙具荏600的視野，帶動(dòng)機(jī)械臂可360°旋轉(zhuǎn)。在底盤(pán)設(shè)置了四個(gè)輪胎，是為了在平地能快速前進(jìn)，行走在不平區(qū)域時(shí)，輪胎收起來(lái)，改為六足行走。因此，此救援機(jī)械突破了傳統(tǒng)機(jī)械功能單一的缺點(diǎn)，能更大程度實(shí)施救援工作。第三章控制系統(tǒng)液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)的作用是通過(guò)改變壓強(qiáng)增大作用力。一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，即動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。一個(gè)液壓系統(tǒng)的好壞取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性、系統(tǒng)元件性能的優(yōu)劣，系統(tǒng)的污染防護(hù)和處理，而最后一點(diǎn)尤為重要。動(dòng)力元件-柱塞泵動(dòng)力元件的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。由于柱塞泵有以下六個(gè)優(yōu)點(diǎn)：參數(shù)高：額定壓力高，轉(zhuǎn)速高，泵的驅(qū)動(dòng)功率大效率高，容積效率為5%左右，總效率為0%左右壽命長(zhǎng)變量方便，形式多單位功率的重量輕柱塞泵主要零件均受壓應(yīng)力，材料強(qiáng)度性能可得以充分利用。因此選擇柱塞泵。柱塞泵（pistonpump,plungerpump屬于容積式泵，往復(fù)泵。柱塞泵通過(guò)柱塞在柱塞缸體中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)造成柱塞缸體中密封容積的變化而產(chǎn)生的壓力差而使流體介質(zhì)進(jìn)行工作。改變柱塞的工作行程就可以控制柱塞泵流量的大小。柱塞泵是液壓和氣動(dòng)傳動(dòng)中重要工作部件。

圖3.1.1執(zhí)行元件執(zhí)行元件（如液壓缸和液壓馬達(dá)）的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載作直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?？刂圃?）換向閥換向閥是具有兩種以上流動(dòng)形式和兩個(gè)以上油口的方向控制閥。是實(shí)現(xiàn)液壓油流的溝通、切斷和換向,以及壓力卸載和順序動(dòng)作控制的閥門(mén)。圖3.1.3-12）溢流閥溢流閥，一種液壓壓力控制閥。在液壓設(shè)備中主要起定壓溢流作用和安全保護(hù)作用

圖3.1.3-23.2減速器減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿(mǎn)足工作需要，在某些場(chǎng)合也用來(lái)增速，稱(chēng)為增速器。減速器主要由傳動(dòng)零（怯輪或蝸桿）、軸、軸承、箱體及其附件所組成圖3-2第四章機(jī)械手臂及受力分析

圖4.14.2數(shù)學(xué)建模分析如圖4.1所示為本文研究的智能機(jī)械腿，這種智能機(jī)械腿通逋個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)大腿和和小腿的運(yùn)動(dòng)，類(lèi)似于人體大腿和小腿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。其驅(qū)動(dòng)裝置安放在固定件的位置上，減少了可動(dòng)構(gòu)建的質(zhì)量，多個(gè)電機(jī)同時(shí)承載重力等，發(fā)揮了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了當(dāng)前智能機(jī)械腿的不足之處，具有結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)慣性小等優(yōu)點(diǎn)，避免了傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜、動(dòng)態(tài)特性差等缺點(diǎn)。二連桿機(jī)械腿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)因?yàn)闂U件柔性而產(chǎn)生剪切變形、軸向變形和扭曲變形考慮到機(jī)械腿連桿長(zhǎng)度比截面尺寸大得多具工作過(guò)程中產(chǎn)生的剪切變形和軸向變形相對(duì)于扭曲變形來(lái)說(shuō)非常小于是在動(dòng)力學(xué)建模的過(guò)程中忽略二者的影響將連桿簡(jiǎn)化為Euler-Bemoul廉進(jìn)行建模分析?；贚agrang行程的動(dòng)力學(xué)建模大致步驟為1）首先設(shè)定參考坐標(biāo)系以臂架與X軸正方向夾角為變量，確定質(zhì)心坐標(biāo)表達(dá)式2）計(jì)算各臂架質(zhì)心處的角速度和平均速度3）根據(jù)關(guān)節(jié)變量分別建立兩節(jié)臂的動(dòng)能和勢(shì)能表達(dá)式以及系統(tǒng)總動(dòng)能和總勢(shì)能的矩陣表達(dá)式4）由已建立的矩陣關(guān)系式對(duì)Lagrang行程進(jìn)行必要的推導(dǎo)和整理得到系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程。1機(jī)械腿的動(dòng)能計(jì)算圖4.2-1二連桿液壓機(jī)械腿簡(jiǎn)圖臂架始于A(yíng)之間的變幅液壓虹驅(qū)動(dòng)繞0點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)；臂架D時(shí)于CH之間的變幅液壓虹驅(qū)動(dòng)繞C點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)平面運(yùn)動(dòng)和0D,DE勺質(zhì)心坐標(biāo)為（"口丫""砧EyDE）,

與x軸的正方向的夾角為01/02；繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度分別為曲足2。設(shè)臂架OD,OE勺質(zhì)量為E3D,moE質(zhì)心處平行與z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為IOD,IOE,同時(shí)定義臂架od質(zhì)心離O點(diǎn)的距離為lOD,臂架DE質(zhì)心D點(diǎn)的距離為lOE,有質(zhì)心坐標(biāo)'Xod=lODcosot,xDE=l1coaa+lDEcos(P+a—n)4yoD=lODcos%yDE=l1coaot+lDEcos(P+ot—n)，2=5%=P+a—n圖4.2-1圖4.2-1將上式對(duì)時(shí)間求導(dǎo)可得出各臂架質(zhì)心處角速度和平均速度的表達(dá)式如下-2-20,「a-L4--a十-Rr-L L_ 」Xod=-Iod-「sin二，，yoD=Iodcos-，LL .xOE-T1:，sin:-lDE(I'y)sin(-：-二)L.yDE=11;sin二lDE(-1->)cos(-：-二)在計(jì)算液壓機(jī)械腿臂架的動(dòng)能的過(guò)程中只需考慮各臂架質(zhì)心處轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能和平動(dòng)動(dòng)能即可得到液壓機(jī)械腿臂端部的動(dòng)能為T(mén)K-TKODTKDE_ 1T1TTKi二二"、\Ji'i2 2

TKOD為臂架OD的動(dòng)能，其表達(dá)式為:1 .2TKOD= mODlOD)2TKDE為臂架DE勺動(dòng)能，其表達(dá)式為:.2 2 1 .2l1-2l1lDEcosiTdeJ211mDEIDE在上述機(jī)械腿動(dòng)能的計(jì)算中其動(dòng)能表達(dá)式可以表示為與廣義坐標(biāo)相關(guān)的矩陣形式也可以采用有限元法建立多連桿柔性機(jī)械腿的動(dòng)力學(xué)模型彼此之間的聯(lián)系通過(guò)關(guān)節(jié)處的變形協(xié)調(diào)條件來(lái)建立但需要假設(shè)構(gòu)建質(zhì)量分布均勻從挖掘機(jī)，拆除機(jī)器人這些實(shí)際臂架結(jié)構(gòu)來(lái)看該方法可能導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果與實(shí)際值有較大出入故不可取。從二連桿液壓機(jī)械腿動(dòng)能的分析過(guò)程中不難發(fā)現(xiàn)表達(dá)式中忽略了液壓虹的動(dòng)能，這主要是因?yàn)椋喝绻紤]液壓缸虹體和活塞桿的動(dòng)能會(huì)導(dǎo)致機(jī)械腿系統(tǒng)動(dòng)能表達(dá)式極其繁瑣，無(wú)法直觀(guān)清晰地表達(dá)機(jī)械腿臂架系統(tǒng)的動(dòng)能力學(xué)模型另一方面，變幅液壓虹的質(zhì)量相對(duì)臂架的質(zhì)量和張量可以忽略其空間影響不單獨(dú)計(jì)算其動(dòng)能，而是轉(zhuǎn)化為臂架0D,DE勺一部分進(jìn)行折算。2機(jī)械臂的勢(shì)能計(jì)算臂架系統(tǒng)勢(shì)能主要為系統(tǒng)所具有的重力勢(shì)能假設(shè)機(jī)械腿回*$機(jī)座保持不動(dòng)即A所在的平面為零勢(shì)能面，同樣與動(dòng)能的分析計(jì)算一樣將液壓虹的重力勢(shì)能視為臂架的一部分重量折算分析則液壓機(jī)械腿臂的重力勢(shì)能為T(mén)二moDgloDSin:'mDEgmsin，,Idesin:■i_由以上二連桿液壓機(jī)械腿動(dòng)能和勢(shì)能的推導(dǎo)結(jié)果有整個(gè)臂架系統(tǒng)的機(jī)械育昆為：L=KkF3機(jī)械腿速度的分析計(jì)算3.1臂架長(zhǎng)度對(duì)速度的影響當(dāng)機(jī)械臂末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)到平面某一位置時(shí)端點(diǎn)E的運(yùn)動(dòng)速度直接體現(xiàn)了對(duì)臂架靈活性和機(jī)械臂的整體性能的影響因此如何在臂架作業(yè)尺寸一定的情況下實(shí)現(xiàn)各臂架長(zhǎng)度的優(yōu)化分配是非常重要的。設(shè)E點(diǎn)坐標(biāo)為，由圖4.2-1有坐標(biāo)表達(dá)式：

4=11cos=72cos[:工-Pr)'yd=lisin二72sin[:工-)xd：1l對(duì)l1,l2xd：1lTOC\o"1-5"\h\z=cos：,"d=cos「 --二；：122yd=sin.：s,^yd-=sin: ——二-11 ;由上式可見(jiàn)，液壓機(jī)械腿的垂直極限作業(yè)范圍對(duì)第一節(jié)臂架長(zhǎng)度最敏感進(jìn)而對(duì)機(jī)械腿末端執(zhí)行器的垂直作業(yè)運(yùn)動(dòng)速度影響最大而液壓機(jī)械腿的水平極限作業(yè)范圍對(duì)第二節(jié)臂架長(zhǎng)度最敏感進(jìn)而對(duì)機(jī)械腿末端執(zhí)行器的水平作業(yè)運(yùn)動(dòng)速度影響最大。這樣可根據(jù)實(shí)際作業(yè)范圍情況按一定比例設(shè)計(jì)液壓機(jī)械腿的臂架尺寸，為適應(yīng)工況臂架結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。3.2機(jī)械臂的速度矩陣上式描述E點(diǎn)坐標(biāo)與機(jī)械腿臂架夾角之間的關(guān)系為了表達(dá)簡(jiǎn)明，該表達(dá)式并沒(méi)有用齊次坐標(biāo)變化等方法來(lái)轉(zhuǎn)化?？蓪?duì)上式兩側(cè)求偏導(dǎo)計(jì)算出反映E點(diǎn)速度與角速度之間的關(guān)系則由偏導(dǎo)函數(shù)所構(gòu)成的速度方程，用雅克比矩陣形式來(lái)描述為其中xd=-11其中xd=-11sin二一12sin二；xd=-12sin工":，刀也=T1cos：—12cos: -二jc0s二一該矩陣描述了液壓機(jī)械腿末端執(zhí)行器與機(jī)械腿變幅值之間對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)題根據(jù)實(shí)際工況要求設(shè)計(jì)二連桿液壓機(jī)械腿的臂架結(jié)構(gòu)尺寸提供必要參考依據(jù)。同理安照上述計(jì)算步驟，可將對(duì)應(yīng)分析推廣至多連桿液壓機(jī)械腿系統(tǒng)。4小結(jié)本章介紹了兩連桿液壓機(jī)械腿的動(dòng)力學(xué)方程建模過(guò)程。由于拉格朗日方法相比其它建模方法有求解簡(jiǎn)單、便于理解的優(yōu)點(diǎn)故采用該建模方法，分別通過(guò)推導(dǎo)兩節(jié)臂的動(dòng)能和勢(shì)能來(lái)構(gòu)建雅克比矩陣在平面坐標(biāo)內(nèi)對(duì)機(jī)械腿末端執(zhí)行器速度的影響參數(shù)進(jìn)行了數(shù)學(xué)推導(dǎo)和分松液壓臂架系統(tǒng)的分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。第五章密封結(jié)構(gòu)為提高高壓液壓系統(tǒng)中柱塞泵及控制閥密封的工作可靠性，對(duì)高壓密封的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。根據(jù)高壓密封可靠工作的條件，提出了新結(jié)構(gòu)密封應(yīng)采用自緊式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的指導(dǎo)思想，并設(shè)計(jì)了多種新的密封結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)篩選，研制了新的密封設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)證明：新結(jié)構(gòu)密封工作可靠，性能良好。第六章創(chuàng)新點(diǎn)1、輪胎和六足可以相互交換以適應(yīng)不同的地面，從而拓寬了救援機(jī)械行走范圍；2、駕駛艙采用球星形狀，具有360的視野，可以多角度發(fā)現(xiàn)受災(zāi)的人們；3、四個(gè)輪胎相互配合，可實(shí)現(xiàn)360轉(zhuǎn)彎，從而減少了因轉(zhuǎn)變方向而浪費(fèi)大量的時(shí)間以及所需的場(chǎng)地。第七章總結(jié)本次說(shuō)明書(shū)先從救援機(jī)械的結(jié)構(gòu)上一一介紹了各個(gè)部分的作用，并用圖片形象的描繪出形狀，其中在駕駛艙里有我們的一些創(chuàng)新點(diǎn)，比如艙體幾何形狀采用了更加流暢的曲面以減少空氣阻力，艙內(nèi)設(shè)置控制臺(tái)和操作臺(tái)，更加充分利用了救援機(jī)械的空間以及給駕駛員創(chuàng)造更加舒適的工作空間，接著動(dòng)力系統(tǒng)上我們也查詢(xún)了資料，發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)不僅耗能少且無(wú)污染，最主要的是在速度上得到了顯著的提升。我們的重點(diǎn)是在多關(guān)節(jié)智能機(jī)械腿和智能換向盤(pán)這一方面，由于救援機(jī)械機(jī)械腿以及它的的控制系統(tǒng)能夠查到的資料很少，我們就借鑒了機(jī)器人和機(jī)械工程手以及六足模型的造型及運(yùn)動(dòng)原理，來(lái)設(shè)計(jì)我們本次作品的多關(guān)節(jié)機(jī)械腿和換向盤(pán)，采用了數(shù)學(xué)模型進(jìn)行理論計(jì)算，運(yùn)fiBdworks自帶序進(jìn)行了受力分析，然后運(yùn)用了拉格朗日和雅克比矩陣相關(guān)知識(shí)對(duì)機(jī)械腿的可靠行進(jìn)行檢驗(yàn)，從理論和實(shí)際上檢驗(yàn)了我們?cè)O(shè)計(jì)的多關(guān)節(jié)智能機(jī)械腿的可靠性和使用性，設(shè)計(jì)的機(jī)械腿在其他設(shè)備的配合下，能更有效的實(shí)施救援以及完成其他任務(wù)。我們進(jìn)一步設(shè)想在多關(guān)節(jié)機(jī)械腿上安裝一張芯片，不僅能夠識(shí)別寫(xiě)成的文件，而且能識(shí)別特殊編碼。這些特殊編碼可以驅(qū)使機(jī)械腿控制行進(jìn)的速度和方向，在任務(wù)期間適應(yīng)不同地形及環(huán)境、進(jìn)行自我修復(fù)，確定如何能更好地執(zhí)行任務(wù)。接著在密封方向我們進(jìn)行了淺薄的探討，選用了自緊式密封新機(jī)構(gòu)?？傊殡S對(duì)救援機(jī)械的高度機(jī)械化自動(dòng)化的要求越來(lái)越熱切人工智能技術(shù)將是解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵，因此迅速研究人工智能并使其廣泛應(yīng)用于救援機(jī)械已是刻不容緩。第八章參考文獻(xiàn)[1]楊義勇，王人成，王延利，等.新型仿生膝關(guān)節(jié)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真研究 [J]. 中國(guó)機(jī)械工程，2008,19(1):72—74.[2] 金振林，崔冰艷.機(jī)器人肩關(guān)節(jié)的動(dòng)力學(xué)建模及伺服電機(jī)峰值預(yù)估 [J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011,27(8):145-149.[3]李研彪，計(jì)時(shí)鳴，譚大鵬，等.基于空間模型技術(shù)的新型正交 5-DOF并聯(lián)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)傳遞性能分析[J]. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào)， 2011,19(4):627-633.LimHO,IshiiA,TakanishiA.Emotion-basedbipedwalking[J].Robotics,2004,22(5):577—586.HiraiK,HiroseM,HaikawaY,etal.ThedevelopmentofHONDAhumanoidrobot[C]//IEEEInternationalConferenceonRoboticsa