家用自動(dòng)清掃機(jī)的行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)+含5張CAD圖紙+帶+28頁(yè)加正文1.04萬(wàn)字】-jxsj23
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家用自動(dòng)清掃機(jī)的行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).docx
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蝸桿.dwg
蝸輪.dwg
裝配圖.dwg
驅(qū)動(dòng)輪.dwg
摘 要
隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，家用自動(dòng)機(jī)器人的研究有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，許多以前只能服務(wù)國(guó)家重要領(lǐng)域的成功技術(shù)已經(jīng)使用于服務(wù)普通大眾的機(jī)器人中。自動(dòng)清掃機(jī)器人屬于服務(wù)機(jī)器人，世界各國(guó)特別是發(fā)達(dá)國(guó)家正致力于研究開(kāi)發(fā)和廣泛運(yùn)用服務(wù)機(jī)器人，中國(guó)許多高等學(xué)府在這方面的研究也取得了不錯(cuò)的成果。
本文在比較了國(guó)內(nèi)外許多種家用機(jī)器人產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，提出了家庭清掃機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。介紹了清掃機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的各個(gè)組成部分，著重介紹了自動(dòng)清掃機(jī)器人的蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)等。并用CAD畫(huà)出了行走機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)，以及蝸輪蝸桿和驅(qū)動(dòng)輪萬(wàn)向輪的裝配圖及零件圖。完成了行走機(jī)構(gòu)的全部設(shè)計(jì)，成本較低但尺寸較大。
由此可見(jiàn)，想要自動(dòng)清掃機(jī)器人將來(lái)具有廣闊的市場(chǎng)前景，那么設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品必須要有高的性?xún)r(jià)比。本設(shè)計(jì)最終完成了所有的設(shè)計(jì)任務(wù)，綜合運(yùn)用了大學(xué)所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，很大程度的提高了綜合理解能力。
關(guān)鍵字：清掃機(jī)器人；行走機(jī)構(gòu)；蝸輪蝸桿
Abstract
Along with the social progress, the home study of autonomous mobile robot has been a great development. Used in many military robots on the successful technology has been used in a civilian robot. Automatic cleaning robots are service robots，Serving robot is being researched and developed in the countries all over the world, and which is being used widely in the west developed countries. If the rate of quality and price of the cleaning robot is highly enough ,the market of the cleaning robot would be prospered.
Compared on the basis of a variety of home robot products at home and abroad, household cleaning robot overall design of the program. We describe various components of a cleaning robot and Focuses on the part and vacuum part of the running gear automatic cleaning robot. Finally, refer to the relevant design manual, automatic cleaning robot design and carry out various parts of the check, the results show that to achieve the design requirements for household cleaning robot automatically.
Keywords: cleaning robot; running gear; vacuum institutions.
目 錄
1. 緒論 1
1.1. 研究的背景 1
1.2. 自動(dòng)清掃機(jī)器人的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 1
1.3. 研究的目的與意義 2
1.4. 當(dāng)前清掃機(jī)器人存在的問(wèn)題與分析 3
2 小型自動(dòng)清掃機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)的介紹 4
2.2 自動(dòng)清掃機(jī)器人控制部分介紹 4
2.3 自動(dòng)清掃機(jī)器人電源部分介紹 5
2.4 小型自動(dòng)清掃機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)介紹 5
2.5 輪式行走機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu) 5
2.6 行走機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析及總體結(jié)構(gòu) 6
3 確定各部件及零件的結(jié)構(gòu) 9
3.1 步進(jìn)電機(jī)的選用 9
3.2 底座 14
3.3 驅(qū)動(dòng)輪 15
3.4 蝸輪蝸桿 15
3.5 蝸輪蝸桿的強(qiáng)度校核 18
3.6 從動(dòng)輪 18
3.7 軸承 19
參考文獻(xiàn) 22
4 小結(jié) 23
謝 辭 24
大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，家用自動(dòng)機(jī)器人的研究有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，許多以前只能服務(wù)國(guó)家重要領(lǐng)域的成功技術(shù)已經(jīng)使用于服務(wù)普通大眾的機(jī)器人中。自動(dòng)清掃機(jī)器人屬于服務(wù)機(jī)器人，世界各國(guó)特別是發(fā)達(dá)國(guó)家正致力于研究開(kāi)發(fā)和廣泛運(yùn)用服務(wù)機(jī)器人，中國(guó)許多高等學(xué)府在這方面的研究也取得了不錯(cuò)的成果。 本文在比較了國(guó)內(nèi)外許多種家用機(jī)器人產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，提出了家庭清掃機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。介紹了清掃機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的各個(gè)組成部分，著重介紹了自動(dòng)清掃機(jī)器人的蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)等。并用 及蝸輪蝸桿和驅(qū)動(dòng)輪萬(wàn)向輪的裝配圖及零件圖。完成了行走機(jī)構(gòu)的全部設(shè)計(jì)，成本較低但尺寸較大。 由此可見(jiàn)，想要自動(dòng)清掃機(jī)器人將來(lái)具有廣闊的市場(chǎng)前景，那么設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品必須要有高的性?xún)r(jià)比。本設(shè)計(jì)最終完成了所有的設(shè)計(jì)任務(wù)，綜合運(yùn)用了大學(xué)所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，很大程度的提高了綜合理解能力。 關(guān)鍵字 ： 清掃機(jī)器人；行走機(jī)構(gòu) ；蝸輪蝸桿 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） of a in on in a is in is in If of of is of be on of a of at of We of a on of to of to 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄 1. 緒論 ................................................ 1 研究的背景 ......................................................... 1 自動(dòng)清掃機(jī)器人的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 ....................................... 1 研究的目的與意義 ................................................... 2 當(dāng)前清掃機(jī)器人存在的問(wèn)題與分析 ..................................... 3 2 小型自動(dòng)清掃機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)的介紹 .................... 4 動(dòng)清掃機(jī)器人控制部分介紹 .......................................... 4 動(dòng)清掃機(jī)器人電源部分介紹 .......................................... 5 型自動(dòng)清掃機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)介紹 ...................................... 5 式行走機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu) .............................................. 5 走機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析及總體結(jié)構(gòu) ........................................ 6 3 確定各部件及零件的結(jié)構(gòu) .............................. 9 進(jìn)電機(jī)的選用 ...................................................... 9 座 ............................................................... 14 動(dòng)輪 ............................................................. 15 輪蝸桿 ........................................................... 15 輪蝸桿的強(qiáng)度校核 ................................................. 18 動(dòng)輪 ............................................................. 18 承 ............................................................... 19 參考文獻(xiàn) .............................................. 22 4 小結(jié) ............................................... 23 謝 辭 ................................................ 24 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁(yè) 1. 緒論 近年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及服務(wù)機(jī)器人技術(shù)有了飛速的發(fā)展，自動(dòng)清掃機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)已經(jīng)具有了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和良好的發(fā)展前景。 研究的背景 清掃機(jī)器人屬于服務(wù)機(jī)器人的一種 ,服務(wù)機(jī)器人研究工作從九十年代開(kāi)始越來(lái)越受到國(guó)際關(guān)注，很多國(guó)家尤其是西方發(fā)達(dá)國(guó)度正致力于研制、研發(fā)和廣泛應(yīng)用服務(wù)機(jī)器人?，F(xiàn)在，很多國(guó)家已經(jīng)將智能機(jī)器人技術(shù)運(yùn)用到了很多地方，比如廣闊區(qū)域打掃，餐廳的服務(wù)員等一些繁重枯燥的工作。這些國(guó)家很多的工作效益都是由于應(yīng)用了服務(wù)機(jī)器人，解決了很多人們無(wú)法完成的工作項(xiàng)目。 ]15[ 近幾年，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活水平有了顯著的質(zhì)的飛躍，服務(wù)機(jī)器人也已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域廣泛、大量地嶄露頭角。 現(xiàn)如今服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用還處于初中級(jí)階段在很多領(lǐng)域，有部分工作還要靠人力去完成解決。比如我國(guó)北方的冬天經(jīng)常下雪，每次下完雪路面都會(huì)有較厚的積雪，人工打掃會(huì)很辛苦而且浪費(fèi)時(shí)間，如果可以用人工智能機(jī)器人解決這一問(wèn)題將會(huì)很方便。目前，已經(jīng)有一些大型的掃雪車(chē)代替人工掃雪，但是我們追求的是完全自動(dòng)化。日立和松下公司生產(chǎn)的一種自動(dòng)吸塵器具有避障功能并且可以主行走吸塵，對(duì)于廣闊的路面有較大的應(yīng)用前景，最大的創(chuàng)新在于可以自己充電。目前，自動(dòng)清掃機(jī)器人還沒(méi)有辦法在人群擁擠以及情況比較惡劣的環(huán)境下清掃路面，因?yàn)樗€不能特別智能化的 避讓障礙物。另外， 款機(jī)器人有一種超聲測(cè)距傳感器可以通過(guò)不斷的超聲波傳播來(lái)測(cè)量機(jī)器人和障礙物之間的間隔。 ]9[ 自動(dòng)清掃機(jī)器人的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 在我國(guó)，隨著改革開(kāi)放國(guó)民生產(chǎn)總值一年比一年有所升高，人們也越來(lái)越注重自己的生活水平，不再是吃飽穿暖更注重的是生活品質(zhì)，所以目前所擁有的科技技術(shù)已經(jīng)不能滿(mǎn)足人們對(duì)生活的期望了，人們迫切向往著更先進(jìn)的技術(shù)來(lái)提升自己的生活品質(zhì)。越來(lái)越多的行業(yè)也同樣迫切 需要先進(jìn)技術(shù)來(lái)解放生產(chǎn)力。為了滿(mǎn)足人們和國(guó)家這么多行業(yè)的迫切需要，我國(guó)的科研人員們已經(jīng)研究并且取得了一定的成果。在上世紀(jì) 90 年代，哈爾濱工業(yè)大學(xué)與香港中文大學(xué)合作，共同開(kāi)發(fā)研制出了一種全方位移動(dòng)清掃機(jī)器人。 1999 年初，浙江大學(xué)機(jī)械電子研究所開(kāi)始進(jìn)行了智能吸塵機(jī)器人的研討，并且成功研究出國(guó)內(nèi)第一個(gè)具有初步智能的 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁(yè) 自主吸塵機(jī)器人。 圖 1 國(guó)內(nèi)公司生產(chǎn)的機(jī)器人 圖 1所示的 廣泛用于家庭、辦公等其它公共場(chǎng)所， 以及另外一些人員不方便進(jìn)入的地點(diǎn)。但對(duì)于規(guī)劃路程等功能還沒(méi)有完善，所以現(xiàn)在基本已經(jīng)被新興的產(chǎn)品所取代了。隨著科技創(chuàng)新的突飛猛進(jìn)，在我國(guó)家用掃地機(jī)的品牌越來(lái)越多，但目前銷(xiāo)量和口碑比較好的有科沃斯朵朵 S（圖 2）、小米（圖 3）、普桑尼克 780 4）等。 圖 2 科沃斯朵朵 s 圖 3 小米掃地機(jī) 圖 4 普桑尼克 780 研究的目的與意義 清掃機(jī)器人同時(shí)運(yùn)用了移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)和吸塵器技術(shù)，能夠自主的在平坦的路面進(jìn)行清掃任務(wù)，比如廣場(chǎng)路面清掃，學(xué)校路面清掃這種枯燥乏味又浪費(fèi)時(shí)間的勞動(dòng)，如果智能清掃機(jī)器人可以運(yùn)用到這些方面將會(huì)很大程度上的解放生產(chǎn)力。在上世紀(jì)已經(jīng)受到國(guó)內(nèi)外研究人員的重視。從市場(chǎng)前景角度來(lái)看，清掃機(jī)器人可以很大程度地降低勞動(dòng)強(qiáng)度，并且能夠升高勞動(dòng)效率，非常適用于家庭住所和公共場(chǎng)所的室內(nèi)外清潔。清掃機(jī)器人屬于智能機(jī)器人的一種特殊應(yīng)用，智能清掃機(jī)器人相對(duì)全面地應(yīng)用了許多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，所以研制開(kāi)發(fā)智能自動(dòng)清掃機(jī)器人具有廣闊的市場(chǎng)前景，而且 對(duì)于科學(xué)技術(shù)的提升也具有重要意義。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁(yè) 當(dāng)前清掃機(jī)器人存在的問(wèn)題與分析 現(xiàn)如今國(guó)內(nèi)外在研究開(kāi)發(fā)清掃機(jī)器人方面有了一定的基礎(chǔ)，但是有些關(guān)鍵技 術(shù)問(wèn)題還沒(méi)有得到實(shí)質(zhì)性地解決，主要體現(xiàn)在以下幾方面： 目前 ,價(jià)格偏高是影響清掃機(jī)器人普及到每個(gè)家庭的主要因素 ,因此，很多設(shè)計(jì)師將如何提高機(jī)器人的性?xún)r(jià)比作為了自己不斷追求的目的。為了進(jìn)一步的降低清掃機(jī)器人的成本 ,我們必須開(kāi)發(fā)性?xún)r(jià)比高的微型傳感器以及開(kāi)發(fā)清掃機(jī)器人專(zhuān)用的數(shù)字處理和運(yùn)動(dòng)控制芯片。接下來(lái)我們可以認(rèn)識(shí)到藍(lán)牙技術(shù)在家電行業(yè)的重要應(yīng)用 ,通過(guò)采用藍(lán)牙技術(shù)將數(shù)字 處理器過(guò)高的成本平移到用戶(hù)的移動(dòng)設(shè)備上 ,我們或許可以把智能清掃機(jī)器人的實(shí)際成本控制到更低。 現(xiàn)在的清掃機(jī)器人正在向著自主式和智能化的方向發(fā)展 ,所以我們更應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)在已掌握的移動(dòng)機(jī)器人控制和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃技術(shù) ,將自動(dòng)清掃機(jī)器人進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，使其能夠更好地自動(dòng)避讓障礙物并且可以自動(dòng)進(jìn)行充電，將碰撞損害率降到最低，最好是能讓自動(dòng)清掃機(jī)器人清掃出來(lái)的效果可以和人工清掃出來(lái)的效果相媲美。 為了更加有效地提高清掃質(zhì)量 ,我們還需要繼續(xù)改進(jìn)對(duì)現(xiàn)有的吸塵技術(shù)。讓自動(dòng)清掃機(jī)器人可以通過(guò)現(xiàn)有的環(huán)境清掃程度自動(dòng)規(guī)劃清掃任務(wù)及路線，最大程度的運(yùn)用清掃機(jī)器人的功能，讓自動(dòng)清掃機(jī)器人的清掃效果越來(lái)越優(yōu)秀。 ]4[ 清掃機(jī)器人的核心之一是電源技術(shù) ,不但能提高自動(dòng)清掃機(jī)器人的工作時(shí)間還能提升它的工作效率以及完成工作任務(wù)所用的時(shí)間 ,為了保證清掃機(jī)器人能夠及時(shí)地進(jìn)行自主充電 ,現(xiàn)在還需要優(yōu)化自動(dòng)充電的設(shè)計(jì) ,自動(dòng)完成在指定位置的清掃和充電任務(wù)。現(xiàn)如今智能機(jī)器人技術(shù)日新月異，所以自動(dòng)清掃機(jī)器人也越來(lái)越實(shí)用 ,每隔幾個(gè)月就會(huì)有新產(chǎn)品誕生，同樣出現(xiàn)的是清掃機(jī)器人價(jià)格的降低，從而使智能清掃機(jī)器人能像電視機(jī)這種家電產(chǎn)品一樣幾乎普及到 每家每戶(hù)成為生活的必需品 ,從而為這個(gè)新一代的技術(shù)產(chǎn)物帶來(lái)可觀的市場(chǎng)前景和經(jīng)濟(jì)效益。 （ 5） 設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn) 小型自動(dòng)清掃機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 確定各零部件的結(jié)構(gòu)并完成 結(jié)構(gòu) 零件圖 的繪制 ； 繪制 裝配圖原理圖； 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁(yè) 2 小型自動(dòng)清掃機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)的介紹 自動(dòng)清掃機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)由四大部分組成：行走機(jī)構(gòu)、吸塵機(jī)構(gòu)、控制部分和電源部分。本設(shè)計(jì)主要是行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，但在本文中對(duì)其它部分進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹以及確定。 動(dòng)清掃機(jī)器人吸塵機(jī)構(gòu)介紹 現(xiàn)代吸塵器技術(shù)主要包括兩類(lèi)：氣流濾塵塵器和真空吸塵器。通過(guò)比較現(xiàn)有清掃機(jī)器人本文決定采用氣流濾塵器，氣流濾塵器是一個(gè)全封閉系統(tǒng)，其原理是應(yīng)用附壁效應(yīng)形成抵壓渦流氣體，最后把廢物留在了吸塵器的氣流腔中。根據(jù)機(jī)器人的本體形狀和移動(dòng)路徑以及吸塵效果，將吸塵機(jī)構(gòu)的吸嘴設(shè)計(jì)在機(jī)器人本體的前方，而兩個(gè)旋轉(zhuǎn)刷子，分別位于機(jī)器人的左右兩邊，這樣就可以提高清掃效率又能方便墻角清掃。控制旋轉(zhuǎn)刷子的電動(dòng)機(jī)以及吸塵機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)采用直流電動(dòng)機(jī)。 ]3[ 清掃機(jī)器人的總體機(jī)構(gòu)如圖 5所示。 圖 5 清掃機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)示意圖 動(dòng)清掃機(jī)器人控制部分介紹 自動(dòng)清掃機(jī)器人的控制主要是對(duì)小車(chē)的驅(qū)動(dòng)電路啟動(dòng)、停止、自身定位和路徑識(shí)別的控制。主要由驅(qū)動(dòng)電路、直流穩(wěn)壓電源、驅(qū)動(dòng)器、檢測(cè)開(kāi)關(guān)、控制電路等構(gòu)成。 隨著機(jī)器人控制技術(shù)的提升和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，自動(dòng)清掃機(jī)器人的控制系統(tǒng)已經(jīng)由分布式控制取代傳統(tǒng)的集中式控制。因此本文決定采用分布式控制方式。分布式控制就是由上一級(jí)主要控制計(jì)算機(jī)擔(dān)任全部體系的處置以及坐標(biāo)變動(dòng)和路徑規(guī)劃等，下一級(jí)由許多微處理器構(gòu)成，每一個(gè)微處理器負(fù)責(zé)機(jī)器人一個(gè)或 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè) 多個(gè)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)或傳感器數(shù)據(jù)的處理，并且平行地完成任務(wù)，從而提升工作效率 和處理能力。這些微處理器和主控機(jī)之間的聯(lián)系是通過(guò)總線形式實(shí)現(xiàn)的，這種結(jié)構(gòu)易于系統(tǒng)的擴(kuò)展和維護(hù)。 動(dòng)清掃機(jī)器人電源部分介紹 自動(dòng)清掃機(jī)器人所使用的蓄電池的結(jié)構(gòu)必須有良好的充放電特性、耐沖擊、耐振動(dòng)等?，F(xiàn)如今鉛酸蓄電池和錫鎳蓄電池使用得比較廣泛?，F(xiàn)在的很多移動(dòng)電源都是追求能儲(chǔ)存很多的電量同時(shí)還要有小的體積，都是是對(duì)于用在智能機(jī)器人上的電源來(lái)說(shuō)，不能只是追求這些必須結(jié)合實(shí)際的運(yùn)用讓電源更適合智能機(jī)器人。通過(guò)結(jié)合自動(dòng)清掃機(jī)器人的特點(diǎn)， 本文決定采用鉛酸蓄電池作為系統(tǒng)的移動(dòng)電源。綜合考慮鉛酸蓄電池的參數(shù)和特性，決定采用美國(guó) 額定電壓為 12v,額定容量為 36A。 型自動(dòng)清掃機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)介紹 自動(dòng)清掃機(jī)器人的行走方式有很多種，主要有輪式的、履帶式的和腿式的。履帶式行走機(jī)構(gòu)被稱(chēng)為無(wú)限軌道方式，它的特點(diǎn)是有很多的圓形的無(wú)線軌道繞在在許多輪子上，這樣可以讓車(chē)輪不直接地接觸地面。適用于表面凹凸不平的或是松軟車(chē)輪行走困難的環(huán)境。因?yàn)槁膸凶邫C(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮輪子與履帶相配合所以設(shè)計(jì)的成本和時(shí)間都會(huì)升 高。但是由于本設(shè)計(jì)主要是用于室內(nèi)這種平坦的路面，故不采用履帶行走機(jī)構(gòu)。由于 當(dāng)今比較成熟的車(chē)輪移動(dòng)方式，所以本設(shè)計(jì)決定采用輪式行走結(jié)構(gòu)。 式行走機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu) 輪式行走機(jī)構(gòu)有著自由，靈活，簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，適合于平坦并且障礙物較少的環(huán)境。在清掃機(jī)器人的運(yùn)功控制中要求具備三個(gè)參數(shù)，坐標(biāo)和方向角，兩個(gè)輪機(jī)器人只是有兩個(gè)主動(dòng)輪，因此是不完全約束，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪最好是設(shè)計(jì)成前后對(duì)稱(chēng)的方案。在兩輪驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人中，車(chē)體由四個(gè)點(diǎn)支撐，其中前后各有一個(gè)萬(wàn)向輪用來(lái)協(xié)助，左右各一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。四點(diǎn)支撐可以將左右兩個(gè)主動(dòng)輪配置在清掃機(jī) 器人的中心線上，這種形式能夠良好的控制重心。 當(dāng)旋轉(zhuǎn)半徑為 0 的時(shí)，由于清掃機(jī)器人能夠圍繞自身的中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，從而能在狹窄的地方如墻角改變方向。 ]2[ 考慮到機(jī)器人的功能和成本問(wèn)題，本設(shè)計(jì)采用四輪行走機(jī)構(gòu)。四輪結(jié)構(gòu)中左右兩輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng) ,前后的兩個(gè)萬(wàn)向輪為輔助方式，從而能夠滿(mǎn)足轉(zhuǎn)向的要求。中 間的兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)和蝸輪通過(guò)聯(lián)軸器相接連，動(dòng)力經(jīng)過(guò)蝸輪蝸桿的嚙合運(yùn)動(dòng)傳遞，蝸輪和驅(qū)動(dòng)輪安設(shè)在同一傳動(dòng)軸上，具有相同的轉(zhuǎn)速，軸再通過(guò)鍵連接，從而帶動(dòng)兩驅(qū)動(dòng)輪，推進(jìn)機(jī)器人行動(dòng)。由于步進(jìn)電機(jī)是通過(guò)變動(dòng)輸入不同的脈沖頻率來(lái)調(diào)速的，因此，通過(guò)改變步進(jìn)電機(jī)輸入的脈沖頻率，使兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪可以獲得不同 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁(yè) 的速率，從而使清掃機(jī)器人實(shí)現(xiàn)直線前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎和倒退等性能。從動(dòng)輪采用了應(yīng) 用非常廣泛的雙軸承萬(wàn)向輪，這既增加了運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，又提高了轉(zhuǎn)彎的靈活性。行走機(jī)構(gòu)本身采用鋁合金型材料制作，從而可以盡可能減輕清掃機(jī)器人的總重量。外形采用圓 筒形，可以避免在屋內(nèi)清掃時(shí)碰壞其他物品， 同時(shí)也可以避免機(jī)器人自身受到損壞，行走機(jī)構(gòu)原理示意圖如圖 6 所示。 ]5[ 圖 6 行走結(jié)構(gòu)原理圖 走機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析及總體結(jié)構(gòu) 小型自動(dòng)清掃機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，蝸輪蝸桿， 驅(qū)動(dòng)輪，萬(wàn)向輪組成，如圖 7所示。在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)下，蝸輪通過(guò)聯(lián)軸器相接連，蝸桿蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸輪通過(guò)鍵將動(dòng)力傳遞到軸，從而驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪，在設(shè)計(jì)時(shí)候需注意蝸輪和驅(qū)動(dòng)輪要同軸，以具有相同的轉(zhuǎn)速。前輪是萬(wàn)向輪，他具有運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，轉(zhuǎn)彎靈活等特點(diǎn)。 只需要變動(dòng) 脈沖信號(hào)的頻次就可以對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，就可得到高精度的轉(zhuǎn)速。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時(shí)自動(dòng)機(jī)器人就可以前進(jìn)或后退，當(dāng)兩個(gè)電動(dòng)機(jī)輸出不同的脈沖頻率時(shí)，就可得到自動(dòng)清掃機(jī)器人左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向功能。這樣設(shè) 計(jì)可以使清掃機(jī)器人在任意半徑下以任意速度實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，甚至可以在零旋轉(zhuǎn)半徑時(shí)轉(zhuǎn)彎，也就是清掃機(jī)器人可以在原地圍繞自身中心旋轉(zhuǎn)。本設(shè)計(jì)采用了蝸輪蝸桿傳動(dòng)作為減速設(shè)計(jì)，這與以往的減速方式不同，以往都是齒輪減速，現(xiàn)在這一設(shè)計(jì)可以有效避免步進(jìn)電動(dòng)機(jī)因低速而 出現(xiàn)的爬行現(xiàn)象。以下通過(guò)公式說(shuō)明這點(diǎn)：設(shè)驅(qū)動(dòng)輪的半徑為 r，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 為 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè) n，驅(qū)動(dòng)輪的行走速度為： 0?(1) 式中 左右驅(qū)動(dòng)輪的線速度（ k=1,2， 3）； i—— 蝸輪蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)比。 從公式可知道調(diào)節(jié) 兩個(gè)不同的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不同時(shí)候既可以彎轉(zhuǎn)。 (a) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁(yè) (b) (c) 圖 7 自動(dòng)清掃機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 1— 軸用彈性擋圈； 23,5— 滾動(dòng)軸承； 467— 聯(lián)軸器； 8— 圓錐銷(xiāo)； 9— 電動(dòng)機(jī)； 10— 萬(wàn)向輪側(cè)支撐板； 11— 萬(wàn)向輪； 12— 螺釘； 13— 萬(wàn)向輪上支撐板；14— 蝸輪； 15— 電機(jī)下支架； 16— 電機(jī)上支架； 17— 六角螺栓； 18— 墊圈； 19,27— 彈性墊圈； 20,28— 六角螺母； 2122， 26— 套筒； 23,26— 平鍵； 24— 傳動(dòng)軸；28— 六角螺母； 2930圖 7為自動(dòng)清掃機(jī)的行走機(jī)構(gòu)裝配圖，是本設(shè)計(jì)最后的設(shè)計(jì)成果，具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)會(huì)在后面的文章中敘述。 ]6[ 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁(yè) 3 確定各部件及零件的結(jié)構(gòu) 進(jìn)電機(jī)的選用 （ 1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理和優(yōu)點(diǎn) 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€位移或角位移的開(kāi)環(huán)控制元件。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩大但慣性小且響應(yīng)頻率高，因此具有急速停止與瞬間開(kāi)動(dòng)的優(yōu)越性，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不需要反饋就能對(duì)速度或位移進(jìn)行精確控制并且價(jià)格較低。 （ 2）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)雖然已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用，但使用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)必須由功率驅(qū)動(dòng)電路、雙環(huán)形脈沖信號(hào)等組成。 （ 3）步進(jìn)電機(jī)的選擇 選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)考慮其步距角、靜轉(zhuǎn)矩及電流三大要素。 步距角的選擇。目前市場(chǎng)五相電動(dòng)機(jī)的步距角一般有 °，二、四相電動(dòng)機(jī)的步距角一般有 °。；三相電動(dòng)機(jī)的為 °。 靜力矩的選擇。靜力矩的選擇是由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載來(lái)決定的，恒速運(yùn)行時(shí)只考慮摩擦負(fù)載，加速啟動(dòng)時(shí)需考慮慣性負(fù)載，直接啟動(dòng)時(shí)需考慮慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載。 電流的挑選。有相同靜力矩的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，由于有不同的參數(shù)，運(yùn)行特性會(huì)有很大不同 。要判斷步進(jìn)電機(jī)的電流只能通過(guò)頻率特性曲線圖。 力矩與功率換算。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一般功率是變化 是在較大范圍內(nèi)調(diào)整使用時(shí)，一般只用力矩衡量。力矩與功率換算如下： （ 2） (3) (4) 式中 P—— 功率， W; ? —— 角速度， s； n—— 轉(zhuǎn)速， r/—— 力矩， 電動(dòng)機(jī)為半步工作方式，則： 4002 ?（ 5） 602602????? 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè) 其中， 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用中的注意要點(diǎn)： ①步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于轉(zhuǎn)速不高出 1000r/情況，在 1000可使電動(dòng)機(jī)工作效率高，噪聲低。 ②因整步狀態(tài)時(shí)振動(dòng)大所以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最好不使用整步狀態(tài)。 ③轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的負(fù)載應(yīng)挑選大機(jī)座號(hào)的電動(dòng)機(jī)。 ④步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在大慣量負(fù)載或較高轉(zhuǎn)速時(shí)，一般不在工作速度啟動(dòng)，而應(yīng)用逐漸升頻提速，這樣不但電動(dòng)機(jī)不失步，還可以在減輕噪聲的同時(shí)升高停止的定位精度。 ⑤步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在 600應(yīng)用小電流，大電感，低電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)。 ⑥先選電動(dòng)機(jī)后選擇驅(qū)動(dòng)的原則。 在進(jìn)行驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)功率確定的時(shí)候，只考慮機(jī)器人在水平路面做直線運(yùn)動(dòng)的情狀，并且忽略地面打滑、輪子變形、空氣阻力等因素。驅(qū)動(dòng)輪的受力情況如圖 8所示 圖 8 驅(qū)動(dòng)輪受力示意圖 圖中 M──驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)施加于驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力矩； 驅(qū)動(dòng)輪重力 清掃機(jī)器人施加于驅(qū)動(dòng)輪的載荷； 清掃機(jī)器人對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的作用力； 地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的摩擦力； 地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的支撐力； v ──驅(qū)動(dòng)輪軸心的運(yùn)動(dòng)速度 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) 機(jī)器人直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪受力情況如圖 9所示 圖 9 從動(dòng)輪受力示意圖 圖中 機(jī)器人對(duì)從動(dòng)輪的作用力； 機(jī)器人施加于從動(dòng)輪的載荷； 地面對(duì)從動(dòng)輪的摩擦力，方向與驅(qū)動(dòng)輪所受摩擦力方向相反； 地面對(duì)從動(dòng)輪的支持力。由主動(dòng)輪受力分析可知： (6) (7) 其中， 又由 ?可得： ?（ 8） 其中， 由式 (6)~式（ 8）可得： ( 2???（ 9） 由從動(dòng)輪受力分析可得： ?（ 10） ?（ 11） 其中 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁(yè) 由 ?可得： ?（ 12） 其中， 由式（ 10） ~式（ 12）可得 ( 2??（ 13） 完成對(duì)驅(qū)動(dòng)輪和從動(dòng)輪的受力分析后，接下來(lái)分析清掃機(jī)器人整體的受力，如圖 10所示 ]10[ 圖 10 清掃機(jī)器人的整體受力示意圖 在圖 10中，據(jù)圖 10的受力情況得： ? )(2（ 14） 由式（ 9） ~式（ 14）可得： dc cd 2222(2122 ?????(15) 其中清掃機(jī)器人的總質(zhì)量為：? 22為 9據(jù)現(xiàn)有的清掃機(jī)器人的加速度，可以預(yù)算出所需要的驅(qū)動(dòng)力矩 。根據(jù)所設(shè)定的運(yùn)行速率 s，且考慮到安全情況和傳動(dòng)效率，可以確定需要的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的功率大致為： ?(16) 式中 K ──安全系數(shù) ──中間減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁(yè) 將以上的數(shù)據(jù)代入式（ 16）得所需步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的功率為 4W。根據(jù)市場(chǎng)上不同型號(hào)電動(dòng)機(jī)的靜力矩及矩頻曲線等參數(shù)，我們選用某電動(dòng)機(jī)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的 57外形尺寸如圖 5所示，參數(shù)如表 1所示。 圖 5 57進(jìn)電機(jī)的外形尺寸 表 1 57進(jìn)電機(jī)參數(shù) 相數(shù) 2 步距角（°） 態(tài)相電流（ A） 電阻（ r） 電感（ 持轉(zhuǎn)矩（ 位轉(zhuǎn)矩（ 載啟動(dòng)頻率（半步方式）（ 3 重量（ 動(dòng)慣量（ g／ c㎡ ） 330 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁(yè) 座 清掃機(jī)器人的底座應(yīng)該在保證足夠剛度的同時(shí)，盡量減輕底座的重量，從而提高有效承載重量。其次底座的外輪廓不應(yīng)有凸出部分，以防止碰撞其他物體并且傷害到自身。本文根據(jù)清掃機(jī)器人的承載要求和工作環(huán)境采用硬鋁作為機(jī)器人的底座材料，牌號(hào)為 座直徑 350度為 5右分別割兩個(gè)槽用于安設(shè)驅(qū)動(dòng)輪，板上空間裝有與驅(qū)動(dòng)直接相關(guān)的部件。在板的前后焊接幾塊小的硬鋁板用于支撐萬(wàn)向輪，這樣做利于降低車(chē)體重心以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，]12[ 機(jī)器人底座的結(jié)構(gòu)如圖 6所示。 圖 6 機(jī)器人底座設(shè)計(jì)圖 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) 動(dòng)輪 清掃機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)輪采用鑄鐵橡膠面驅(qū)動(dòng)輪，它的優(yōu)點(diǎn)是摩擦力大能產(chǎn)生足夠的驅(qū)動(dòng)力，并且承載能力大，運(yùn)動(dòng)時(shí)橡膠輪緣也有利于減震。輪芯是兩個(gè)帶有凸臺(tái)的圓形鑄鐵，材料選擇 緣有相應(yīng)的凸塊和輪芯相嚙合。兩半輪芯將輪緣夾住，通過(guò)螺釘緊固。驅(qū)動(dòng)輪結(jié)構(gòu)示意圖如圖 7所示。 圖 7 驅(qū)動(dòng)輪結(jié)構(gòu)示意圖 12； 3 4 5 6 輪蝸桿 電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪之間用的是蝸輪蝸桿傳動(dòng)，減速比設(shè)計(jì)為 29。 ]13[ 電動(dòng)機(jī)與蝸桿之間采用套筒聯(lián)軸器相接連，蝸輪及驅(qū)動(dòng)輪裝在同一個(gè)軸上，轉(zhuǎn)速相同。蝸桿材料為 45桿材料選用鑄造銅合金，牌號(hào)為 （ 1）蝸桿設(shè)計(jì) 蝸桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 8所示 圖 8 蝸桿結(jié)構(gòu)示意圖 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁(yè) 表 2 圓柱蝸桿傳到基本參數(shù) 基本參數(shù) 計(jì)算公式 數(shù)值 蝸桿形式 阿基米德 蝸桿軸向模數(shù) m 2 蝸桿頭數(shù) 變位系數(shù) ? 頂高 ?? aa 2 頂間系數(shù) 中心距 a 桿軸向齒距 ?? 40 蝸桿導(dǎo)程程 1?? 桿分度圓直徑 1 桿齒頂圓直徑 aa ? 桿齒根圓直徑 )(211 ??桿節(jié)圓直徑 ?? )2(11 ????? 22 蝸桿分度圓導(dǎo)程角 11?? 蝸桿節(jié)圓導(dǎo)程角 ??? 22t a ????????? 蝸桿齒寬 1221 ?? 開(kāi)線蝸桿基圓直徑 nb co s ? 桿螺旋線方向 右旋 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁(yè) （ 4）蝸輪設(shè)計(jì)。蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 9所示，相關(guān)參數(shù)如表 3 所示。 圖 9 渦輪結(jié)構(gòu)示意圖 表 3 蝸輪基本參數(shù) 基本參數(shù) 計(jì)算公式 數(shù)值 蝸輪齒數(shù) 29 蝸輪分度圓直徑 2 58 蝸輪齒根圓直徑 ?? ???? (222 ） 輪喉圓直徑 ? ???? 輪咽喉母直徑 22 21 ag ? 輪節(jié)圓直徑 22 ? 58 蝸輪齒寬 ???????? ??? 2 16 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 18 頁(yè) 輪蝸桿的強(qiáng)度校核 蝸輪輪齒因彎曲強(qiáng)度不足而失效的情況，多發(fā)生在蝸輪齒數(shù)較多（ 90時(shí)）或開(kāi)式傳動(dòng)中。本設(shè)計(jì)的蝸輪齒數(shù)為 29 且所需的傳動(dòng)力矩較小，因此本設(shè)計(jì)將省略蝸輪校核。 蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的原始公式來(lái)源于赫茲公式。接觸應(yīng)力 ????(單位為 ???? = √????????0??Σ????? (17) 式中； ????—— 嚙合齒面上的法向載荷， N； ??0—— 接觸線總長(zhǎng)， K—— 載荷系數(shù)； ????—— 材料的彈性影響系數(shù)，單位為 12 將相應(yīng)參數(shù)帶入可得，此蝸輪強(qiáng)度符合要求。 動(dòng)輪 從動(dòng)輪只是起到支撐作用不會(huì)產(chǎn)生力矩，當(dāng)清掃機(jī)器人在轉(zhuǎn)向時(shí)它可以自由活動(dòng)。為了使小車(chē)轉(zhuǎn)向靈活，從動(dòng)輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為雙軸承形式的萬(wàn)向輪。車(chē)輪與轉(zhuǎn)向軸中心線之間有 8]14[ 其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 10所示。 圖 10 萬(wàn)向輪的結(jié)構(gòu)示意圖 01— 六角螺釘； 02— 彈簧墊圈； 03— 中軸； 04,11— 軸套； 05— 連接板； 06— 推力球軸承； 07— 上板； 08— 滾動(dòng)球軸承； 09— 輪緣； 10— 側(cè)板； 12— 連接軸 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁(yè) 萬(wàn)向輪的工作原理和動(dòng)力學(xué)分析。這種萬(wàn)向輪的輪架通過(guò)豎直的連接軸與連接板采用螺母相連，連接板通過(guò)螺釘與機(jī)器人的底座相連。萬(wàn)向輪上面的一個(gè)推力軸承承受機(jī)器人的總體壓力，并通過(guò)萬(wàn)向輪輪架的兩側(cè)板以及下面的一個(gè)向心球軸承、中軸從而傳 到車(chē)輪上，轉(zhuǎn)向是通過(guò)下面的向心輪球軸承和上面的推力球軸承來(lái)實(shí)現(xiàn)的。輪心偏離連接軸心會(huì)產(chǎn)生彎力矩，這個(gè)彎力矩主要是由向心球軸承來(lái)承受。輪心和輪架軸即連接軸偏離可以產(chǎn)生一定的力矩讓萬(wàn)向輪隨清掃機(jī)器人驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向而轉(zhuǎn)動(dòng)。下面的向心球軸承除了能傳遞壓力外，也可以讓輪子轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。通常偏心距與輪半徑之比為 1/4左右為宜。 萬(wàn)向輪的材料選用和熱處理。設(shè)計(jì)萬(wàn)向輪輪體的輪架用三塊材料為 接軸用 45 鋼，熱處理 35軸即中軸，也用 45 鋼，熱處理 38文萬(wàn)向輪的特點(diǎn)和應(yīng)用環(huán)境。本文中設(shè)計(jì)的萬(wàn)向輪成本比較低，適合于承受小彎矩和中載荷，路面比較平坦，并且沒(méi)有大的凹凸環(huán)境。 承 滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它主要是依靠元件間的滾動(dòng)接觸來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承相比具有功率消耗少，摩擦阻力小，起動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。 ]6[ 廣泛使 用的滾動(dòng)軸承很大一部分已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并且由工廠大量制造及供應(yīng)各種各樣的常用規(guī)格的軸承。滾動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)如圖 11，內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架等四部分組成。內(nèi)圈用來(lái)和軸頸裝配。外圈用來(lái)和軸承座裝配。一般情況下是內(nèi)圈隨軸頸旋轉(zhuǎn)，外圈固定，但同樣也可以用于外圈回轉(zhuǎn)但是內(nèi)圈不動(dòng)。或是內(nèi)、外圈同時(shí)回轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。當(dāng)內(nèi)、外圈產(chǎn)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體即在內(nèi)，外圈的滾道間滾動(dòng)。常用的滾動(dòng)體，有球；滾柱滾子；滾針；圓錐滾子；球面滾子等。軸承內(nèi)、外圈上的滾道，可以避免滾動(dòng)體向側(cè)面滾動(dòng)。 圖 11 軸承的基本結(jié)構(gòu)與常用的滾動(dòng)體 滾動(dòng)軸 承選擇型號(hào)：本次行走機(jī)構(gòu)使用的軸承代號(hào)為 6303和 6200，如圖 11所示。它們?yōu)樯顪锨蜉S承，該軸承性能為主要承受徑向載荷，同時(shí)可以承受少量 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁(yè) 的雙向軸向載荷。當(dāng)轉(zhuǎn)速較高而且不易使用推力軸承時(shí)，深溝球軸承也可以承受較輕的純軸向載荷。軸承的內(nèi)、外圈和滾動(dòng)體，一般是用軸承鉻鋼制造的，熱處理后其硬度一般不低于 60為一般軸承的一些元件會(huì)經(jīng)過(guò) 150℃的回火，所以通常當(dāng)軸承的工作溫度不高于 120℃時(shí)，元件的硬度不會(huì)降低。選擇的軸承代號(hào) 6203和 6200 查表 4如下： 圖 12 深溝球軸承 (摘自 276 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁(yè) 表 4 軸承參數(shù) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22 頁(yè) 參考文獻(xiàn) [1] 金大鷹 M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2004. 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●自動(dòng)清掃機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 自動(dòng)清掃機(jī)器人作為一種服務(wù)機(jī)器人的一種，目前逐漸成熟傳感器技術(shù)以及人工智能技術(shù)的發(fā)展給自動(dòng)清掃機(jī)器人的研究發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。目前市場(chǎng)上的價(jià)格以及參差不齊的技術(shù)仍然制約了自動(dòng)清掃機(jī)器人的普及。但是自動(dòng)清掃機(jī)器人的未來(lái)是光明的。成本低、功能強(qiáng)、智能化程度高、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用廣泛的自動(dòng)清掃機(jī)器人正在研發(fā)中，無(wú)需多時(shí)將會(huì)普及到千家萬(wàn)戶(hù)。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 24 頁(yè) 謝 辭 本設(shè)計(jì)是在金阿芳老師的悉心指導(dǎo)和熱情關(guān)懷下完成的。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，她 不顧教務(wù)的繁忙，設(shè)身處地的為我找資料，查文獻(xiàn)， 細(xì)致、耐心地教導(dǎo)和講解我遇到的各種問(wèn)題，讓我的畢業(yè)設(shè)計(jì)最終得以完成。除此之外她還教會(huì)我很多的學(xué)習(xí)方法以及為人處事方面的道理 。 老師平易近人的人格魅力，嚴(yán)謹(jǐn)進(jìn)取的治學(xué)精神和樂(lè)觀向上的生活態(tài)度，將給我往后的學(xué)習(xí)生活帶來(lái)很多幫助。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)本科階段各種知識(shí)的綜合運(yùn)用也是讀研究生的一個(gè)開(kāi)端，我相信在今后的學(xué)習(xí)生活中將會(huì)遇到更多更復(fù)雜的困難。在未來(lái)的科研生活中也會(huì)遇到許多的坎坷。但是我現(xiàn)在沒(méi)有絲毫畏懼，因?yàn)樵谶@次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我同樣遇到了很多困難，但在老師和同學(xué)的幫助下我順 利地克服了。這次的經(jīng)歷對(duì)于我的人生是非常寶貴的，俗話說(shuō)“萬(wàn)事開(kāi)頭難”，開(kāi)頭難已經(jīng)過(guò)去，在接下來(lái)的日子里我要一步一個(gè)腳印努力提升自己的專(zhuān)業(yè)水平，專(zhuān)心從事機(jī)械設(shè)計(jì)方面的研究，讓自己的能力和專(zhuān)業(yè)知識(shí)產(chǎn)生更多的價(jià)值。 在此衷心感謝在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中幫助及指導(dǎo)過(guò)我的老師和同學(xué)，讓我開(kāi)闊了眼界，增長(zhǎng)了學(xué)識(shí)。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 25 頁(yè) 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1 大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 題 目 : 家用自動(dòng)清掃機(jī)的行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師 : 金阿芳 學(xué)生姓名： 楚花明 所屬院系： 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī) 械工程 （礦山機(jī)電） 班 級(jí) ： 機(jī)械 13 完成日期 ： 2017 年 5 月 25 日 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，家用自動(dòng)機(jī)器人的研究有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，許多以前只能服務(wù)國(guó)家重要領(lǐng)域的成功技術(shù)已經(jīng)使用于服務(wù)普通大眾的機(jī)器人中。自動(dòng)清掃機(jī)器人屬于服務(wù)機(jī)器人，世界各國(guó)特別是發(fā)達(dá)國(guó)家正致力于研究開(kāi)發(fā)和廣泛運(yùn)用服務(wù)機(jī)器人，中國(guó)許多高等學(xué)府在這方面的研究也取得了不錯(cuò)的成果。 本文在比較了國(guó)內(nèi)外許多種家用機(jī)器人產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，提出了家庭清掃機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。介紹了清掃機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的各個(gè)組成部分，著重介紹了自動(dòng)清掃機(jī)器人的蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)等。并用 及蝸輪蝸桿和驅(qū)動(dòng)輪萬(wàn)向輪的裝配圖及零件圖。完成了行走機(jī)構(gòu)的全部設(shè)計(jì)，成本較低但尺寸較大。 由此可見(jiàn)，想要自動(dòng)清掃機(jī)器人將來(lái)具有廣闊的市場(chǎng)前景，那么設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品必須要有高的性?xún)r(jià)比。本設(shè)計(jì)最終完成了所有的設(shè)計(jì)任務(wù)，綜合運(yùn)用了大學(xué)所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，很大程度的提高了綜合理解能力。 關(guān)鍵字 ： 清掃機(jī)器人；行走機(jī)構(gòu) ；蝸輪蝸桿 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） of a in on in a is in is in If of of is of be on of a of at of We of a on of to of to 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄 1. 緒論 ................................................ 1 研究的背景 ......................................................... 1 自動(dòng)清掃機(jī)器人的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 ....................................... 1 研究的目的與意義 ................................................... 2 當(dāng)前清掃機(jī)器人存在的問(wèn)題與分析 ..................................... 3 2 小型自動(dòng)清掃機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)的介紹 .................... 4 動(dòng)清掃機(jī)器人控制部分介紹 .......................................... 4 動(dòng)清掃機(jī)器人電源部分介紹 .......................................... 5 型自動(dòng)清掃機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)介紹 ...................................... 5 式行走機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu) .............................................. 5 走機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析及總體結(jié)構(gòu) ........................................ 6 3 確定各部件及零件的結(jié)構(gòu) .............................. 9 進(jìn)電機(jī)的選用 ...................................................... 9 座 ............................................................... 14 動(dòng)輪 ............................................................. 15 輪蝸桿 ........................................................... 15 輪蝸桿的強(qiáng)度校核 ................................................. 18 動(dòng)輪 ............................................................. 18 承 ............................................................... 19 參考文獻(xiàn) .............................................. 22 4 小結(jié) ............................................... 23 謝 辭 ................................................ 24 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁(yè) 1. 緒論 近年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及服務(wù)機(jī)器人技術(shù)有了飛速的發(fā)展，自動(dòng)清掃機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)已經(jīng)具有了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和良好的發(fā)展前景。 研究的背景 清掃機(jī)器人屬于服務(wù)機(jī)器人的一種 ,服務(wù)機(jī)器人研究工作從九十年代開(kāi)始越來(lái)越受到國(guó)際關(guān)注，很多國(guó)家尤其是西方發(fā)達(dá)國(guó)度正致力于研制、研發(fā)和廣泛應(yīng)用服務(wù)機(jī)器人?，F(xiàn)在，很多國(guó)家已經(jīng)將智能機(jī)器人技術(shù)運(yùn)用到了很多地方，比如廣闊區(qū)域打掃，餐廳的服務(wù)員等一些繁重枯燥的工作。這些國(guó)家很多的工作效益都是由于應(yīng)用了服務(wù)機(jī)器人，解決了很多人們無(wú)法完成的工作項(xiàng)目。 ]15[ 近幾年，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活水平有了顯著的質(zhì)的飛躍，服務(wù)機(jī)器人也已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域廣泛、大量地嶄露頭角。 現(xiàn)如今服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用還處于初中級(jí)階段在很多領(lǐng)域，有部分工作還要靠人力去完成解決。比如我國(guó)北方的冬天經(jīng)常下雪，每次下完雪路面都會(huì)有較厚的積雪，人工打掃會(huì)很辛苦而且浪費(fèi)時(shí)間，如果可以用人工智能機(jī)器人解決這一問(wèn)題將會(huì)很方便。目前，已經(jīng)有一些大型的掃雪車(chē)代替人工掃雪，但是我們追求的是完全自動(dòng)化。日立和松下公司生產(chǎn)的一種自動(dòng)吸塵器具有避障功能并且可以主行走吸塵，對(duì)于廣闊的路面有較大的應(yīng)用前景，最大的創(chuàng)新在于可以自己充電。目前，自動(dòng)清掃機(jī)器人還沒(méi)有辦法在人群擁擠以及情況比較惡劣的環(huán)境下清掃路面，因?yàn)樗€不能特別智能化的 避讓障礙物。另外， 款機(jī)器人有一種超聲測(cè)距傳感器可以通過(guò)不斷的超聲波傳播來(lái)測(cè)量機(jī)器人和障礙物之間的間隔。 ]9[ 自動(dòng)清掃機(jī)器人的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 在我國(guó)，隨著改革開(kāi)放國(guó)民生產(chǎn)總值一年比一年有所升高，人們也越來(lái)越注重自己的生活水平，不再是吃飽穿暖更注重的是生活品質(zhì)，所以目前所擁有的科技技術(shù)已經(jīng)不能滿(mǎn)足人們對(duì)生活的期望了，人們迫切向往著更先進(jìn)的技術(shù)來(lái)提升自己的生活品質(zhì)。越來(lái)越多的行業(yè)也同樣迫切 需要先進(jìn)技術(shù)來(lái)解放生產(chǎn)力。為了滿(mǎn)足人們和國(guó)家這么多行業(yè)的迫切需要，我國(guó)的科研人員們已經(jīng)研究并且取得了一定的成果。在上世紀(jì) 90 年代，哈爾濱工業(yè)大學(xué)與香港中文大學(xué)合作，共同開(kāi)發(fā)研制出了一種全方位移動(dòng)清掃機(jī)器人。 1999 年初，浙江大學(xué)機(jī)械電子研究所開(kāi)始進(jìn)行了智能吸塵機(jī)器人的研討，并且成功研究出國(guó)內(nèi)第一個(gè)具有初步智能的 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁(yè) 自主吸塵機(jī)器人。 圖 1 國(guó)內(nèi)公司生產(chǎn)的機(jī)器人 圖 1所示的 廣泛用于家庭、辦公等其它公共場(chǎng)所， 以及另外一些人員不方便進(jìn)入的地點(diǎn)。但對(duì)于規(guī)劃路程等功能還沒(méi)有完善，所以現(xiàn)在基本已經(jīng)被新興的產(chǎn)品所取代了。隨著科技創(chuàng)新的突飛猛進(jìn)，在我國(guó)家用掃地機(jī)的品牌越來(lái)越多，但目前銷(xiāo)量和口碑比較好的有科沃斯朵朵 S（圖 2）、小米（圖 3）、普桑尼克 780 4）等。 圖 2 科沃斯朵朵 s 圖 3 小米掃地機(jī) 圖 4 普桑尼克 780 研究的目的與意義 清掃機(jī)器人同時(shí)運(yùn)用了移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)和吸塵器技術(shù)，能夠自主的在平坦的路面進(jìn)行清掃任務(wù)，比如廣場(chǎng)路面清掃，學(xué)校路面清掃這種枯燥乏味又浪費(fèi)時(shí)間的勞動(dòng)，如果智能清掃機(jī)器人可以運(yùn)用到這些方面將會(huì)很大程度上的解放生產(chǎn)力。在上世紀(jì)已經(jīng)受到國(guó)內(nèi)外研究人員的重視。從市場(chǎng)前景角度來(lái)看，清掃機(jī)器人可以很大程度地降低勞動(dòng)強(qiáng)度，并且能夠升高勞動(dòng)效率，非常適用于家庭住所和公共場(chǎng)所的室內(nèi)外清潔。清掃機(jī)器人屬于智能機(jī)器人的一種特殊應(yīng)用，智能清掃機(jī)器人相對(duì)全面地應(yīng)用了許多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，所以研制開(kāi)發(fā)智能自動(dòng)清掃機(jī)器人具有廣闊的市場(chǎng)前景，而且 對(duì)于科學(xué)技術(shù)的提升也具有重要意義。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁(yè) 當(dāng)前清掃機(jī)器人存在的問(wèn)題與分析 現(xiàn)如今國(guó)內(nèi)外在研究開(kāi)發(fā)清掃機(jī)器人方面有了一定的基礎(chǔ)，但是有些關(guān)鍵技 術(shù)問(wèn)題還沒(méi)有得到實(shí)質(zhì)性地解決，主要體現(xiàn)在以下幾方面： 目前 ,價(jià)格偏高是影響清掃機(jī)器人普及到每個(gè)家庭的主要因素 ,因此，很多設(shè)計(jì)師將如何提高機(jī)器人的性?xún)r(jià)比作為了自己不斷追求的目的。為了進(jìn)一步的降低清掃機(jī)器人的成本 ,我們必須開(kāi)發(fā)性?xún)r(jià)比高的微型傳感器以及開(kāi)發(fā)清掃機(jī)器人專(zhuān)用的數(shù)字處理和運(yùn)動(dòng)控制芯片。接下來(lái)我們可以認(rèn)識(shí)到藍(lán)牙技術(shù)在家電行業(yè)的重要應(yīng)用 ,通過(guò)采用藍(lán)牙技術(shù)將數(shù)字 處理器過(guò)高的成本平移到用戶(hù)的移動(dòng)設(shè)備上 ,我們或許可以把智能清掃機(jī)器人的實(shí)際成本控制到更低。 現(xiàn)在的清掃機(jī)器人正在向著自主式和智能化的方向發(fā)展 ,所以我們更應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)在已掌握的移動(dòng)機(jī)器人控制和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃技術(shù) ,將自動(dòng)清掃機(jī)器人進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，使其能夠更好地自動(dòng)避讓障礙物并且可以自動(dòng)進(jìn)行充電，將碰撞損害率降到最低，最好是能讓自動(dòng)清掃機(jī)器人清掃出來(lái)的效果可以和人工清掃出來(lái)的效果相媲美。 為了更加有效地提高清掃質(zhì)量 ,我們還需要繼續(xù)改進(jìn)對(duì)現(xiàn)有的吸塵技術(shù)。讓自動(dòng)清掃機(jī)器人可以通過(guò)現(xiàn)有的環(huán)境清掃程度自動(dòng)規(guī)劃清掃任務(wù)及路線，最大程度的運(yùn)用清掃機(jī)器人的功能，讓自動(dòng)清掃機(jī)器人的清掃效果越來(lái)越優(yōu)秀。 ]4[ 清掃機(jī)器人的核心之一是電源技術(shù) ,不但能提高自動(dòng)清掃機(jī)器人的工作時(shí)間還能提升它的工作效率以及完成工作任務(wù)所用的時(shí)間 ,為了保證清掃機(jī)器人能夠及時(shí)地進(jìn)行自主充電 ,現(xiàn)在還需要優(yōu)化自動(dòng)充電的設(shè)計(jì) ,自動(dòng)完成在指定位置的清掃和充電任務(wù)?，F(xiàn)如今智能機(jī)器人技術(shù)日新月異，所以自動(dòng)清掃機(jī)器人也越來(lái)越實(shí)用 ,每隔幾個(gè)月就會(huì)有新產(chǎn)品誕生，同樣出現(xiàn)的是清掃機(jī)器人價(jià)格的降低，從而使智能清掃機(jī)器人能像電視機(jī)這種家電產(chǎn)品一樣幾乎普及到 每家每戶(hù)成為生活的必需品 ,從而為這個(gè)新一代的技術(shù)產(chǎn)物帶來(lái)可觀的市場(chǎng)前景和經(jīng)濟(jì)效益。 （ 5） 設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn) 小型自動(dòng)清掃機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 確定各零部件的結(jié)構(gòu)并完成 結(jié)構(gòu) 零件圖 的繪制 ； 繪制 裝配圖原理圖； 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁(yè) 2 小型自動(dòng)清掃機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)的介紹 自動(dòng)清掃機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)由四大部分組成：行走機(jī)構(gòu)、吸塵機(jī)構(gòu)、控制部分和電源部分。本設(shè)計(jì)主要是行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，但在本文中對(duì)其它部分進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹以及確定。 動(dòng)清掃機(jī)器人吸塵機(jī)構(gòu)介紹 現(xiàn)代吸塵器技術(shù)主要包括兩類(lèi)：氣流濾塵塵器和真空吸塵器。通過(guò)比較現(xiàn)有清掃機(jī)器人本文決定采用氣流濾塵器，氣流濾塵器是一個(gè)全封閉系統(tǒng)，其原理是應(yīng)用附壁效應(yīng)形成抵壓渦流氣體，最后把廢物留在了吸塵器的氣流腔中。根據(jù)機(jī)器人的本體形狀和移動(dòng)路徑以及吸塵效果，將吸塵機(jī)構(gòu)的吸嘴設(shè)計(jì)在機(jī)器人本體的前方，而兩個(gè)旋轉(zhuǎn)刷子，分別位于機(jī)器人的左右兩邊，這樣就可以提高清掃效率又能方便墻角清掃?？刂菩D(zhuǎn)刷子的電動(dòng)機(jī)以及吸塵機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)采用直流電動(dòng)機(jī)。 ]3[ 清掃機(jī)器人的總體機(jī)構(gòu)如圖 5所示。 圖 5 清掃機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)示意圖 動(dòng)清掃機(jī)器人控制部分介紹 自動(dòng)清掃機(jī)器人的控制主要是對(duì)小車(chē)的驅(qū)動(dòng)電路啟動(dòng)、停止、自身定位和路徑識(shí)別的控制。主要由驅(qū)動(dòng)電路、直流穩(wěn)壓電源、驅(qū)動(dòng)器、檢測(cè)開(kāi)關(guān)、控制電路等構(gòu)成。 隨著機(jī)器人控制技術(shù)的提升和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，自動(dòng)清掃機(jī)器人的控制系統(tǒng)已經(jīng)由分布式控制取代傳統(tǒng)的集中式控制。因此本文決定采用分布式控制方式。分布式控制就是由上一級(jí)主要控制計(jì)算機(jī)擔(dān)任全部體系的處置以及坐標(biāo)變動(dòng)和路徑規(guī)劃等，下一級(jí)由許多微處理器構(gòu)成，每一個(gè)微處理器負(fù)責(zé)機(jī)器人一個(gè)或 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè) 多個(gè)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)或傳感器數(shù)據(jù)的處理，并且平行地完成任務(wù)，從而提升工作效率 和處理能力。這些微處理器和主控機(jī)之間的聯(lián)系是通過(guò)總線形式實(shí)現(xiàn)的，這種結(jié)構(gòu)易于系統(tǒng)的擴(kuò)展和維護(hù)。 動(dòng)清掃機(jī)器人電源部分介紹 自動(dòng)清掃機(jī)器人所使用的蓄電池的結(jié)構(gòu)必須有良好的充放電特性、耐沖擊、耐振動(dòng)等?，F(xiàn)如今鉛酸蓄電池和錫鎳蓄電池使用得比較廣泛?，F(xiàn)在的很多移動(dòng)電源都是追求能儲(chǔ)存很多的電量同時(shí)還要有小的體積，都是是對(duì)于用在智能機(jī)器人上的電源來(lái)說(shuō)，不能只是追求這些必須結(jié)合實(shí)際的運(yùn)用讓電源更適合智能機(jī)器人。通過(guò)結(jié)合自動(dòng)清掃機(jī)器人的特點(diǎn)， 本文決定采用鉛酸蓄電池作為系統(tǒng)的移動(dòng)電源。綜合考慮鉛酸蓄電池的參數(shù)和特性，決定采用美國(guó) 額定電壓為 12v,額定容量為 36A。 型自動(dòng)清掃機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)介紹 自動(dòng)清掃機(jī)器人的行走方式有很多種，主要有輪式的、履帶式的和腿式的。履帶式行走機(jī)構(gòu)被稱(chēng)為無(wú)限軌道方式，它的特點(diǎn)是有很多的圓形的無(wú)線軌道繞在在許多輪子上，這樣可以讓車(chē)輪不直接地接觸地面。適用于表面凹凸不平的或是松軟車(chē)輪行走困難的環(huán)境。因?yàn)槁膸凶邫C(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮輪子與履帶相配合所以設(shè)計(jì)的成本和時(shí)間都會(huì)升 高。但是由于本設(shè)計(jì)主要是用于室內(nèi)這種平坦的路面，故不采用履帶行走機(jī)構(gòu)。由于 當(dāng)今比較成熟的車(chē)輪移動(dòng)方式，所以本設(shè)計(jì)決定采用輪式行走結(jié)構(gòu)。 式行走機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu) 輪式行走機(jī)構(gòu)有著自由，靈活，簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，適合于平坦并且障礙物較少的環(huán)境。在清掃機(jī)器人的運(yùn)功控制中要求具備三個(gè)參數(shù)，坐標(biāo)和方向角，兩個(gè)輪機(jī)器人只是有兩個(gè)主動(dòng)輪，因此是不完全約束，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪最好是設(shè)計(jì)成前后對(duì)稱(chēng)的方案。在兩輪驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人中，車(chē)體由四個(gè)點(diǎn)支撐，其中前后各有一個(gè)萬(wàn)向輪用來(lái)協(xié)助，左右各一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。四點(diǎn)支撐可以將左右兩個(gè)主動(dòng)輪配置在清掃機(jī) 器人的中心線上，這種形式能夠良好的控制重心。 當(dāng)旋轉(zhuǎn)半徑為 0 的時(shí)，由于清掃機(jī)器人能夠圍繞自身的中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，從而能在狹窄的地方如墻角改變方向。 ]2[ 考慮到機(jī)器人的功能和成本問(wèn)題，本設(shè)計(jì)采用四輪行走機(jī)構(gòu)。四輪結(jié)構(gòu)中左右兩輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng) ,前后的兩個(gè)萬(wàn)向輪為輔助方式，從而能夠滿(mǎn)足轉(zhuǎn)向的要求。中 間的兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)和蝸輪通過(guò)聯(lián)軸器相接連，動(dòng)力經(jīng)過(guò)蝸輪蝸桿的嚙合運(yùn)動(dòng)傳遞，蝸輪和驅(qū)動(dòng)輪安設(shè)在同一傳動(dòng)軸上，具有相同的轉(zhuǎn)速，軸再通過(guò)鍵連接，從而帶動(dòng)兩驅(qū)動(dòng)輪，推進(jìn)機(jī)器人行動(dòng)。由于步進(jìn)電機(jī)是通過(guò)變動(dòng)輸入不同的脈沖頻率來(lái)調(diào)速的，因此，通過(guò)改變步進(jìn)電機(jī)輸入的脈沖頻率，使兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪可以獲得不同 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁(yè) 的速率，從而使清掃機(jī)器人實(shí)現(xiàn)直線前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎和倒退等性能。從動(dòng)輪采用了應(yīng) 用非常廣泛的雙軸承萬(wàn)向輪，這既增加了運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，又提高了轉(zhuǎn)彎的靈活性。行走機(jī)構(gòu)本身采用鋁合金型材料制作，從而可以盡可能減輕清掃機(jī)器人的總重量。外形采用圓 筒形，可以避免在屋內(nèi)清掃時(shí)碰壞其他物品， 同時(shí)也可以避免機(jī)器人自身受到損壞，行走機(jī)構(gòu)原理示意圖如圖 6 所示。 ]5[ 圖 6 行走結(jié)構(gòu)原理圖 走機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析及總體結(jié)構(gòu) 小型自動(dòng)清掃機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，蝸輪蝸桿， 驅(qū)動(dòng)輪，萬(wàn)向輪組成，如圖 7所示。在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)下，蝸輪通過(guò)聯(lián)軸器相接連，蝸桿蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸輪通過(guò)鍵將動(dòng)力傳遞到軸，從而驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪，在設(shè)計(jì)時(shí)候需注意蝸輪和驅(qū)動(dòng)輪要同軸，以具有相同的轉(zhuǎn)速。前輪是萬(wàn)向輪，他具有運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，轉(zhuǎn)彎靈活等特點(diǎn)。 只需要變動(dòng) 脈沖信號(hào)的頻次就可以對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，就可得到高精度的轉(zhuǎn)速。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時(shí)自動(dòng)機(jī)器人就可以前進(jìn)或后退，當(dāng)兩個(gè)電動(dòng)機(jī)輸出不同的脈沖頻率時(shí)，就可得到自動(dòng)清掃機(jī)器人左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向功能。這樣設(shè) 計(jì)可以使清掃機(jī)器人在任意半徑下以任意速度實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，甚至可以在零旋轉(zhuǎn)半徑時(shí)轉(zhuǎn)彎，也就是清掃機(jī)器人可以在原地圍繞自身中心旋轉(zhuǎn)。本設(shè)計(jì)采用了蝸輪蝸桿傳動(dòng)作為減速設(shè)計(jì)，這與以往的減速方式不同，以往都是齒輪減速，現(xiàn)在這一設(shè)計(jì)可以有效避免步進(jìn)電動(dòng)機(jī)因低速而 出現(xiàn)的爬行現(xiàn)象。以下通過(guò)公式說(shuō)明這點(diǎn)：設(shè)驅(qū)動(dòng)輪的半徑為 r，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 為 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè) n，驅(qū)動(dòng)輪的行走速度為： 0?(1) 式中 左右驅(qū)動(dòng)輪的線速度（ k=1,2， 3）； i—— 蝸輪蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)比。 從公式可知道調(diào)節(jié) 兩個(gè)不同的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不同時(shí)候既可以彎轉(zhuǎn)。 (a) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁(yè) (b) (c) 圖 7 自動(dòng)清掃機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 1— 軸用彈性擋圈； 23,5— 滾動(dòng)軸承； 467— 聯(lián)軸器； 8— 圓錐銷(xiāo)； 9— 電動(dòng)機(jī)； 10— 萬(wàn)向輪側(cè)支撐板； 11— 萬(wàn)向輪； 12— 螺釘； 13— 萬(wàn)向輪上支撐板；14— 蝸輪； 15— 電機(jī)下支架； 16— 電機(jī)上支架； 17— 六角螺栓； 18— 墊圈； 19,27— 彈性墊圈； 20,28— 六角螺母； 2122， 26— 套筒； 23,26— 平鍵； 24— 傳動(dòng)軸；28— 六角螺母； 2930圖 7為自動(dòng)清掃機(jī)的行走機(jī)構(gòu)裝配圖，是本設(shè)計(jì)最后的設(shè)計(jì)成果，具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)會(huì)在后面的文章中敘述。 ]6[ 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁(yè) 3 確定各部件及零件的結(jié)構(gòu) 進(jìn)電機(jī)的選用 （ 1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理和優(yōu)點(diǎn) 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€位移或角位移的開(kāi)環(huán)控制元件。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩大但慣性小且響應(yīng)頻率高，因此具有急速停止與瞬間開(kāi)動(dòng)的優(yōu)越性，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不需要反饋就能對(duì)速度或位移進(jìn)行精確控制并且價(jià)格較低。 （ 2）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)雖然已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用，但使用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)必須由功率驅(qū)動(dòng)電路、雙環(huán)形脈沖信號(hào)等組成。 （ 3）步進(jìn)電機(jī)的選擇 選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)考慮其步距角、靜轉(zhuǎn)矩及電流三大要素。 步距角的選擇。目前市場(chǎng)五相電動(dòng)機(jī)的步距角一般有 °，二、四相電動(dòng)機(jī)的步距角一般有 °。；三相電動(dòng)機(jī)的為 °。 靜力矩的選擇。靜力矩的選擇是由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載來(lái)決定的，恒速運(yùn)行時(shí)只考慮摩擦負(fù)載，加速啟動(dòng)時(shí)需考慮慣性負(fù)載，直接啟動(dòng)時(shí)需考慮慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載。 電流的挑選。有相同靜力矩的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，由于有不同的參數(shù)，運(yùn)行特性會(huì)有很大不同 。要判斷步進(jìn)電機(jī)的電流只能通過(guò)頻率特性曲線圖。 力矩與功率換算。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一般功率是變化 是在較大范圍內(nèi)調(diào)整使用時(shí)，一般只用力矩衡量。力矩與功率換算如下： （ 2） (3) (4) 式中 P—— 功率， W; ? —— 角速度， s； n—— 轉(zhuǎn)速， r/—— 力矩， 電動(dòng)機(jī)為半步工作方式，則： 4002 ?（ 5） 602602????? 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè) 其中， 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用中的注意要點(diǎn)： ①步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于轉(zhuǎn)速不高出 1000r/情況，在 1000可使電動(dòng)機(jī)工作效率高，噪聲低。 ②因整步狀態(tài)時(shí)振動(dòng)大所以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最好不使用整步狀態(tài)。 ③轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的負(fù)載應(yīng)挑選大機(jī)座號(hào)的電動(dòng)機(jī)。 ④步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在大慣量負(fù)載或較高轉(zhuǎn)速時(shí)，一般不在工作速度啟動(dòng)，而應(yīng)用逐漸升頻提速，這樣不但電動(dòng)機(jī)不失步，還可以在減輕噪聲的同時(shí)升高停止的定位精度。 ⑤步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在 600應(yīng)用小電流，大電感，低電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)。 ⑥先選電動(dòng)機(jī)后選擇驅(qū)動(dòng)的原則。 在進(jìn)行驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)功率確定的時(shí)候，只考慮機(jī)器人在水平路面做直線運(yùn)動(dòng)的情狀，并且忽略地面打滑、輪子變形、空氣阻力等因素。驅(qū)動(dòng)輪的受力情況如圖 8所示 圖 8 驅(qū)動(dòng)輪受力示意圖 圖中 M──驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)施加于驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力矩； 驅(qū)動(dòng)輪重力 清掃機(jī)器人施加于驅(qū)動(dòng)輪的載荷； 清掃機(jī)器人對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的作用力； 地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的摩擦力； 地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的支撐力； v ──驅(qū)動(dòng)輪軸心的運(yùn)動(dòng)速度 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) 機(jī)器人直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪受力情況如圖 9所示 圖 9 從動(dòng)輪受力示意圖 圖中 機(jī)器人對(duì)從動(dòng)輪的作用力； 機(jī)器人施加于從動(dòng)輪的載荷； 地面對(duì)從動(dòng)輪的摩擦力，方向與驅(qū)動(dòng)輪所受摩擦力方向相反； 地面對(duì)從動(dòng)輪的支持力。由主動(dòng)輪受力分析可知： (6) (7) 其中， 又由 ?可得： ?（ 8） 其中， 由式 (6)~式（ 8）可得： ( 2???（ 9） 由從動(dòng)輪受力分析可得： ?（ 10） ?（ 11） 其中 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁(yè) 由 ?可得： ?（ 12） 其中， 由式（ 10） ~式（ 12）可得 ( 2??（ 13） 完成對(duì)驅(qū)動(dòng)輪和從動(dòng)輪的受力分析后，接下來(lái)分析清掃機(jī)器人整體的受力，如圖 10所示 ]10[ 圖 10 清掃機(jī)器人的整體受力示意圖 在圖 10中，據(jù)圖 10的受力情況得： ? )(2（ 14） 由式（ 9） ~式（ 14）可得： dc cd 2222(2122 ?????(15) 其中清掃機(jī)器人的總質(zhì)量為：? 22為 9據(jù)現(xiàn)有的清掃機(jī)器人的加速度，可以預(yù)算出所需要的驅(qū)動(dòng)力矩 。根據(jù)所設(shè)定的運(yùn)行速率 s，且考慮到安全情況和傳動(dòng)效率，可以確定需要的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的功率大致為： ?(16) 式中 K ──安全系數(shù) ──中間減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁(yè) 將以上的數(shù)據(jù)代入式（ 16）得所需步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的功率為 4W。根據(jù)市場(chǎng)上不同型號(hào)電動(dòng)機(jī)的靜力矩及矩頻曲線等參數(shù)，我們選用某電動(dòng)機(jī)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的 57外形尺寸如圖 5所示，參數(shù)如表 1所示。 圖 5 57進(jìn)電機(jī)的外形尺寸 表 1 57進(jìn)電機(jī)參數(shù) 相數(shù) 2 步距角（°） 態(tài)相電流（ A） 電阻（ r） 電感（ 持轉(zhuǎn)矩（ 位轉(zhuǎn)矩（ 載啟動(dòng)頻率（半步方式）（ 3 重量（ 動(dòng)慣量（ g／ c㎡ ） 330 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁(yè) 座 清掃機(jī)器人的底座應(yīng)該在保證足夠剛度的同時(shí)，盡量減輕底座的重量，從而提高有效承載重量。其次底座的外輪廓不應(yīng)有凸出部分，以防止碰撞其他物體并且傷害到自身。本文根據(jù)清掃機(jī)器人的承載要求和工作環(huán)境采用硬鋁作為機(jī)器人的底座材料，牌號(hào)為 座直徑 350度為 5右分別割兩個(gè)槽用于安設(shè)驅(qū)動(dòng)輪，板上空間裝有與驅(qū)動(dòng)直接相關(guān)的部件。在板的前后焊接幾塊小的硬鋁板用于支撐萬(wàn)向輪，這樣做利于降低車(chē)體重心以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，]12[ 機(jī)器人底座的結(jié)構(gòu)如圖 6所示。 圖 6 機(jī)器人底座設(shè)計(jì)圖 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) 動(dòng)輪 清掃機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)輪采用鑄鐵橡膠面驅(qū)動(dòng)輪，它的優(yōu)點(diǎn)是摩擦力大能產(chǎn)生足夠的驅(qū)動(dòng)力，并且承載能力大，運(yùn)動(dòng)時(shí)橡膠輪緣也有利于減震。輪芯是兩個(gè)帶有凸臺(tái)的圓形鑄鐵，材料選擇 緣有相應(yīng)的凸塊和輪芯相嚙合。兩半輪芯將輪緣夾住，通過(guò)螺釘緊固。驅(qū)動(dòng)輪結(jié)構(gòu)示意圖如圖 7所示。 圖 7 驅(qū)動(dòng)輪結(jié)構(gòu)示意圖 12； 3 4 5 6 輪蝸桿 電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪之間用的是蝸輪蝸桿傳動(dòng)，減速比設(shè)計(jì)為 29。 ]13[ 電動(dòng)機(jī)與蝸桿之間采用套筒聯(lián)軸器相接連，蝸輪及驅(qū)動(dòng)輪裝在同一個(gè)軸上，轉(zhuǎn)速相同。蝸桿材料為 45桿材料選用鑄造銅合金，牌號(hào)為 （ 1）蝸桿設(shè)計(jì) 蝸桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 8所示 圖 8 蝸桿結(jié)構(gòu)示意圖 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁(yè) 表 2 圓柱蝸桿傳到基本參數(shù) 基本參數(shù) 計(jì)算公式 數(shù)值 蝸桿形式 阿基米德 蝸桿軸向模數(shù) m 2 蝸桿頭數(shù) 變位系數(shù) ? 頂高 ?? aa 2 頂間系數(shù) 中心距 a 桿軸向齒距 ?? 40 蝸桿導(dǎo)程程 1?? 桿分度圓直徑 1 桿齒頂圓直徑 aa ? 桿齒根圓直徑 )(211 ??桿節(jié)圓直徑 ?? )2(11 ????? 22 蝸桿分度圓導(dǎo)程角 11?? 蝸桿節(jié)圓導(dǎo)程角 ??? 22t a ????????? 蝸桿齒寬 1221 ?? 開(kāi)線蝸桿基圓直徑 nb co s ? 桿螺旋線方向 右旋 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁(yè) （ 4）蝸輪設(shè)計(jì)。蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 9所示，相關(guān)參數(shù)如表 3 所示。 圖 9 渦輪結(jié)構(gòu)示意圖 表 3 蝸輪基本參數(shù) 基本參數(shù) 計(jì)算公式 數(shù)值 蝸輪齒數(shù) 29 蝸輪分度圓直徑 2 58 蝸輪齒根圓直徑 ?? ???? (222 ） 輪喉圓直徑 ? ???? 輪咽喉母直徑 22 21 ag ? 輪節(jié)圓直徑 22 ? 58 蝸輪齒寬 ???????? ??? 2 16 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 18 頁(yè) 輪蝸桿的強(qiáng)度校核 蝸輪輪齒因彎曲強(qiáng)度不足而失效的情況，多發(fā)生在蝸輪齒數(shù)較多（ 90時(shí)）或開(kāi)式傳動(dòng)中。本設(shè)計(jì)的蝸輪齒數(shù)為 29 且所需的傳動(dòng)力矩較小，因此本設(shè)計(jì)將省略蝸輪校核。 蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的原始公式來(lái)源于赫茲公式。接觸應(yīng)力 ????(單位為 ???? = √????????0??Σ????? (17) 式中； ????—— 嚙合齒面上的法向載荷， N； ??0—— 接觸線總長(zhǎng)， K—— 載荷系數(shù)； ????—— 材料的彈性影響系數(shù)，單位為 12 將相應(yīng)參數(shù)帶入可得，此蝸輪強(qiáng)度符合要求。 動(dòng)輪 從動(dòng)輪只是起到支撐作用不會(huì)產(chǎn)生力矩，當(dāng)清掃機(jī)器人在轉(zhuǎn)向時(shí)它可以自由活動(dòng)。為了使小車(chē)轉(zhuǎn)向靈活，從動(dòng)輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為雙軸承形式的萬(wàn)向輪。車(chē)輪與轉(zhuǎn)向軸中心線之間有 8]14[ 其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 10所示。 圖 10 萬(wàn)向輪的結(jié)構(gòu)示意圖 01— 六角螺釘； 02— 彈簧墊圈； 03— 中軸； 04,11— 軸套； 05— 連接板； 06— 推力球軸承； 07— 上板； 08— 滾動(dòng)球軸承； 09— 輪緣； 10— 側(cè)板； 12— 連接軸 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁(yè) 萬(wàn)向輪的工作原理和動(dòng)力學(xué)分析。這種萬(wàn)向輪的輪架通過(guò)豎直的連接軸與連接板采用螺母相連，連接板通過(guò)螺釘與機(jī)器人的底座相連。萬(wàn)向輪上面的一個(gè)推力軸承承受機(jī)器人的總體壓力，并通過(guò)萬(wàn)向輪輪架的兩側(cè)板以及下面的一個(gè)向心球軸承、中軸從而傳 到車(chē)輪上，轉(zhuǎn)向是通過(guò)下面的向心輪球軸承和上面的推力球軸承來(lái)實(shí)現(xiàn)的。輪心偏離連接軸心會(huì)產(chǎn)生彎力矩，這個(gè)彎力矩主要是由向心球軸承來(lái)承受。輪心和輪架軸即連接軸偏離可以產(chǎn)生一定的力矩讓萬(wàn)向輪隨清掃機(jī)器人驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向而轉(zhuǎn)動(dòng)。下面的向心球軸承除了能傳遞壓力外，也可以讓輪子轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。通常偏心距與輪半徑之比為 1/4左右為宜。 萬(wàn)向輪的材料選用和熱處理。設(shè)計(jì)萬(wàn)向輪輪體的輪架用三塊材料為 接軸用 45 鋼，熱處理 35軸即中軸，也用 45 鋼，熱處理 38文萬(wàn)向輪的特點(diǎn)和應(yīng)用環(huán)境。本文中設(shè)計(jì)的萬(wàn)向輪成本比較低，適合于承受小彎矩和中載荷，路面比較平坦，并且沒(méi)有大的凹凸環(huán)境。 承 滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它主要是依靠元件間的滾動(dòng)接觸來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承相比具有功率消耗少，摩擦阻力小，起動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。 ]6[ 廣泛使 用的滾動(dòng)軸承很大一部分已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并且由工廠大量制造及供應(yīng)各種各樣的常用規(guī)格的軸承。滾動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)如圖 11，內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架等四部分組成。內(nèi)圈用來(lái)和軸頸裝配。外圈用來(lái)和軸承座裝配。一般情況下是內(nèi)圈隨軸頸旋轉(zhuǎn)，外圈固定，但同樣也可以用于外圈回轉(zhuǎn)但是內(nèi)圈不動(dòng)?；蚴莾?nèi)、外圈同時(shí)回轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。當(dāng)內(nèi)、外圈產(chǎn)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體即在內(nèi)，外圈的滾道間滾動(dòng)。常用的滾動(dòng)體，有球；滾柱滾子；滾針；圓錐滾子；球面滾子等。軸承內(nèi)、外圈上的滾道，可以避免滾動(dòng)體向側(cè)面滾動(dòng)。 圖 11 軸承的基本結(jié)構(gòu)與常用的滾動(dòng)體 滾動(dòng)軸 承選擇型號(hào)：本次行走機(jī)構(gòu)使用的軸承代號(hào)為 6303和 6200，如圖 11所示。它們?yōu)樯顪锨蜉S承，該軸承性能為主要承受徑向載荷，同時(shí)可以承受少量 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁(yè) 的雙向軸向載荷。當(dāng)轉(zhuǎn)速較高而且不易使用推力軸承時(shí)，深溝球軸承也可以承受較輕的純軸向載荷。軸承的內(nèi)、外圈和滾動(dòng)體，一般是用軸承鉻鋼制造的，熱處理后其硬度一般不低于 60為一般軸承的一些元件會(huì)經(jīng)過(guò) 150℃的回火，所以通常當(dāng)軸承的工作溫度不高于 120℃時(shí)，元件的硬度不會(huì)降低。選擇的軸承代號(hào) 6203和 6200 查表 4如下： 圖 12 深溝球軸承 (摘自 276 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁(yè) 表 4 軸承參數(shù) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22 頁(yè) 參考文獻(xiàn) [1] 金大鷹 M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2004. 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