移地铁火灾救援车载机械臂结构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 摘 要 本次设计的是一款履带式消防机器人 基础级载体 ，设计内容包括 设计行走底盘和四自由度手臂以及 对机器人的 局部受力情况 作了具体的分析 。 试制整体机器人结构。在设计试制过程中，不断的观察分析其他机器人的结构，吸取前人经验，进行方案比较选定。并深入工厂加工一线进行学习，了结加工制造技术，避免走上只停留书面设计而脱离实际制造的弯路。 本次毕业设计的重点在于机器人的试制研究工作，由于机器人整体的设计难度较大，材料和机构精度要求较高，本试制产品还不能作为成熟产品进行加制造，只能做为指导性样机以供参考。 关键字：机器 人；履带底盘；机械臂；控制电路； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 a of as as to s In s to on to to to to on to of to be s in s s is is to to on do 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 目 录 第一章 绪论 . 错误 !未定义书签。 项目概述 . 错误 !未定义书签。 目的及意义 . 错误 !未定义书签。 国内外发展概况 . 错误 !未定义书签。 主要研究内容 . 错误 !未定义书签。 第二章 方案比较与 方案选择 . 错误 !未定义书签。 行走机构方案比较 . 错误 !未定义书签。 臂机构方案比较 . 错误 !未定义书签。 消防机器人整体机构选定 . 错误 !未定义书签。 第三章 整体机构设计 . 错误 !未定义书签。 方案确定 . 错误 !未定义书签。 确定传动方案 . 错误 !未定义书签。 选择电动机 . 错误 !未定义书签。 机体框架材料的选择 . 错误 !未定义书签。 传动机构选定 . 错误 !未定义书签。 电动机类型确定 . 错误 !未定义书签。 大臂机构设计及电动机选择 . 错误 !未定义书签。 臂机构设计机电动机选择 . 错误 !未定义书签。 腕机构设计机电动机选择 . 错误 !未定义书签。 转盘机构设计机电动机选择 . 错误 !未定义书签。 带驱动轮机构设计机电动机选择 . 错误 !未定义书签。 分校核 . 错误 !未定义书签。 章小结 . 错误 !未定义书签。 第四章 控制电路及控制器设计 . 错误 !未定义书签。 制电路设计 . 错误 !未定义书签。 关元件选用 . 错误 !未定义书签。 制器设计 . 错误 !未定义书签。 章小结 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 附录一：英文原文 . 错误 !未定义书签。 附录二：中文翻译 . 错误 !未定义书签。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 第一章 绪 论 项目概述 本文介绍的是一种 移地铁火灾救援车载机械臂结构设计 , 结构简单 、制造方便 、性能可靠、成本 低廉 。 消防行走 机构 , 使机器人具有更出色的越障能力。两条履带均设置有正反转，且可无级调速，使机器人行走、转弯更加灵活。整机共七个自由度，可实现物体的夹持、搬运、码放。在消防领域，此机器人可在加装声像传输设备等辅助设备的情况下，完成火场侦察、勘测、救援、灭火等任务。此设计为实物制造设计，在加工能力有限的情况下，如何选选择更为合理可行的设计方案和加工方法来避开技术瓶颈，且相对提高 精度成为匠心之处。 论文在这方面具有 一定 意义。 目的及意义 本题目研制开发一种制造简单，使用方便的消防机器车载手臂。 常言道水火无情，这其中道出了水火对人类的威胁及人们对水火的无奈。提起火灾，人们会联想起一起起悲剧。据有关部门统计，仅 1995年一年我国就发生火灾 38000起，死亡 2233人，受伤 3770人，直接经济损失 1997年发生火灾 14万余起，死亡2722人，伤 4930人，造成财产损失 么触目惊心的数字啊！ 近年来，我国石化等基础工业有了飞速的发展，在生产过程中的易 燃易爆和剧毒化学制品急剧增长，由于设备和管理方面的原因，导致化学危险品和放射性物质泄漏、燃烧爆炸的事故增多。消防机器人作为特种消防设备可代替消防队员接近火场实施有效的灭火救援、化学检验和火场侦察。它的应用将提高消防部队扑灭特大恶性火灾的实战能力，对减少国家财产损失和灭火救援人员的伤亡将产生重要的作用。在深圳清水河火爆炸、南京金陵石化火灾、北京东方化工厂罐区火灾等事件发生后，国内消防部队要求研制、配备消防机器人的呼声越来越高。消防机器人的研制，对我国 21世纪的消防装备的发展以及消防部队的技战术的拓展将产生重要 的影响。 为了能够尽快地扑灭火灾，防止火灾的进一步蔓延，寻找火灾根源，采取近距离作战的灭火方法是提高灭火效能的最佳途径，但是，凶猛的火灾往往使勇敢的消防队员无买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 法靠近。 在化学灾害的处置过程中，由于事故现场的情况十分复杂，泄漏物的毒性、腐蚀性、易燃易爆特性或放射性等物质会使消防队员处于更加危险的境地。 谁能够帮助我们可爱的消防队员把灭火、救人和消灭化学灾害事故的处置工作做得更好？谁能够代替他们去承受死亡的威胁？答案是：消防机器人。 消防机器人往往需要在高温、强热辐射、浓烟、地形复杂、障碍物多、化学腐蚀、易燃易爆等恶劣环境中进行火场侦察，化学危险品探测、灭火、冷却、洗消、破拆、救人、启闭阀门、搬移物品、堵漏等作业，因此，作为某种特定功能的消防机器人应该具备以下某项或几项行走和自卫功能： 梯及障碍物跨越功能； 隔爆 )功能； 国内外发展概况 图 图 最近几十年中，大量的高层、地下建筑与大型的石化企业不断涌现。由于这些建筑的特殊性，发生火灾时，不能快速高效的灭火。为了解决这一问题，尽快救助火灾中的受害者，最大限度的保证消防人员的安全，消防机器人研究被提到了议事日程。而机器人技术的发展也为这一要求的实现提供了技术上的保证，使得消防机器人应运而生。 我国从八十年代末期开始消防机器人的研究，公安部上海消防研究所等单位在消防买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 机器人的研究中取得了大量的成果， 自行式消防炮 已经投 入市场， 履带轮式消防灭火侦察机器人 也于 2000年 6月通过了国家验收。但是，我国消防机器人的研究还处在初级阶段，还有许多有待研究的问题。比如，高层建筑发生火灾时，消防人员不可能在短时间内到达高处的火灾发生地点，在地下建筑中，由于环境比较潮湿，烟气不易扩散，消防人员不容易快速的判定火源位置；而在石化企业发生火灾时，将产生大量的毒气，消防人员在灭火时极易中毒。研制能够用于这些场合的侦察灭火机器人，协助消防人员进行火灾的定位和灭火，将有极大的社会意义。 不仅在我国，在世界上消防工作也是一个大难题，各国政府都千 方百计地将火灾的损失降到最低点。 从二十世纪八十年代开始，世界许多国家都进行了消防机器人的研究。美国和苏联最早进行消防机器人的研究，而后日本、英国、法国等国家都纷纷开展了消防机器人的研究，目前已有多种不同类型的消防机器人用于各种火灾场合。 从功能上划分，目前的消防机器人有下列几类：灭火机器人、侦察机器人、攀登营救机器人和救护机器人。从控制方式来分，消防机器人可分为遥控消防机器人和自主消防机器人。 1984年 11月，在日本东京的一个电缆隧道内发生了一起火灾，消防队员不得不在浓烟和高温的危险环境下在隧道内灭火 。这次火灾之后，东京消防部开始对能在恶劣条件下工作的消防机器人进行研究，目前已有五种用途的消防机器人投入使用。 遥控消防机器人 1986年第一次使用了这种机器人。当消防人员难于接近火灾现场灭火时，或有爆炸危险时，便可使用这种机器人。这种机器人装有履带，最大行驶速度可达 10公里 /小时，每分钟能喷出 5吨水或 3吨泡沫。 喷射灭火机器人 这种机器人于 1989年研制成功，属于遥控消防机器人的一种，用于在狭窄的通道和地下区域进行灭火。机器人高 45厘米，宽 74厘米，长 120厘米。它由喷气式发动机或普通发动 机驱动行驶。当机器人到达火灾现场时，为了扑灭火焰，喷嘴将水流转变成高压水雾喷向火焰。 消防侦察机器人 消防侦察机器人诞生于 1991年，用于收集火灾现场周围的各种信息，并在有浓烟或有毒气体的情况下，支援消防人员。机器人有 4条履带，一只操作臂和 9种采集数据买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 用的采集装置，包括摄像机、热分布指示器和气体浓度测量仪。 攀登营救机器人 攀登营救机器人于 1993年第一次使用。当高层建筑物的上层突然发生火灾时，机器人能够攀登建筑物的外墙壁去调查火情，并进行营救和灭火工作。该机器人能沿着从建筑物顶部放下来的钢 丝绳自己用绞车向上提升，然后它可以利用负压吸盘在建筑物上自由移动。这种机器人可以爬 70米高的建筑物。 救护机器人 救护机器人于 1994年第一次投入使用。这种机器人能够将受伤人员转移到安全地带。机器人长 4米，宽 高 3860公斤。它装有橡胶履带，最高速度为4公里 /小时。它不仅有信息收集装置，如电视摄像机、易燃气体检测仪、超声波探测器等；还有 2只机械手，最大抓力为 90公斤。机械手可将受伤人员举起送到救护平台上，在那里可以为他们提供新鲜空气。 2000年 11月，奥地利雪山缆车在隧 道中发生火灾，死亡 160余人。由于隧道中黑暗、阴冷、浓烟密布，灭火和清理现场工作十分艰难。这再次说明了特种消防设备的重要。 主要研究内容 本题目主要研究的内容是移地铁火灾救援车载机械臂结构设计，本题目研制开发一种消防机器人基础级载体。 对机器人的局部受力情况作了具体的分析。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 第二章 方案比较与方案选择 行走机构方案比较 机器人在地面上移动的方式通常有三种：车轮式、 消防 和步行式。 步行移动方式 是 模仿人类或动物的行走机理，用腿脚走路，对环境适应性好 。 根据调查 ,在地球上近一半 的地面不适合于传统的轮式或 消防 车辆行走 ， 但是一般多足动物却能在这些地方行动自如 ,显然足式与轮式及 消防 行走方式相比具有独特的优势 . 足式行走对崎岖路面具有很好的适应能力 ,足式运动方式的立足点是离散的点 ,可以在可能到达的地面上选择最优的支撑点 。但是步行移动方式的 智能程度也相对较高。正因如此，步行移动方式在机构和控制上是最复杂的，技术上也还不成熟，不适于在要求灵活和可靠性高的 工作环境中 。 方式。车轮式移动的优点是：能高速稳定的移动，能量利用效率高，机构和控制简单，而且技术比较成熟。 驱动与转弯机构可分以下几种形 式： 向轮一体径向转向，如同前驱动式轿车 向轮分置，如同后驱动式卡车 同轮椅 前两种驱动转弯形式不单要设计有合理的驱动机构，还要有较好的转向机构，增加了自由度的同时又要考虑为这个自由度提供动力单元，以及转向差速系统，使得整机复杂程度大大提升，机构繁琐，稳定性降低。第三种形式仅用一套差速系统和一组跟踪轮就可实现转向，可是跟踪轮通常采用万向轮，无规则定向，在路面情况复杂下行驶极其不稳定，且在停止和启动时遵循前一运动状态轨迹，缺乏应急灵活性。而其车轮式移动共有的 缺点 就 是对路 面要求较高，适于平整硬质路面。 越障性能严重缺失。 消防 实际是一种自己为自己铺路的轮式车辆。它是将环状循环轨道履带卷绕在若干滚轮外，使车轮不直接与地面接触。 消防 的的优点是着地面积比车轮式大，所以着地压强小；另外与路面黏着力强，能吸收较小的凸凹不平，适于松软不平的地面。因此， 消防 广泛用在各类建筑机械及军用车辆上。 并且消防结构是通过两条履带差速实现转弯。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 不但可以实现超小半径转弯，还可以实现原地转弯。灵活性极佳。 臂机构方案比较 对于整体行走机器人载具而言，行走机构只是用来完成大空间内整体移动和工 作头部分在平面内大幅度间接调整。其运动轨迹和幅度难以充分满足三维空间运动和精度要求。为了能使工作头部分能够在三维空间触及工作点工作面并且能够精确完成工作任务引入了连接在行走机构与工作头之间的，较行走机构传动更精准、运动更平稳的机械臂机构。机械臂按其运动机理可分为以下三种： （ 1） 蠕动式机械臂 这种机械臂源自仿生学中对虫子蠕动的模仿。通过沿径向布置的很多个旋转关节或扭转关节机构的联动来实现工作头空间内多组相邻圆心圆截面上各点工作。这种机械臂绝对是各种机械臂中自由度最高的一类。但因其要求每个旋，扭转关节机构都要求有独立动力，且联动的位移是由多个关节机构非等值分担，这就对动力部分、传动精度、控制精度提出了极高要求。不但设计制造极其困难，通过使用机械控制简单电路控制是极难完成的控制的。 所以只出现在高端机器人领域具处于设计试制阶段。对于基础层次机械设计制造这相当于不可完成的任务。 （ 2） 沿 X、 Y、 在三维立体空间内分别沿 X、 Y、 是一种撒网式的搜罗。在三轴分动时工作头位移轨迹是沿空间内沿 X、 Y、Z 方向线段的连接，当三轴联动时，工作头运动轨迹便是空间内的一 条曲线。完成工作动作直接快捷，且只有三个轴线位移，整机运动平稳可靠，精度颇高。所以多用于机床加工中心等机械上，但其机体必须含有沿 X、 Y、 度至少等于三轴位移长度一半的三个相连的空间垂直架体。 这种就有相对较大的非工作状态机构所占空间和整体体积，但对于行走式机器人载具而言，对体积和自重的限制是极其严格的，要求尽量减小自身负载体积，以适应工作环境。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 （ 3） 放人类手臂式机械臂 这种结构的手臂有旋转机构、大臂摇动机构、小臂摇动机构和手腕机构四部分组成在同一平面内三个旋转自由度被安装在一个垂直此平面的旋转 盘上，手腕、小臂、大笔的须按转是工作头触点在三个自由度连线平面内。形成了一个平面工作区域，通过旋转盘的带动，是这个平面工作区域绕 成了一个立体工作空间。这种手臂机构在工作中状态下可以收缩减小空间，传动距离较短，结构可靠性能好，能够出色的完成工作空间内一点到另一点的最有运动轨迹位移。 部机构 手部机构是机器人机械手直接与工件、工具等接触的部件，它能执行人手的部分功能。目前，根据被抓取工件、工件等的形状、尺寸、重量、易碎性、表面粗糙度的不同，在工业生产中使用着 多种形式的手部机构，最常见的是钳爪式、磁吸式和气吸式，也有少数的特殊形式。不同形式的手部机构其夹紧力的计算各有不同。 钳爪式手部机构是最常见的形式之一。手爪有两个、三个或多个，其中两个的最多。抓取工件的方式有两种：外卡式和内撑式。从其机械机构特征、外观与功用来看，有多买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 种形式，它们分别是： （ 1） 拨杆杠杆式钳爪 （ 2） 平行连杆式钳爪 （ 3） 齿轮齿条移动式钳爪 （ 4） 重力式钳爪 （ 5） 自锁式钳爪 （ 6） 自动定心钳爪 （ 7） 抓取不同直径工件的钳爪 （ 8） 具有压力接触销的钳爪 （ 9） 抓勾与定位销十钳爪 （ 10） 复杂形状工件用的自动调整式钳爪 （ 11） 同时抓取一对工件的钳爪与内 撑式三指钳爪 （ 12） 特殊式手指钳爪 同时对钳爪的选用也非常重要，应考虑以下几个方面： 1 应具有足够的夹紧力，这样才能防止工件在移动过程中脱落，一般夹紧力为工件重量的 2 到 3倍。 2 应具有足够的张开角，来适应它抓取和松开工件之间较大的直径范围，而且夹持工件中心位置变化要小（即定位误差小）。 3 应具有足够的强度和刚度，以免承受在运动过程中产生的惯性力和震动的影响。 4 应能保证工件的可靠定位 5 应适应被抓取对象的要求 6 尽可能具有一定的通用性 夹持式手部结构由手指 (或手爪 )和传力机构所组成。其传力结构形式比较多，如滑槽杠杆式、斜 楔杠杆式、齿轮齿条式、弹簧杠杆式等。 夹持式是最常见的一种，其中常用的有两指式、多指式和双手双指式 :按手指夹持工件的部位又可分为内卡式 (或内涨式 )和外夹式两种 :按模仿人手手指的动作，手买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 指可分为一支点回转型，二支点回转型和移动型 (或称直进型 )，其中以二支点回转型为基本型式。当二支点回转型手指的两个回转支点的距离缩小到无穷小时，就变成了一支点回转型手指 ;同理，当二支点回转型手指的手指长度变成无穷长时，就成为移动型。回转型手指开闭角较小，结构简单，制造容易，应用广泛。移动型应用较少，其 结构比较复杂庞大，当移动型手指夹持直径变化的零件时不影响其轴心的位置，能适应不同直径的工件。 (一 )具有足够的握力 (即夹紧力 ) 在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。 (二 )手指间应具有一定的开闭角 两手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角。手指的开闭角应保证工件能顺利进入或脱开，若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑。对于移动型手指只有开闭幅度的要求。 (三 )保证工件准确定位 为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的手指形状。例如圆柱形工件采用带“ V”形面的手指，以便自动定心。 (四 )具有足够的强度和刚度 手指除受到被夹持工件的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，当应尽量使结构简单紧凑，自重轻，并使手部的中心在手腕的回转轴线上，以使手腕的扭转力矩最小为佳。 (五 )考虑被抓取对象的要求 根据机械手的工作需要，通过比较，我们采用的机械手的手部结构是一支点， 两指回转型，由于工件 多为圆柱形，故手指形状设计成 结构如附图所示。 1、手部驱动力计算 本课题电动机械手的手部结构如图 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 图 2其工件重量 G=10公斤， 1202 ， 41 2 0 ,摩擦系数为 10.0f (1)根据手部结构的传动示意图，其驱动力为 : N(2)根据手指夹持工件的方位 ，可得握力计算公式 : )( )(25)42560( 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 所以 N )(245 N (3)实际驱动力 : 21实际1、因为传力机构为齿轮齿条传动，故取 ，并取 K 。若被抓取工件的最大加速度取 时，则 : 412 所以 )(p 实际所以夹持工件时所需夹紧的驱动力为 腕结构设计 腕 的自由度 手腕是连接手部和手臂的部件，它的作用是调整或改变工件的方位，因而它具有独立的自由度，以使机械手适应复杂的动作要求。手腕自由度的选用与机械手的通用性、加工工艺要求、工件放置方位和定位精度等许多因素有关。由于本机械手抓取的工件是水平放置，同时考虑到通用性，因此给手腕设一绕 此我们选用。它的结构紧凑，但回转角度小于 360 ，并且要求严格的密封。 腕的驱动力矩的计算 手腕转动时所需的驱动力矩 手腕的回转、上下和左右摆动均为回转运动，驱动手腕回转时的驱动力矩必须克服手腕起动时所产生的惯性力矩，手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩，动片与径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩以及由于转动件的中心与转动轴线不重合所产生的偏重力矩 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 图 2手腕转动时所需的驱动力矩可按下式计 算 : 封摩偏惯驱 式中 : 驱驱动手腕转动的驱动力矩 ( ); 惯惯性力矩 ( ); 偏参与转动的零部件的重量 (包括工件、手部、手腕回转的动片 )对转动轴线所产生的偏重力矩 ( ). 封手腕回转的动片与定片、径、端盖等处密封装置的摩擦阻力 矩 ( ); 下面以图 2析各阻力矩的计算 : 1、手腕加速运动时所产生的惯性力矩 若手腕起动过程按等加 速运动，手腕转动时的角速度为 ，起动过程所用的时间为 t ，则 : 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 ).(1 ）（惯 式中 :J - 参与手腕转动的部件对转动轴线的转动惯量 ).( 2 1J - 工件对手腕转动轴线的转动惯量 ).( 2 若工件中心与转动轴线不重合，其转动惯量 1J 为 : c 11 21e 式中 : 件对过重心轴线的转动惯量 ).( 2 1G - 工件的重量 (N); 1e - 工件的重心到转动轴线的偏心距 ( - 手腕转动时的角速度 (弧度 /s); t - 起动过程所需的时间 (s); 起动过程所转过的角度 (弧度 )。 2、手腕转动件和工件的 偏重对转动轴线所产生的偏重力矩 偏M 11+ 33( ) 式中 : 3腕转动件的重量 (N); 3腕转动件的重心到转动轴线的偏心距 (当工件的重心与手腕转动轴线重合时，则 11 . 3、手腕转动轴在轴颈处的摩擦阻力矩封M封M )(2 12 A ( ) 式中 : 1d ， 2d - 转动轴的轴颈直径 ( f - 摩擦系数，对于滚动轴承 01.0f ，对于滑动轴承 1.0f ; 处的支承反力 (N)，可按手腕转动轴的受力分析求解， 根据 0 ）（ ,得 : 33 22 l 32211 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 同理，根据 (F) 0 ,得 : l )()()( 332211 式中 : 2G - 的重量 (N) 321 , 如图 4 4、转的动片与径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩 选用的密衬装置的类型有关，应根据具体情况加以分析。 驱动力矩计算 手腕回转的尺寸及其校核 长度设计为 00 ,内径为 1D =96径 8 ,轴径 62 2D =26径 3 ,运行角速度 = s/90 ，加速度时间 t = 压强 , 则力矩： 2 )(22 ).( 2 226 （ 1）测定参与手腕转动的部件的质量 01 ,分析部件的质量分布情况， 质量密度等效分布在一个半径 0 的圆盘上，那么转动惯量： 221 2 （ 工件的质量为 5质量分布于长 00 的棒料上，那么转动惯量： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 ).(c假如工件中心与转动轴线不重合，对于长 00 的棒料来说，最大偏心距 01 ，其转动惯量为 : ).(0 1 6 4 c惯 )( 1).( （ 2）手腕转动件和工件的偏重对转动轴线所产生的偏重力矩为 虑手腕转动件重心 与转动轴线重合， 01 e ，夹持工件一端时工件重心偏离转动轴线 03 ,则： 偏M 11+ 33 ).( （ 3）手腕转动轴在轴颈处的摩擦阻力矩为摩M，对于滚动轴承 01.0f ，对于滑动轴承 f =1d ， 2d 为手腕转动轴的轴颈直径， 01 , 02 , 轴颈处的支承反力，粗略估计 300 , 50 , 摩M )(2 12 A ) ).(05.0 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 4回转的动片与径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩 选用的密衬装置的类型有关，应根据具体情况加以分析。在此处估计封倍， 封M 3摩M ).(15.0 封摩偏惯驱 ).(29 设计尺寸符合使用要求，安全。 臂伸缩的尺寸设计与校 核 手臂的尺寸设计 手臂伸缩采用烟台气动元件厂生产的标准，参看此公司生产的各种型号的结构特点，尺寸参数，结合本设计的实际要求，尺寸系列初选内径为 100/63。 尺寸校核 1. 在校核尺寸时，只需校核内径 1D =63径 R=设计使用压强 , 则驱动力： 2 )(6N 2测定手腕质量为 50计加速度 )/(10 ，则惯性力： 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 )(5001050N 定摩擦系数 2.0k , )( 总受力 10)(600100500N 0所以标准 导向装置 气压驱动的机械手臂在进行伸缩运动时，为了防止手臂绕轴线转动，以保证手指的正确方向，并使活塞杆不受较大的弯曲力矩作用，以增加手臂的刚性，在设计手臂结构时，应该采用导向装置。具体的安装形式应该根据 本设计的具体结构和抓取物体重量等因素来确定，同时在结构设计和布局上应该尽量减少运动部件的重量和减少对回转中心的惯量。 导向杆目前常采用的装置有单导向杆，双导向杆，四导向杆等，在本设计中才用单导向杆来增加手臂的刚性和导向性。 平衡装置 在本设计中，为了使手臂的两端能够尽量接近重力矩平衡状态，减少手抓一侧重力矩对性能的影响，故在手臂伸缩一侧加装平衡装置，装置内加放砝码，砝码块的质量根据抓取物体的重量的运行参数视具体情况加以调节，务求使两端尽量接近平衡。 臂的尺寸设计与校核 尺寸设计 运行长度设计为 l =118径为 1D =110径 R=55行速度，加速度时间t =强 p=驱动力： 20 . 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 26 )(3799 N 尺寸校核 1测定手腕质量为 80重力： )(8001080N 2设计加速度 )/(5 ，则惯性力： 1 )(400580N 定一摩擦系数 1.0k ， )( 总受力 1)(124040400800N 0所以设计尺寸符合实际使用要求。 计与校核 尺寸设计 长度设计为 20 ,内径为 101 ,半径 R=105径 02 半径0 ,运行角速度 = s/90 ，加速度时间 t 强 , 则力矩：2 )(22 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 ).(2552)26 寸校核 1测定参与手臂转动的部件的质量 201 ,分析部件的质量分布情况， 质量密度等效分布在一个半径 00 的圆盘上，那么转动惯量： 221 2 （ ( 考虑轴承，油封之间的摩擦力，设定一摩擦系数 2.0k , 惯摩 ）（ 总驱动力矩： 摩惯驱 ）（ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 设计尺寸满足使用要求。 第三章 整体机构设计 移地铁火灾救援车载机械臂结构设计整体机构选定 在本次 火灾救援车载机 的设计中，工作环境定位在障碍物不明，空间狭小的情况下。且加工能力及工艺有 限，机构不易过于复杂。所以行走机构选择消防结构是最为合理的。而手臂机构选用 放人类手臂式机械臂更为合理 。 基于遥控电动小车爬越一定高台的原理 ,对具有摆臂结构的移动车体爬越楼梯进行了相关的力学 ,整个爬越过程可以分成两个阶段 :第一阶段 ,先将两侧摆臂搭在台阶上 ,然后同时驱动三台电机 ,使车体在行走机构和摆动机构的共同作用下 ,顺利地爬到第二个台阶 ,此时车体实现了地面、第一、二台阶处的三点接触 ;第二个阶段 ,小车只需在行走机构的作用下如同上坡地一样缓缓地向上爬 只要保证行走机构在结构设计上至少能够同时与两个台阶 点接触 ,就能实现第二阶段运行的平稳性和可靠性 ,故在此不再赘述 ,仅对第一阶段进行分析 这样便于分析讨论 ),摆臂的重心处于摆臂中心轴线上距大轮点 1/3处 ,整个车体的重心位于车体几何中心处 为避免发生打滑 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 转盘机 构设计机电动机选择 由于整个臂部机构和预设负载重量（约为 9 大，且重心极限位置旋转半径（约为 400大，所以在转盘设计时必须考虑机构较大的旋转惯性力。所以选带传动方式。 带传动传动平稳能缓冲吸振，且可大传 动臂设计，将从动带轮设计较大半径，以减小传动带拉力，正符合此机构要求。 从动大带轮直径 0转速 尽量小，设在 秒 主动带轮选用成套机构，带轮直径 0主动带轮转速 （ = （ 50 / 10） = /秒 物品清单中，符合此要求的电动机只有一种。 即 12转速 30转 /分钟 功率 10W 验算证明满足机 构力学要求。 动轮机构设计机电动机选择 驱动轮设计减速电机输出轴直接安装链轮。链轮上加挂自制履带。设计履带摩擦面到链轮回转中心的旋转半径为 25计直线行走最大速度为 150mm/s 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 则驱动电功转速为 6转 /秒 预设整机与负载总重 30 5，则履带最大拉力 F = F 重 /