单自由度越障机器人的设计与研究【机械类课题含8张CAD图+说明书1.7万字40页，带三维图】
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!【包含文件如下】【机械设计类】CAD图纸+word设计说明书.doc[17000字，40页]【需要咨询购买全套设计请企鹅97666224】.bat
三维图
主体.dwg
传动轴.DWG
传动链轮.DWG
前支架.DWG
单自由度越障机器人.DWG
太阳轮.DWG
转向齿条.DWG
转向齿轮.DWG
设计说明书.doc[17000字，40页]
摘 要
机械工业是一个国家的重要产业，机械工业的发展无时不刻都在影响着国家经济的发展，人类的进步离不开机械工业的发展。在全球经济发展的大环境下，中国各个行业被其他国家的先进技术影响的同时，越来越多的外国企业和品牌传播到中国已经成为现实。在新的市场需求的推动下，对单自由度越障机器人进行改良和优化是当务之急，单自由度越障机器人的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。
国内单自由度越障机器人的研发及制造要与全球号召的高效经济、灵活、多样等主题保持一致。近期对机器人行业中单自由度越障机器人的使用情况进行了调查，发现在机械行业中，单自由度越障机器人的使用非常普遍。自然而然在机械设备中它们的设计也非常频繁。传统的单自由度越障机器人结构单一，实现的功能有限，所以设计一个专用的单自由度越障机器人势在必行。
本文运用大学所学的知识，提出了单自由度越障机器人的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了单自由度越障机器人总的指导思想，从而得出了该单自由度越障机器人的优点是高效，经济，并且变化灵活，多样，运行平稳的结论。
关键词：发展；单自由度越障机器人；结构；高效
目 录
摘 要 i
ABSTRACT ii
目 录 iii
1绪论 1
1.1课题的来源与研究的目的和意义 1
1.2单自由度越障机器人的发展现状 2
1.3 本课题研究的内容 4
1.4.1 草图绘制 5
1.4.2 基准特征，参考几何体的创建 6
1.4.3 拉伸、旋转、扫描和放样特征建 7
1.4.4 工程图的设计 10
1.4.5 装配设计 11
2 单自由度越障机器人总体结构的设计 12
2.1 单自由度越障机器人的总体方案图 12
3 机械传动部分的设计计算 17
3.1电机的选型计算 18
3.2齿轮传动的设计计算 19
3.3齿轮齿条的选型计算 19
4 各主要零部件强度的校核 24
4.1转动轴强度的校核与计算 25
4.2齿轮强度的校核计算 26
结 论 26
致 谢 27
参考文献 28
附录 一 32
附录 二 40
- 内容简介：
-
毕业设计 (论文 ) 单自由度越障机器人的设计与研究 学 号： 姓 名： 专 业： 机械设计制造及其自动化 系 别： 机械 工程系 指导教师： 师 教授 二一 五 年 五 月 i 摘 要 机械工业是一个国家的重要产业，机械工业的发展无时不刻都在影响着国家经济的发展，人类的进步离不开机械工业的发展。在全球经济发展的大环境下，中国各个行业被其他国家的先进技术影响的同时，越来越多的外国企业和品牌传播到中国已经成为现实。在新的市场需求的推动下，对单自由度 越障机器人进行改良和优化是当务之急，单自由度越障机器人的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。 国内单自由度越障机器人的研发及制造要与全球号召的高效经济、灵活、多样等主题保持一致。近期对机器人行业中单自由度越障机器人的使用情况进行了调查，发现在机械行业中，单自由度越障机器人的使用非常普遍。自然而然在机械设备中它们的设计也非常频繁。传统的单自由度越障机器人结构单一，实现的功能有限，所以设计一个专用的单自由度越障机器人势在必行。 本文运用大学所学的知识，提出了单自由度越障机器人的结构组成、工 作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了单自由度越障机器人总的指导思想，从而得出了该单自由度越障机器人的优点是高效，经济，并且变化灵活，多样，运行平稳的结论。 关键词： 发展；单自由度越障机器人；结构；高效 he of by at to an in a of In is a of of to of of a in of of of of is of in is of in of is In if of is of is to so of a be is a to of of is of on to to a a of of in of of 录 摘 要 . i . 录 . 绪论 . 1 题的来源与研究的目的和意义 . 1 自由度越障机器人的发展现状 . 2 课题研究的内容 . 4 图绘制 . 5 准特征，参考几何体的创建 . 6 伸、旋转、扫描和放样特征建 . 7 程图的设计 . 10 配设计 . 11 2 单自由度越障机器人总体结构的设计 . 12 自由度越障机器人的总体方案图 . 12 3 机械传动部分的设计计算 . 17 机的选型计算 . 18 轮传动的设计计算 . 19 轮齿条的选型计算 . 19 4 各主要零部件强度的校核 . 24 动轴强度的校核与计算 . 25 轮强度的校核计算 . 26 结 论 . 26 致 谢 . 27 参考文献 . 28 附录 一 . 32 附录 二 . 40 1 1 绪论 题的来源与研究的目的和意义 由于机械工程的知识总量已经远远超越个人掌握所有，一些专业知识是必不可少的。但是过度的专业知识分割，使视野狭隘，可以多多参加技 术交流，和参加科研项目，缩小范围，提升新技术的进步和整个块的技术，提高外部条件变化的适应能力。封闭的专业知识的太狭隘，考虑的问题太特殊，在工作中协调困难，不利于自我提高。因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。机械工程可以增加产量，提高劳动生产率，提高生产的经济效益为目标，并研制和发展新的机械产品。在未来，新产品的开发，降低资源消耗，清洁的可再生能源，成本的控制，减少或消除环境污染作为一个超级经济目标和任务。机器能完成人的手和脚，耳朵和眼睛等等器官 完全不能直接完成的任务。现代机械工程机械和机械设备创造出更多、更精美的越来越复杂，很多幻想成为过去的现实。人类现在能成为天空的上游和宇宙，潜入海洋，数十亿光年的密切观察，细胞和分子。电子计算机硬件和软件，人类的新兴科学已经开始加强，并部分代替人脑科学，这是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的作用，但在未来几年还将继续创造出不可思议的奇迹。人类智慧的增长并没有减少手的效果，而是要求越来越精致，手工制作，更复杂的工作，从而促进手功能。又一方面实践促进人脑智力。在人类的进化过程中，以及在每个人的成长过程中，大脑 和手是互相促进和平行进化。 大脑和手之间的人工智能和机械工程的近似关系，唯一不同的是，智能硬件还需要使用机械制造。在过去，各种机械离不开人类的操作和控制，反应速度和运算精度的进化是非常缓慢的大脑和神经系统，人工智能将消除这种限制。相互促进，计算机科学和机械工程进展之间的平行，将在更高层次的新一轮发展的开始使机械工程。在第十九世纪，机械工程的知识总量仍然是有限的，大学在欧洲，它与一般的土木工程是一门综合性的学科，称为土木工程，下半场的第十九个世纪成为一门独立的学科。在第二十世纪，随 2 着机械工程和知识增长的发展 开始分解，机械工程专业，有分支机构。在第二十世纪中期趋势分解，在时间之前和之后的第二次世界大战结束时达到的峰值。由于机械工程的知识总量已经远远从个人掌握所有，一些专业是必不可少的。但是过度的专业知识使分割，视野狭隘，可以查看和统筹大局和全球工程和技术交流，缩小范围，新技术的进步和整个块的技术，外部条件变化的适应能力差。封闭的专业知识的专家太狭，考虑的问题太特殊，在工作协调困难，不利于自我提高。因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。综合职业分化和发 展知识循环过程的合成，是合理和必要的。从不同的专业和专业知识的专家，也有综合的知识了解不够，看看其他学科和项目作为一个整体，从而形成一种相互强烈的集体工作。综合和专业水平。有机械工程全面而专业的冲突；在综合性工程技术也有综合和专业问题。在人类所有的知识，包括社会科学，自然科学和工程技术，有一个更高的水平，更广泛的综合性和专业性的问题。 自由度越障机器人 的发展现状 20 世纪 60 年代，单自由度越障机器人人的研究工作开始起步。随着计算机技术和机器人控制技术的研究和应用， 到了 20 世纪 80 年 代， 现代单自由度越障机器人人的研制工作进入了 广泛开展阶段。 世界上第一台真正意义的四组步行机器人是由 1977 年制作的。 该机器人具有较好的步态运动稳定性， 但缺点是， 该机器人的关节是由逻辑电路组成的 状态机控制的，因此机器人的运动受限制，只能呈现固定的运动形式。 20 世纪 80， 90 年代最具代表性的单自由度越障机器人人是日本 验室研制 的 列。 19811984 年 授研制成功脚步装有传感和信号处理 系统的 的脚底步由形状记忆合金组成，可自动检测与地面接触的状态。姿态传 感器和姿态控制系统根据传感信息做出的控制决策，实现在不平整地面的自适应步行。 器人采用新型的直动性腿机构，避免了上楼梯过程中两腿的干涉，并采用 两级变速驱动机构，对腿的支撑相和摆动相分别进行驱动。 3 2000，日本电气通信大学的木村浩等人研制成功了具有宠物狗外形的机器 人 的每个关节安装了一个光电码盘，陀螺仪，倾角计和触觉传感器。系统 控制是由基于 控 制器通过反射机制来完成的。够实线不规则地面 的自适应动态步行， 显示了生物激励控制对未知的不规则地面有自适应能力的优点。 它 的另一特点是利用了激光和 像机导航，可以辨别和避让前方存在的障碍，能够 在封闭回廊中实现无碰撞快速行走。 目前最具代表性的四组步行机器人是美国 验室研制的 能以不同的步态在恶劣的地形上攀爬，可以负载高达 52重量，爬升斜坡可达 35。其腿关节类似动物腿关节，安装有吸收震动部件和能量循环部件。同 时，腿部连 有很多传感器，其运动通过伺服电机控制。该机器人机动性和反应能力都很强，平衡能 力极佳。但由于汽油发电机需携带油箱，故工作时受环境影响大，可靠性差。另外，当 机器人行走时引擎会发出怪异的噪音。 国内四足机器人研制工作从 20 世纪 80 年代起步，取得一定成果的有上海交通大 学、清华大学、哈尔滨工业大学等。 上海交通大学机器人研究所于 1991 年开展了 列 单自由度越障机器人 人的研究。 1996 年该研究所研制成功了 该机器人采用开式链腿机构， 每个腿有 3 个自 由度，具有结构简单，外形轻巧，体积小，质量轻等特点。它采用力和位置混合控制， 脚底装有 力传感器，利用人工神经网络和模糊算法相结合，实线了对角动态行 走。但行走速度极慢，极限步速仅为 h,另外其负重能力有限，故在实际作业时 实用性较差。 清华大学所研制的一款 单自由度越障机器人 人，它采用开环关节连杆机构作为步进机构， 通过模拟动物的运动机理，实现比较稳定的节律运动，可以自主应付复杂的地形条件， 完成上下坡行走，越障等功能。不足之处是腿运动时的协调控制比较复杂，而且承载能 力较小。 综 上所述，美国，日本的研究最具代表性，其技术水平已经较为先进，实用化程度 也在不断提高。国内 单自由度越障机器人 的研究起步比较晚，在上个世纪 90 年代以后才逐渐 有了成果，但研究水平距世界先进水平还有差距。 课题 研究 的内容 本论文主要研究运用 单自由度越障机器人 进行设计。 4 图绘制 掌握点、直线、矩形、弧度圆等基本图形的绘制方法；掌握样条、文字等高级几何图形的绘制方法；理解集合约束的概念并在草图绘制中熟练应用几何约束；熟练应用阵列、实体转换等草图绘制 工具；能综合应用各种草图绘制实体和利用草图绘制工具完成草图绘。 准特征 清楚明白基于特征的建模方式、参数化思想等概念；灵活运用各种建立基准点的方法；灵活运用各种建立基准轴方法；灵活运用各种建立基准面的方法；灵活运用坐标系的建立方法；能根据建模需要综合应用各种参考几何体。 伸、旋转、扫描和放样特征建模 灵活运用拉伸特征的概念与建立方法；灵活运用旋转特征的概念与建立方法；掌握扫描特征的概念与建立方法；灵活运用放样特征的概念与建立方法；通过实践能够准 确分析零件的特征，灵活运用拉伸和旋转也正建立三维模型。综合应用扫描、放样、弯曲、镜向、阵列等特征建立各种实体。 程图设计 灵活运用用户自定义工程图格式文件的方法；灵活运用建立标准三视图，剖视图，断面图，局部图，辅助视图等方法；灵活运用各种注释的方法。 配设计 灵活运用自底向上的装配方法；灵活运用生成装配体爆炸图的方法；灵活运用 活运用装配体零部件的状态和属性控制，并能够在装配体中设计子装配体；灵活运用干涉检查；灵活运用自上向下的装配 方法；灵活运用在装配模型工程图中添加零件序号；灵活运用生成装配体材料明细表的方法。 5 2 单自由度越障机器人总体结构的设计 自由度越障机器人 的总体方案图 本次设计的 单自由度越障机器人 采取的方案图如下图所示 ; 6 3 机械传动的设计计算 机的选型计算 已知整个单自由度越障机器人中零件的重量，我们取总重量为 10机额定转速为 1440r/m。即： 0 01010 具体的电机设计计算如下 : N= W) G电机的负载 传动效率，取 以根据 N n 1500r/ 10用 查 0112 轮传动的设计计算 1） 选择 齿轮材料为 45（调质），硬度为 2802） 精度等级选用 7级精度； 3）小齿轮齿数 30，大齿轮齿数 31的； 4） 齿轮模数都为 2的直齿轮 因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算 1） 确定公式内的各计算数值 （ 1） 试选 （ 2）选取区域系数 （ 3）选取尺宽系数 d 1 （ 4）查得 1 2 1 2 （ 5）查得材料的弹性影响系数 （ 6）按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 600齿轮的解除疲劳强度极限 550 7 （ 7）计算应 力循环次数 6060 192 1（ 2 8 300 5） 102 107； （ 8） 查得接触疲劳寿命系数 （ 9） 计算接触疲劳许用应力 ； 取失效概率为 1，安全系数 S 1，由得： H1 600570 H2 550539 H H1 H2/2 轮齿条的选型计算 （ 1）选择材 料及确定需用应力 小齿轮选用 45号钢，调质处理， 236 由机械零件设计手册查得 l i m 1 l i m 25 8 0 , 3 7 0 S H l i m 1 . 0H a H M P ， 2 0,4 5 0 l i i i m （ 2） 确定各种参数 齿轮按 8等级精度制造 由于原动机为电动机，载荷平稳，一般按照中等冲击载荷计算。查机械设计基础得： 取 K=机械设计基础 11 4取： 区域系数 弹性系数 机械设计基础教取：齿宽系数 错误 !未找到引用源。 由 8 015 8 0l 8 701370l 6 0li （ 3）按齿面接触强度设计计算 )(3 7 . 550 111 3322 1 . 0 2 9 6 . 4 3 1 0 1 1 1 8 8 . 0 2 . 50 . 4 2 3 7 04 4 . 5 6 m m（ ） 齿数取 4 故实际传动比由于是齿轮齿条传动则 i=1 模数 错误 !未找到引用源。 我们取 m= 错误 !未找到引用源。 db d ， 取 b=18 4）验算齿轮弯曲强度 齿形系数 式 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 ，安全。 （ 5）计算齿轮圆周转速 11 3 . 1 4 3 6 2 9 3 . 4 2 2 . 3 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 m s 9 此速度合适 其他计算从略。 所 得小齿轮的基本参数如下： (1)分度圆直径 d1 d1=m*4=362)齿顶高 m=1*3)齿根高 c)*m=(1+4)齿高 h1 h1=5)齿顶圆直径 *6+2*96)齿根圆直径 67)基圆直径 d1* )=36*8)齿顶圆压力角 a1=9)= (9)端面重合度 =1/2/ *( )+ ) =1/2/ *(24*(60*(=10)纵向重合度 =0 (11)总重合度 = =齿条的设计 齿轮作回转运动，齿条作直线运动，齿条可以看作一个齿数无穷多的齿轮的一部分，这时齿轮的各圆均变为直线，作为齿廓曲线的渐开线也变为直线。齿条 10 直线的速度 v 与齿轮分度圆直径 d 、转速 n 之间的关系为 v = ( / )60dn m m s 本次设计中 V=50mm/s 式中 d 齿轮分度圆直径， 小齿轮分度圆直径为 36mm n 齿轮转速， 齿轮转速为 啮合线 12齿轮的基圆相切 1N ，由于齿条的基圆为无穷大，所以啮合线与齿条基圆的切 点 2N 在无穷远处。 齿轮与齿条啮合时，不论是否标准安装（齿轮与齿条标准安装即为齿轮的分度圆与齿条的分度圆相切），其啮合角 恒等于齿轮分度圆压力角 ，也等于齿条的齿形角；齿轮的节圆也恒与分度圆重合。只是在非标准安装时，齿条的节线与分度线不再重合。 齿轮与齿条正确啮合条件是基圆齿距相等，齿条的基圆齿距是其两相邻齿廓同侧直线的垂直距离，即 c o s c o m 。 齿轮与齿条的实际啮合线为 12即齿条顶线及齿轮齿顶圆与啮合线 12交点 2B 及 1B 之间的长度。 11 齿轮齿条传动的几何尺寸计算 齿轮与齿条传动的尺寸计算见表 表 齿轮齿条传动的几何尺寸计算 项目名称 计算公式及代号 转 90 齿轮齿条数值 齿轮齿数 1z 24 模数 m 螺旋角 0 基本齿廓 压力角 20 齿顶高系数 *1 顶隙系数 *C 轮变位系数 1x 0 尺宽 齿轮 1b 18齿条 2b 20齿条长度 L 450项目名称 计算公式及代号 转齿轮齿条数值 齿轮分度圆直径 11c o sd m z 36齿顶高 齿轮 *1 1 1h x m 齿条 *21h m 齿根高 齿轮 *1 1 2()h c x m 条 *21()h c m 齿高 齿轮 h h 齿条 齿轮中心到齿条中心距 1 12dH x m 18齿距 齿条齿数 2 p96 12 4 各主要零部件强度的校核 动轴强度的校核与计算 1、轴的特点 : 轴是组成机械的主要零件之二。一切作回转运动的传动零件，都必须装在轴上刁 能进行运动及 时它又通过轴承和机架 联接，由此形成 个 以轴为基准的组合体一轴系部件。 2、 轴的种类 1、根据承受载荷的不同分为 : 1)转轴 :定义既能承受弯矩又承受扭矩的轴 2)心轴 :定义 :只承受弯矩而不承受扭矩的轴 3)传送轴 :定义 :只承受扭矩而不承受弯矩的轴 z、根据轴的外形，可以将直轴分为光轴和阶梯轴 3、根据轴内部状况，又可以将直轴分为实心轴和空。 4、 轴的设计重点 1、轴的设计 主要进行轴的强度设计、刚度设计，对于转速较高的轴还要进行振动稳定性的计算。 轴的结构设计。 根据轴的功能，轴必须保证轴上零件的安装固定和保证轴系在机 器中的支撑要求，同时应具有良好的工艺性。 一 般的设计步骤为 : 选择材料，初估轴径，结构设计，强度校核，必要时要进行刚度校核和稳定性计算。 2、轴的材料 轴是主要的支承件，常采用机械性能较好的材料。常用材料包括 : 碳素钢 :该类材料对应力集中的敏感性较小，价格较低，是轴类零件最常用的材料常用牌号有 :30、 35、 40、 45、 50。采用优质碳钢时，一般应进行热处理以改善其性能。 可以选用 255 等普通碳钢。合金钢 :对于要求重载、高温、结构尺寸小、重量轻等使用场 合的轴， 可以选用合金 纲合金钢具有史 13 好的机械性能和热处理性能，但对应力集中较敏感，价格也较高。设计中尤其要汁意从结构上减小应力集中，并提高其表面质量。 铸铁 :对于形状比较复杂的轴，可以选用球铸铁和高强度 。 铸铁。它们具有较好的加工性和吸振性，经济性好且 铸造质量不易保证。 3、轴的结构设计 根据轴在工作中的作用，轴的结构取决于 :轴在机器中的安装位置和形式，轴上零件的类型和尺寸，载荷的性质、大小、方向和分布状况，轴的加工工艺等多个因素。合理的结构设计应满足 :轴上零件布置合理，从而轴受力合理有利于提高强 度和刚度 ;轴和轴上零件必须有准确的工作位置 ;轴上零件装拆调整方便 ;轴具有良好的加工工 。 艺性 ;节省材料等。 1)轴的毛坯一般采用圆钢、锻造或焊接获得，由于铸造品质不易保证，较少选用铸造毛坯。轴主要由三部分组成。轴上被支承，安装轴承的部分称为轴颈 ; 支承轴上零件，安装轮毅的部分称为轴头 ;联结轴头和轴颈的部分称为轴身。轴颈上安装滚动轴承时，直径尺寸必须按滚动轴承的国标尺寸选择，尺寸公差和表面粗糙度须按规定选择 ;轴头的尺寸要参考轮毅的尺寸进行选择，轴身尺寸确定时应尽量使轴颈与轴头的过渡合理，避 免截面尺寸变化过大，同时具有较好的工艺性。 1、 分析所设计轴的工作状况，拟定轴上零 件 的装配方案和轴在机器中的安装情况。 2、 根据已知的轴上近似载荷，初估轴的直径或根据经验确定轴的某径向尺寸。 3、 根据轴上零件受力情况、安装、固定及装配时对轴的表面要求等确定轴的径向 (直径 )尺寸。 4、 根据轴上零 件 的位置、配合长度、支承结构和形式确定轴的轴向尺寸。 5、 考虑加工和装配的工艺性，使轴的结构更合理。 3)零件在轴上的安保证轴上零件可靠工作，需要在工作过程中有准确的位 置， 14 即零件在轴上必须有准确的定位和固定。零件在轴上的准确位置包括轴向和周向两个方面 种挡圈、套筒、圆螺母、锥端轴头等的多种组合结构。 轴肩分为定位轴肩和非定位轴肩两种。利用轴肩定位结构简单、可靠，但轴的直径加大，轴肩处出现应力集中 ;轴肩过多也不利于加工。因此，定位轴肩多在不致过多地增加轴的阶梯数和轴向力较大的清况下使用，定位轴肩的高度一般取3动轴承定位轴肩的高度需按照滚动轴承的安装尺寸确定。非定位轴肩多是为了装配合理方便和径向尺寸过 度时采用，轴肩高度无严格限制，一般取为1 套筒定位可以避免轴肩定位引起的轴径增大和应力集中，但受到套筒长度和与轴的配合因素的影响，不宜用在使套筒过长和高速旋转的场合。 挡圈的种类较多，且多为标准件，设计中需按照各种挡圈的用途和 (1)从装配来考虑 :应合理的设计非定位轴肩，使轴上不同零件在安装过程中尽量减少不必要的配合 ;为了装配方便，轴端应设计 45。的倒角 ;在装键的轴段，应使键槽靠近轴与轮毅先接触的直径变化处，便于在安装时零件上的键槽与轴上的键容易对准采用过盈配合 时，为了便于装配，直径变化可用锥面过渡等。 (2)从加工来考虑 :当轴的某段须磨削加工或有螺纹时，须设计砂轮越程槽或退刀槽根据表面安装零件的配合需要，合理确定表面粗糙度和加工方法为改善轴的抗疲劳强度，减小轴径变化处的应力集中，应适当增大其过渡圆角径，但同时要保证零件的可靠定位，过渡圆角半径又必须小于与之相配的零件的圆角半径或倒角尺寸。 轴的设计时应考虑多方面因素和要求，其中主要问题是轴的选材、结构、强度和刚度。其中对于轴的强度校核尤为重要，通过校核来确定轴的设计是否能达到使用要求，最终实现产品的完整设计。 由此看来合理的进行轴的强度校核成为轴设计的主要内容，同时也是评定轴的设计成败得先决条件。校核结果如不满足承载要求时，强度校核是对材料或设备的力学性能进行检测并调节的一种方式，并且这种方式以不破坏材料或设备性能为一前提。 进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的 15 计算方法，并恰当地选取其许用应力。对于传动轴应按扭转强度条件计算。 承强度的校核计算 由于驱动滚筒旋转的主动齿轮和从动齿轮材料均选用 45,调质处理。 查得： M P 5011702 预 期齿轮寿命 5年，每天工作 12小时，工作载荷为轻微冲击，则 818216 0 6 0 * 1 * 5 2 0 * ( 5 * 3 0 0 * 1 2 ) 5 . 6 1 6 * 1 0/ 2 . 7 2 1 6 * 1 0N a n i 查机械设计基础图，得： Y )验算齿面接触疲劳强度 载荷系数，取 K=得： M H 接触应力为： 232212 1 . 5 5 . 5 6 4 7 1 0 3 . 0 61 8 9 . 8 2 . 5 0 . 8 8 1 7 2 . 0 7 92 4 7 8 2 . 0 6H E Zb d a i i i i (2)验算齿根弯曲疲劳强度 取 K=表： Y m Y 弯曲疲劳强度的最小安全系数，取 F 则： 16 1 3 5 0 0 . 9 2 2 5 7 . 61 . 2 5F M P a 2 3 5 0 0 . 9 8 2 7 4 . 41 . 2 5F M P a 1 1 11 2212000 2 0 0 0 1 . 5 5 . 5 6 4 7 2 . 6 8 1 . 5 62 4 3 2 61 2 . 4 2 8F a S Y Yb m a 2221112 . 4 6 1 . 6 8 1 2 . 4 2 8 1 2 . 2 8 52 . 6 8 1 . 5 6F a S a S P 由上述计算可知，均满足要求。 结论 17 在最近的一段时间的毕业设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度，本文所设计的是 单自由度越障机器人 的设计 ， 通过初期的定 题 ，查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻研，不断进取才可要做的好，总之，本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最感谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使我的论文得以通过。 18 致 谢 当我写到这里的时候，我心里是别提有多么的开心，不管 前面的对与错，总之，我觉得自己做到这里已不错了，感谢 我的 老师和帮助我的同学一起到图书馆查资料的那些同学们，要不是你们恐怕我现在真不知道自己能做到哪里，首先您不仅在学习学业上对我以精心的指导，同时还在我改写论文时给我鼓励和支持，从这点看出老师当初选你当我的老师我是明智的，而且，通过这次写论文我知道遇到什么事总要靠别人来完成，现在我觉得这种想法是我错啦，也许自己做的比那些人做的会更好，同时，我要把这种态度放到工作当中，我相信我自己一定可以比别人做的出色。说实话，我从开始认真做毕业设计的时候，才领悟到知识确实是种 强大的工具，我现在想来前面失去的，我想在通过在工作中补回来，想到这里自己说了句 “呵呵 ”，但是话说回来，这次的毕业设计我花了挺大的功夫，虽然是苦，但心里挺开心的，我想如果大学这 四 年我好好来利用它的话，我的毕业设计不谈在班里第一个交，最少也在前十个人之前交，最后在这里衷心的对所有关心我帮助我的表达我由衷敬意，谢谢各位同学的帮助。 19 参考文献 1 武动 机械设备设计 北京：科学出版社， 2 刘成 单自由度越障机器人 概述 北京：机械工业出版社， 3 张栋 单自由度越障机器人 的创新设计 4 姜继海，宋锦春，高常识 . 单自由度越障机器人 工作原理 5 张春林，曲继方，张美麟 机械工业出版社， 6 钱平 . 加工专机 应用技术 机械工业出版社， 7 张辽远 . 单自由度越障机器人 的设计与实现 . 机械工业出版社， 8 基恩士传感器选择手册 2010版本 9 黄长艺，严普强 机械工业出版社， 10 张桓，陈作模 高等教育出版社， 11 王昆，何小柏，汪信远 . 单自由度越障机器人 原理 12 徐锦康 高等教育出版社， 13 邓星钟 华中科技大学出版社， 14 刘延俊 机械工业出版社， 15 章宏甲，黄谊，王积伟 . 单自由度越障机器人 的逆向设计 16 胡泓，姚伯威 北京：国防工业出版社， 17 陈铁鸣 单自 由度越障机器人 的创新 . 高等教育出版社， 18 孙靖民 机械工业出版社， 20 19 黄俊 北京 :清华大学出版社， 20of a 21 附录 一 机械工程的内容 机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工 具，以至能源和材料生产的部门，都需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大服务领域：研制和提供能量转换机械、研制和提供用以生产各种产品的机械、研制和提供从事各种服务的机械、研制和提供家庭和个人生活中应用的机械、研制和提供各种机械武器。 不论服务于哪一领域，机械工程的工作内容基本相同，主要有 ： 建立和发展机械工程的工程理论基础。例如，研究力和运动的工程力学和流体力学；研究金属和非金属材料的性能，及其应用的工程材料学；研究热能的产生、传导和转换的热力学；研究各类有独立功能的机械元件的工作原理、结构、设 计和计算的机械原理和机械零件学；研究金属和非金属的成形和切削加工的金属工艺学和非金属工艺学等等。 研究、设计和发展新的机械产品，不断改进现有机械产品和生产新一代机械产品，以适应当前和将来的需要。 机械产品的生产，包括：生产设施的规划和实现；生产计划的制订和生产调度；编制和贯彻制造工艺；设计和制造工具、模具；确定劳动定额和材料定额；组织加工、装配、试车和包装发运；对产品质量进行有效的控制。机械制造企业的经营和管理。机械一般是由许多各有独特的成形、加工过程的精密零件组装而成的复杂的制品 。 生产批量有单件 和小批，也有中批、大批，直至大量生产 。 销售对象遍及全部产业和个人、家庭 。 而且销售量在社会经济状况的影响下 ， 可能出现很大的波动。因此，机械制造企业的管理和经营特别复杂，企业的生产管理、规划和经营等的研究也多是肇始于机械工业。 机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。 22 机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品 在长期使用中的可靠性和经济性。 研究机械产品在制造过程中，尤其是在使用中所产生的环境污染，和自然资源过度耗费方面的问题，及其处理措施。这是现代机械工程的一项特别重要的任务，而且其重要性与日俱增。 机械工程分类 机械的种类繁多，可以按几个不同方面分为各种类别，如：按功能可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；按服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械等；按工作原理可分为热力机械、流体机械、仿生机械等。另外，机械在其研究、开发、设计、制造、运用等过程中都要经过几个工作性质不同的阶段 。 按这些不同阶 段，机械工程又可划分为互相衔接、互相配合的几个分支系统，如机械科研、机械设计、机械制造、机械运用和维修等。 这些按不同方面分成的多种分支学科系统互相交叉，互相重叠，从而使机械工程可能分化成上百个分支学科。例如，按功能分的动力机械，它与按工作原理分的热力机械、流体机械、透平机械、往复机械、蒸汽动力机械、核动力装置、内燃机、燃气轮机，以及与按行业分的中心电站设备、工业动力装置、铁路机车、船舶轮机工程、汽车工程等 都 有复杂的交叉和重叠关系。船用汽轮机是动力机械，也是热力机械、流体机械和透平机械，它属于船舶动力装置、 蒸汽动力装置，可能也属于核动力装置等等。 机械工程的发展历程 人类成为 “现代人 ”的标志就是制造工具。石器时代的各种石斧、石锤和木质、皮质的简单粗糙的工具是后来出现的机械的先驱。从制造简单工具演进到制造由多个零件、部件组成的现代机械，经历了漫长的过程。 几千年前，人类已创制了用于谷物脱壳和粉碎的臼和磨，用来提水的桔槔和辘轳，装有轮子的车，航行于江河的船及桨、橹、舵等。所用的动力，从人自身的体力，发展到利用畜力、水力和风力。所用材料从天然的石、
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