主動(dòng)適形越障機(jī)器人的設(shè)計(jì)與特性分析【含3張CAD圖帶開題報(bào)告+外文翻譯】
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充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙I主動(dòng)適形越障機(jī)器人的設(shè)計(jì)與特性分析摘要主動(dòng)適形越障機(jī)器人是一種能夠變換自身姿態(tài)從而通過不同類型障礙的機(jī)器人，被人們廣泛應(yīng)用于危險(xiǎn)作業(yè)領(lǐng)域，能夠代替人們進(jìn)入到不能進(jìn)入的地方、者環(huán)境搜救、幫助特警反恐、排爆等作業(yè)，減少或者避免了對(duì)救援人員不必要的損傷。因此，主動(dòng)適形越障機(jī)器人的研究具有有很重大的意義。首先，本論文通過查閱國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和主動(dòng)適形越障機(jī)器人的需求分析，分析比較現(xiàn)有主動(dòng)適形越障機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種具有合理尺寸、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)以及良好越障能力的主從復(fù)合式越障機(jī)構(gòu)。首先，針對(duì)主動(dòng)適形越障機(jī)器人進(jìn)行總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、主要零部件設(shè)計(jì)，并針對(duì)各結(jié)構(gòu)主要參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行尺寸計(jì)算和驗(yàn)證。其次，采用 Creo2.0 軟件進(jìn)行主動(dòng)適形越障機(jī)器人的三維建模和仿真分析。關(guān)鍵詞：履帶式；越障機(jī)器人；Creo2.0 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙IIAbstractActive conformal obstacle-obscuring robot is a kind of robot, which is widely used in dangerous operation fields that can change its posture to pass through different types of obstacles. Moreover, It also can replace people into inaccessible places, environmental search and rescue, special police against terrorism, expel explosives as well. Such operations reduce or avoid unnecessary damage to prevent workers from dangers. Therefore, the research of active conformal obstacle-obscuring robots is worthy to be implemented. First of all, this paper not only discusses the research status at home and abroad and shows analysis of active conformal obstacle-obscuring robots, but also analyzes and compares the advantages and disadvantages of existing active conformal obstacle-obscuring mechanisms. At the same time, it designs a reasonable size, simple structure and strong practicality. A master-slave compound obstacle-surpassing organization with good obstacle avoidance capabilities. Above all, the overall mechanism design, transmission mechanism design, and main component design for the active conformal obstacle-obstrusive robot are carried out. Besides, the size calculations and verifications are performed for the design of the main parameters of each structure. Next, the three-dimensional modeling and simulation analysis of the active conformal obstacle-obstacle robot is implemented with Creo2.0 software.Keywords: crawler; Obstacle robot; Creo2.0 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙III目錄第 1 章 緒論 ....................................................................11.1 研究目的與意義 .........................................................11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .........................................................11.2.1 國(guó)內(nèi)發(fā)展概況 ....................................................11.2.2 國(guó)外發(fā)展概況 ....................................................21.3 本輪文研究?jī)?nèi)容 .........................................................31.4 論文的組織結(jié)構(gòu) .........................................................3第 2 章 自主適形越障機(jī)構(gòu)方案的確定 ...............................................52.1 幾種常見的越障機(jī)構(gòu)分析 .................................................52.1.1 輪式越障機(jī)構(gòu) ....................................................52.1.2 履帶式越障機(jī)構(gòu) ..................................................62.1.3 腿式越障機(jī)構(gòu) ....................................................72.2 越障機(jī)構(gòu)的分析比較與選擇 ...............................................82.3 越障機(jī)構(gòu)的確定 .........................................................82.3.1 幾種常見障礙物的分析 ............................................82.3.2 機(jī)構(gòu)的確定 ......................................................92.4 本章小結(jié) ..............................................................10第 3 章 主動(dòng)適形越障機(jī)器人的設(shè)計(jì) ................................................113.1 越障機(jī)器人總體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ..............................................113.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ........................................................123.3 主要零部件的選擇設(shè)計(jì) ..................................................123.3.1 軸承的選用 .....................................................123.3.2 步進(jìn)電機(jī)的選用 .................................................143.3.3 軸的設(shè)計(jì) .......................................................153.3.4 軸承座的設(shè)計(jì) ...................................................17 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙IV3.3.5 齒輪的設(shè)計(jì)選用 .................................................173.4 本章小結(jié) ..............................................................22第 4 章 主動(dòng)適形越障機(jī)器人的設(shè)計(jì)驗(yàn)證 ............................................234.1 齒輪的三維建模 ........................................................234.2 軸的三維建模 ..........................................................264.3 軸承座的三維建模 ......................................................274.4 固定套的三維建模 ......................................................284.5 車輪的三維建模 ........................................................294.6 主動(dòng)適形越障機(jī)器人的尺寸裝配驗(yàn)證 ......................................314.7 本章小結(jié) ..............................................................35第 5 章 總結(jié) ...................................................................36參考文獻(xiàn) .......................................................................37致 謝 .........................................................................38附錄 外文翻譯 ..................................................................39 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙1第 1 章 緒論1.1 研究目的與意義世界各國(guó)都在發(fā)展搜索救援機(jī)器人、排爆機(jī)器人、反恐機(jī)器人等危險(xiǎn)作業(yè)機(jī)器人，這些機(jī)器人都有一個(gè)重要的性能要求 ，那就是要滿足能夠規(guī)避各種環(huán)境中的障礙物，這也是越障機(jī)器人發(fā)展的一個(gè)熱門方向。我們國(guó)家疆域遼闊，同時(shí)地質(zhì)災(zāi)害也頻發(fā)，如礦難、地震、洪水、泥石流等，這些災(zāi)害發(fā)生后的搜救工作及其復(fù)雜，一般援助人員不能進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域，只能通過清除廢棄物來搜救被困人員，如果區(qū)域內(nèi)有危險(xiǎn)氣體，救援人員還不能進(jìn)去搜救，而且救援人員的施救時(shí)間極其有限（僅有 48 小時(shí)），如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)有生人員的信息，將會(huì)造成很大的生命財(cái)產(chǎn)損失，這對(duì)救援工作人員來說是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)，這時(shí)候使用自主越障機(jī)器人來進(jìn)行搜救，很好的解決了這一問題，大大提高了對(duì)被困人員的搜救效率，盡可能減少了對(duì)搜救人員的傷害。從此可以看出對(duì)主動(dòng)適形越障機(jī)器人的研究有很重大的意義。本論文討論的越障機(jī)器人是一種能夠根據(jù)障礙物,主動(dòng)適形越障的機(jī)器人，相比以往的越障機(jī)器人，最大的特點(diǎn)是能適從各種復(fù)雜的環(huán)境特征，不在是某種單一環(huán)境先下使用的機(jī)器人，大大提高了工作效率，解除了對(duì)某種環(huán)境的限制，可以在各種危險(xiǎn)、空間狹小、環(huán)境惡劣等人類無法到達(dá)或不便到達(dá)的地方進(jìn)行勘測(cè)和工作。主動(dòng)適形越障機(jī)器人可以說是具有一定思維的智能機(jī)器人,對(duì)人類未來智能化的發(fā)展有著重大的影響，因此可以看出，對(duì)主動(dòng)適形越障機(jī)器人的研究有著很重要的意義。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國(guó)內(nèi)發(fā)展概況國(guó)內(nèi)對(duì)越障機(jī)器人的研究起步較晚，因?yàn)槲覈?guó)的科技發(fā)展起步較遲，制造工藝和技術(shù)水平落后，制造的越障車很不理想，后來經(jīng)過 30 年的探索，我國(guó)越障車取得了很大的進(jìn)展，逐步趕上了發(fā)達(dá)國(guó)家的水平。典型的為中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研究設(shè)計(jì)的仿地形越障機(jī)車，針對(duì)已有的越障車在丘陵山區(qū)作業(yè)時(shí)表現(xiàn)的地面適應(yīng)能力差，車輪極易打滑，附著力不足等問題，從而采用了底盤多自由度變形的方法，設(shè)計(jì)出具有 8 輪驅(qū)動(dòng)全地形仿地形越障車，該越障車采用地面仿形原理，其底盤 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙2自由度為 5 個(gè)，在崎嶇地形作業(yè)時(shí)能夠根據(jù)地形變化而改變自身形態(tài)，實(shí)時(shí)適應(yīng)復(fù)雜的地形環(huán)境。該越障車能夠很好保證車輪與地面附著能力，改善了一般越障車地形適應(yīng)力、車輪易打滑等問題，很具有實(shí)用意義。由北京航空航天大學(xué)的一種可變車輪直徑的月球探測(cè)車,由裝在輪轂內(nèi)的電動(dòng)機(jī)控制車輪收縮和張開,其車輪直徑變化大小為 200-390 mm[1]。月球探測(cè)車的車輪直徑可以依據(jù)所通過的路面狀況由車載系統(tǒng)控制張開或收縮,具有機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、越障能力優(yōu)越和地形適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。由北京航空航天大學(xué)大學(xué)研發(fā)的另外一種模塊化可重組履帶機(jī)構(gòu)，其目的在于解決履帶越障車的通用性、地形適應(yīng)性、便攜和微小化問題,得到一個(gè)幾者之間兼顧的最佳解決方案。模塊化履帶機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性較為穩(wěn)定其中三節(jié)穩(wěn)定性最好,而且比較靈活,越障能力也比較強(qiáng),控制協(xié)調(diào)也較簡(jiǎn)單,因此具有較強(qiáng)的實(shí)用性。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)越障機(jī)器人的研究已經(jīng)有了很大成果，已經(jīng)能夠適應(yīng)各種地形，穩(wěn)定性越來越高，結(jié)構(gòu)也越來越科學(xué)合理。圖 1.1 8 輪驅(qū)動(dòng)全地形越障車1.2.2 國(guó)外發(fā)展概況目前國(guó)外越障機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展迅速并日趨成熟，并已進(jìn)入實(shí)用階段，其中日本和美國(guó)較為突出。日本研制的一種蛇形機(jī)器人，能夠穿過狹小空間，能夠在地形復(fù)雜的廢墟上前行，其前部裝有一部采集攝像頭，身體各部分都裝有不同傳感器，其主要被用于地震和恐怖襲擊后的探測(cè)和救援工作。由日本東京電子信息大學(xué)研制的 HANZO 機(jī)器人，克服了傳統(tǒng)輪系越障高度不能高于其輪徑的致命缺點(diǎn)，其設(shè)計(jì)了自動(dòng)變臂功能。該機(jī)器人采用無線控制，具有五種不同變臂方式，能夠很強(qiáng)的適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境，其系統(tǒng)應(yīng)用 PID 調(diào)節(jié)，相比以往的越障機(jī)器人它有更多的自由度和很強(qiáng)的越障能力。由日本研發(fā)的另外一種輪腿混合式越障機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)輪徑大小可變以增強(qiáng)其越障功能，克服了傳統(tǒng)輪腿模式的缺點(diǎn)，同時(shí)具有輪系和腿系兩種運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，能夠適應(yīng)更加復(fù)雜的工作環(huán)境，還可以在其結(jié)構(gòu)上安裝一些傳感器用于搜索和排爆。InuKtun 公司研發(fā)了了機(jī)器人MicroVGTV，其機(jī)身可變換形位，控制采用電纜，并裝有直視的彩色攝像頭、微 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙3型話筒和揚(yáng)聲器等，它可以穿越地形復(fù)雜的廢墟向受困者發(fā)出雙路音頻，可用于與壓在廢墟中的幸存者溝通，其適用于在小的孔洞和空間中執(zhí)行任務(wù)?？梢钥闯鑫覈?guó)的越障機(jī)器人和發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有相當(dāng)大的差距，國(guó)外的越障機(jī)器人有著很高的自由度和較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，并且進(jìn)入實(shí)用化階段。而我國(guó)的越障機(jī)器人自由度和穩(wěn)定性比較差，還沒有進(jìn)入實(shí)用化階段，還在探索研究階段，這是由于我國(guó)科學(xué)技術(shù)起步晚，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，但總的來說我們的越障機(jī)器人發(fā)展還是很迅速的。我們堅(jiān)信在科技創(chuàng)新的推動(dòng)下，我國(guó)的越障機(jī)器人必將取得更大的進(jìn)展。圖 1.2 輪退式越障機(jī)器人1.3 本輪文研究?jī)?nèi)容本論文的主要內(nèi)容是研究設(shè)計(jì)一種主動(dòng)適形越障機(jī)器人的機(jī)構(gòu)。主要任務(wù)是：1）查閱了解國(guó)內(nèi)外越障機(jī)器人發(fā)展的現(xiàn)狀；2）設(shè)計(jì)越障機(jī)器人越障機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)選擇合理的零部件參數(shù)；3）用 Creo2.0 對(duì)設(shè)計(jì)的越障機(jī)構(gòu)和零部件參數(shù)三維建模驗(yàn)證。1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)本論文組織結(jié)構(gòu)如下：第 1 章，國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況第 2 章，首先對(duì) 3 種越障機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)單介紹，然后對(duì)他們進(jìn)行比較分析，闡述這 3 種的優(yōu)缺點(diǎn)，最后確定自己的越障機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。第 3 章，對(duì)主動(dòng)適形越障機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)，確定車體的大小尺寸。第 4 章，對(duì)主動(dòng)適形越障機(jī)器人繪制三維圖并驗(yàn)證方案的可行性。第 5 章，對(duì)論文進(jìn)行總結(jié)和展望。 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙4 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙5第 2 章 自主適形越障機(jī)構(gòu)方案的確定2.1 幾種常見的越障機(jī)構(gòu)分析2.1.1 輪式越障機(jī)構(gòu)輪式越障機(jī)構(gòu)其運(yùn)行速度快，效率高，適用于平緩的地帶。其缺點(diǎn)是越障能力較差、地形適應(yīng)能力差、轉(zhuǎn)彎效率差、易打滑，不夠平穩(wěn)。到現(xiàn)在為止采用輪式越障的有單輪、雙輪、四輪、五輪、六輪等幾種形式的越障車 [2]。下面列舉了3 種比較典型的輪式越障機(jī)構(gòu)的越障車。在 2008 年北京國(guó)際車展上，成立了個(gè)特別展臺(tái)。該展臺(tái)展示了湖南大學(xué)自主研發(fā)的四輪三軸月球車，這款四輪月球車具有六輪系統(tǒng)的基本駕駛能力，并且在攀登、坡度、轉(zhuǎn)向和越障方面表現(xiàn)出色。四輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的最大特點(diǎn)是，任何一個(gè)輪子懸空，其他三個(gè)車輪可以形成一個(gè)穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu)，月球車的四個(gè)輪子安裝在可以前后擺動(dòng)的四個(gè)“腿”上 [3]。在一般路面上，自適應(yīng)性好，四輪著地良好，運(yùn)動(dòng)快速穩(wěn)定。當(dāng)遇到障礙物如階梯或溝渠時(shí)，其可以調(diào)整姿態(tài)并將重心調(diào)整到其余三個(gè)中的任何一個(gè)，以實(shí)現(xiàn)重心向上，向下，向前，向后和向左移動(dòng)以完成障礙越過。四輪月球車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作靈活，能耗低，重量輕。日本國(guó)家宇航研究所開發(fā)了一種四輪驅(qū)動(dòng)的微型典型五輪越野車，其中間輪用于支撐，它使用“五級(jí)輔助懸掛”旅行系統(tǒng)。 Micro5 障礙物機(jī)器人的整體重量約為 5kg，整體尺寸為 54x52x24cm，跨越障礙高度13cm，爬坡能力 40 度，步行速度 1.5cm / s。日本國(guó)家宇航研究所開發(fā)了一種四輪驅(qū)動(dòng)的微型典型五輪越野車，其中間輪用于支撐，它使用“五級(jí)輔助懸掛”旅行系統(tǒng)。 Micro5 障礙物機(jī)器人的整體重量約為 5kg，整體尺寸為 54x52x24cm，跨越障礙高度 13cm，爬坡能力 40 度，步行速度 1.5cm / s。中國(guó)軍械工程學(xué)院研制的六輪驅(qū)動(dòng)車輛障礙物具有十分重要的意義，其整體結(jié)構(gòu)包括前驅(qū)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、前輪、后輪在組內(nèi)和車架上，前輪安裝在前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與車架前部固定連接，組中的后輪與車架連接。其優(yōu)點(diǎn)是：六輪驅(qū)動(dòng)車輛障礙物，確保車輪行駛阻力大，效率高，不增加方向盤直徑和底盤高度，大大提高障礙物性能，特別是對(duì)于高垂直障礙物攀爬附著能力，后車輪在遇到障礙時(shí)可以適應(yīng)障礙，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙6圖 2.1 四輪三軸月球車 圖 2.2 五輪式越障車圖 2.3 六輪式越障車2.1.2 履帶式越障機(jī)構(gòu)履帶式越障機(jī)構(gòu)因其一般比較沉重，行駛不易打滑，所以其在凹凸不平、松軟的地方行駛非常的穩(wěn)定，適應(yīng)環(huán)境能力較強(qiáng)，其越障能力也非常的好。但其重量大、能耗較高、速度相對(duì)較低。 由哈爾濱龍海特機(jī)器人科技有限公司研制的履帶式排爆機(jī)器人，履帶式底盤具備較強(qiáng)的越野能力和地形通過能力，其包括了越野環(huán)境戈壁、草地、坡道等場(chǎng)景及常見的樓梯、瓦礫堆，其低速穩(wěn)健行駛的行駛能力很突出，被用于公安武警部門偵查、排爆、礦業(yè)等領(lǐng)域救援、搬運(yùn)、勘測(cè)等任務(wù)。 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙7圖 2.4 履帶式排爆機(jī)器人2.1.3 腿式越障機(jī)構(gòu)腿式越障機(jī)構(gòu)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，能跨越較為復(fù)雜的障礙，有著較為強(qiáng)悍的越野能力，因其有著良好的自由度，動(dòng)作靈活，但其運(yùn)行速度較為緩慢，而且控制起來非常的復(fù)雜。由美國(guó)卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)和美國(guó)航天航空局聯(lián)合研制了 DanteII，其高 4 米，重 660kg，速度 1.2m/min，步長(zhǎng) 1.1m，最大可跨越障礙 1.2m，最大單步轉(zhuǎn)彎 12 度。其仿生的設(shè)計(jì)，用仿生運(yùn)動(dòng)的原理走路和越過障礙物。我國(guó)對(duì)腿式越障機(jī)構(gòu)也有許多研究，這里就不一一闡述。圖 2.5 腿式越障機(jī)器人 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙82.2 越障機(jī)構(gòu)的分析比較與選擇2.1 已經(jīng)介紹了目前常用的三種越障機(jī)構(gòu)方式，下面進(jìn)一步的分析和比較優(yōu)缺點(diǎn) [4]。表 2.1 越障機(jī)構(gòu)分析越障方式 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)輪式 速度快、效率高 越障能力差履帶式 地形適應(yīng)性較強(qiáng)、越障能力較強(qiáng) 速度較慢、重量大、功耗高腿式 地形適應(yīng)性極強(qiáng)、越障能力強(qiáng) 速度低、效率低、控制復(fù)雜從以上表格中可以清楚的看到各個(gè)越障機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，先分析一下對(duì)越障機(jī)器人的技術(shù)要求：（1）效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；（2）重量輕、功耗低；（3）越障能力好，環(huán)境適應(yīng)性胡搜。綜合考慮了各個(gè)越障機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)以及對(duì)越障機(jī)器人的技術(shù)要求，決定采用履帶式越障機(jī)構(gòu)，原因有如下 2 點(diǎn)：（1）采用履帶式越障機(jī)構(gòu)，因?yàn)槠溆休^強(qiáng)的越障能力和環(huán)境適應(yīng)性；（2）履帶式機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，控制方便。并將其改進(jìn)為主從復(fù)合履帶式機(jī)構(gòu)，前端為從動(dòng)履帶，后端為驅(qū)動(dòng)履帶，下面確定具體的越障機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。2.3 越障機(jī)構(gòu)的確定2.3.1 幾種常見障礙物的分析1. 高臺(tái)階從日常生活中我們可以了解到臺(tái)階的高度一般在 5cm-10cm 左右，要想越過這些臺(tái)階，越障機(jī)器人的前端必須能夠夠到到臺(tái)階的頂端形成支點(diǎn)，再通過調(diào)整姿態(tài)從而跨越障礙，如圖 2.6 所示。 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙9圖 2.6 翻越臺(tái)階示意圖2.斜坡斜坡的坡度一般從 ，要想翻越斜坡，越障機(jī)器人一個(gè)是要有足夠的動(dòng)?30~5力，一個(gè)是履帶具有很好的附著力，這樣越障機(jī)器人才能翻越斜坡，如圖 2.7 所示。圖 2.7 翻越斜坡示意圖3.坑洼地帶越障機(jī)器人想要通過坑洼地帶必須有支點(diǎn)能跨越到坑洼的另一邊，如圖 2.8所示。圖 2.8 跨越坑洼地帶4.水平路面在水平路面行駛時(shí)，為了減少摩擦，將部分履帶收起，從而也減小了功耗，如圖 2.9 所示。圖 2.9 水平路面行駛示意圖2.3.2 機(jī)構(gòu)的確定根據(jù) 2.3.1 的分析，初步確定了如圖 2.9 的設(shè)計(jì)方案，該越障機(jī)構(gòu)具有很好的 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙10越障能力，結(jié)構(gòu)也非常的簡(jiǎn)單。其前從動(dòng)履帶可以通過調(diào)角桿上下調(diào)整角度，為越障機(jī)器人提供越障的支點(diǎn)，后端驅(qū)動(dòng)履帶作為驅(qū)動(dòng)并且?guī)?dòng)前端從動(dòng)履帶運(yùn)動(dòng)。圖 2.9 越障機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.4 本章小結(jié)本章對(duì)幾種常見越障機(jī)構(gòu)的分析和比較，，簡(jiǎn)單明了的介紹了各個(gè)越障機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，還分析了幾種常見的障礙物，最終確定了越障方案，選擇履帶主從復(fù)合式的越障方案，這種越障方式越障能力強(qiáng)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，很具有實(shí)用性，下一步就應(yīng)該確定具體的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算。 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙11第 3 章 主動(dòng)適形越障機(jī)器人的設(shè)計(jì)3.1 越障機(jī)器人總體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)結(jié)合第 2 章的分析，設(shè)計(jì)出了圖 3.1 的越障機(jī)器人總體方案，其采用帶傳動(dòng)的方式。1 與 15 采用帶連接，6 與 7 采用帶連接，16 與 18 采用帶連接，8 與 9采用帶連接。16 和 15、7 和 8 是連在一起的，他們以軸承的形式連在軸上作從動(dòng)，驅(qū)動(dòng)輪為 1 和 6，驅(qū)動(dòng)輪采用左右分開，這樣可以實(shí)現(xiàn)差動(dòng)轉(zhuǎn)向。越障機(jī)器人通過調(diào)角桿來調(diào)整前從動(dòng)履帶，從而形成支點(diǎn)跨越各個(gè)障礙。備注：1.車輪 1 ， 2.軸 1， 3.電機(jī) 1， 4. 電機(jī) 2， 5.軸 2， 6.車輪 2， 7.車輪 5， 8.車輪6， 9.車輪 7， 10. 電機(jī) 3， 11.軸 3， 12.齒輪 2， 13.齒輪 1， 14.軸承座， 15.車輪 4， 16.車輪 3， 17.調(diào)角桿， 18.車輪 8；圖 3.1 總體結(jié)構(gòu)方案 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙123.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是由步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 1、2、3，傳動(dòng)軸 1、2、3，齒輪 1、齒輪 2 構(gòu)成 [5]，參見圖 3.1。步進(jìn)電機(jī) 1、2 作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，分別與軸 1 和軸 2 相連，他們兩個(gè)保持同步，分別驅(qū)動(dòng)車輪 1 與車輪 2 的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)后端帶的轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)檐囕?3 和車輪4、車輪 5 和車輪 6 分別連在一起，他們以軸承形式安裝在軸上，從而也帶動(dòng)了前端從履帶的轉(zhuǎn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī) 3 通過齒輪 1 驅(qū)動(dòng)齒輪 2，從而調(diào)整調(diào)角桿的角度，從而形成支點(diǎn)，以適應(yīng)不同的障礙。3.3 主要零部件的選擇設(shè)計(jì)3.3.1 軸承的選用考慮到軸承不易制作，在實(shí)際中可以使用標(biāo)準(zhǔn)件用于越障機(jī)器人。軸承在選用時(shí)應(yīng)盡量選用摩擦系數(shù)小的，以減少對(duì)能量的損耗。由表格 3.1，可知深溝球軸承的摩擦系數(shù)適合，所以車輪均采用深溝球軸承。軸承的選用標(biāo)準(zhǔn)參考《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》同濟(jì)大學(xué)出版社第 252 頁(yè)常用滾動(dòng)軸承的基本尺與數(shù)據(jù) [6]，選用合適的深溝球軸承 C6201，最小直徑為 12mm，最大外徑為 32mm 厚度為10mm。表 3.1 摩擦系數(shù)表對(duì)軸承的校核與計(jì)算如下：1) 計(jì)算各軸承所受徑向力軸承類型 摩擦系數(shù)深溝球軸承 0.002角接觸球軸承 0.003調(diào)心球軸承 0.003圓柱滾子軸承 0.002圓錐滾子軸承 0.008調(diào)心滾子軸承 0.004推力球軸承 0.003 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙13圖 3-7 軸承的受力分析NFp725? NLavr 40142507211 ??????vrpvr 31512?NFLtHr 2960421???r319?Hrvrr 5192021 ?????NFrrr 48622式中：——— 與軸承 1 的間距；1Lr———兩作用點(diǎn)之間的距離。22) 計(jì)算各軸承所受的軸向力NYFrd162.5921???，NFda6715201??da23) 軸承的校核針對(duì)接觸疲勞壽命和靜強(qiáng)度進(jìn)行分析通常應(yīng)用于軸承校核，本文也從這兩個(gè)方面進(jìn)行計(jì)算。由于工作過程中難免存在震動(dòng)和沖擊，軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算式為：Yrd.482? 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙14Fr??=??其中：Fr、P 、f 分別表示的是軸承徑向載荷、軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷、動(dòng)載荷系數(shù)， =1.0 的情況是在平穩(wěn)或小沖擊時(shí)取得。軸承的使用壽命計(jì)算：?? ???=10660??[????]3上式中：n、 、P、C 分別表示軸承轉(zhuǎn)速、軸承的壽命、軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷、???軸承的基本額定動(dòng)載荷。分別帶入 和 ，計(jì)算得：1P2，小 時(shí)59.4871?hL小 時(shí)56.8972?hL查表 [12]得，在機(jī)械類型為：每日 8h 工作機(jī)械（利用率較高），所以， 和1hL都比正常時(shí)間高，故軸承全都滿足設(shè)計(jì)需要和安全要求。2h3.3.2 步進(jìn)電機(jī)的選用越障機(jī)器人采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，根據(jù)選擇的軸承，可以初步將車輪的尺寸確定，其尺寸為內(nèi)徑為 d=32mm，外徑為 D=50mm，寬度為 h=30mm，對(duì)整個(gè)越障機(jī)器人的質(zhì)量估算 [7]，有:公式 (3-1)???hd41vm2）（車 輪 ??D為車輪材料(硬質(zhì)塑料 pvc）的密度， ；? 33/108.mkg??帶入以上數(shù)據(jù)通過公式計(jì)算得： ，小車總共有 8 個(gè)輪子，則車 輪。kg32.084.??總m越障機(jī)器人底座板設(shè)計(jì)為 240mm×200mm×10mm，軸承座可以看成是80mm×60mm×10mm，前車軸為底面圓半徑為 6mm，高為 320mm，后車軸底面圓半徑為 6mm，高為 150mm，這些部件都采用輕質(zhì)鋁合金， ，3705c/g8.2?鋁?則這些部件總質(zhì)量為： 公式（3-m8?????后 車 軸前 車 軸軸 承 座底 座 板mM2）將以上數(shù)據(jù)帶入公式中可得， 。通過這些數(shù)據(jù)的計(jì)算，越障機(jī)器kg6.2?人總體的質(zhì)量估算為 ，接下來選取步進(jìn)電機(jī)。通過查取車輪材料的摩擦kg41系數(shù)，其動(dòng)摩擦系數(shù) u=0.4,則轉(zhuǎn)矩:公式 (3-3)mNDumTf ?????4.025.894.02該越障機(jī)器人采用左右后輪兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)，則每個(gè)電機(jī)至少提供的扭矩為：公式 (3-4)Tf ??.02根據(jù)需要提供的最小扭矩，通過查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [8]，選擇如下的表 3.2 的步 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙15進(jìn)電機(jī)，這樣就有了足夠的驅(qū)動(dòng)力。 表 3.2 步進(jìn)電機(jī)參數(shù)電機(jī)型號(hào) 類型 電流 輸出力矩 重量 驅(qū)動(dòng)器57BYG250B 兩相 3A 1.2N.M 0.65kg TB66003.3.3 軸的設(shè)計(jì)越障機(jī)器人的設(shè)計(jì)方案中包括三根軸，后車輪軸軸 1、軸 2、前軸 3，依據(jù)3.3.1 選用的軸承，這 3 根軸的最大直徑應(yīng)該為 12mm，材料都選用 45 鋼 [9]。因?yàn)樵秸蠙C(jī)器人的這幾根軸承受的扭矩的較小，45 鋼的強(qiáng)度已經(jīng)完全夠用，不再對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核。軸與車輪的裝配采用過盈配合，因?yàn)樗芰?pvc 具有一定的塑性，裝配起來較為輕松，軸和軸承裝配為過盈配合，采用熱處理的方式。軸 1、軸 2 的尺寸見圖 3.3：圖 3.3 軸 1 設(shè)計(jì)軸 3 的尺寸見圖 3.4：圖 3.4 軸 3 的設(shè)計(jì)對(duì)軸承校核如下，受力分析:計(jì)算齒輪傳動(dòng)作用在軸上的壓軸力NFKep72405.1689???———有效圓周力，N；e 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙16———壓軸力系數(shù)，對(duì)于垂直傳動(dòng)。FpK， ， P=60W ，05.1?NPe690??sm087.??對(duì)軸進(jìn)行受力分析圖 3-2 軸垂直面受力圖 3-3 軸水平面受力分析由前面可知， ，NFp724?e6901) 水平面支反力的計(jì)算， 0??BCHABeL42???HCF， C39Ce312) 垂直面支反力的計(jì)算， ?VCABpF0072VC， NVC45?NVpB9?3) 矩計(jì)算軸的彎mLMVCAI ??13456 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙17mNFLMHCAHI ????203986VBV752HAH ?122211 0398????VmNMH ??1647522危險(xiǎn)截面通常是承受扭矩的截面和最大轉(zhuǎn)矩的，因此必需對(duì)該截面進(jìn)行校核。有的時(shí)候也對(duì)其他危險(xiǎn)截面，如彎矩不是最大的但軸徑較小的截面，進(jìn)行強(qiáng)度的校核。取 ； （實(shí)心圓軸）。7.0???MPadTc 1314.0)627(2951.)(332 ?????因 45 鋼的 ，所以 A 處軸徑安全。MPa8][?3.3.4 軸承座的設(shè)計(jì)根據(jù)選的軸承和軸的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出了如圖 3.5 的軸承座，其厚度為 10mm，銷釘孔的直徑為 ，軸承和軸承座裝配為過盈配合，采用熱處理的方式。5?圖 3.5 軸承座3.3.5 齒輪的設(shè)計(jì)選用 根據(jù)設(shè)計(jì)需要，設(shè)計(jì)齒輪 1 與齒輪 2 的傳動(dòng)比 i=2，選用直齒圓柱齒輪，材料為鍛鋼。當(dāng)齒輪傳遞動(dòng)力時(shí)，模數(shù)需要大于等于 2，如果只是傳動(dòng)的話，可以選擇較小的，所以根據(jù)《機(jī)械原理》第 202 頁(yè)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表（圖 3.3）確定齒輪 1、 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙18齒輪 2 的模數(shù)都為 2[10]。調(diào)角桿的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)精度要求高，所以齒數(shù)越多越好，標(biāo)準(zhǔn)齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)為 17，所以我們選用齒輪 1 齒數(shù)為 20，齒輪 2 齒數(shù)為40。齒輪 1 和齒輪 2 的總齒數(shù)為 60,壓力角采用標(biāo)準(zhǔn)值為 。o20??表 3.3 標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表（GB/T 1357-2008)根據(jù)《機(jī)械原理》第 202-203 頁(yè) [10]齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可計(jì)算出齒輪 1、齒輪 2 的參數(shù)如下：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T1356-2001 中規(guī)定 ，)1(ha*齒 定 高 系 數(shù)?已知 m=2 ，則： （ 頂 隙 系 數(shù) ）0.25c*?齒輪 1： =20，直徑 =m =40mm； 公式（3-5）齒頂圓直徑 =44mm； 公式（3-mhzdaa)2+(=*16）齒根圓直徑 =35mm； 公式（3-caf1???7）齒頂高 =2mm； 公式（3-ha*8）齒根高 =2.5mm； 公式（3-mcaf)+(=*9） 齒輪 2： =40，直徑 =m =80mm齒頂圓直徑 =82mm ；hzdaa)2(*??齒根圓直徑 =75mm；cf ??齒頂高 =2mm；ha*齒根高 =2.5mmf)+(=齒寬的確定：由公式 得： 公式（3-10~5?mb?10）齒輪 1 齒寬： =6×2=12mm)6(1m1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10第一系列 12 16 20 25 32 40 501.125 1.375 1.75 2.25 2.75 3.5 4.5 5.5 6.5 7 9第二系列 11 14 18 22 28 35 45 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙19齒輪 2 與齒輪 1 的中心距 a=m(z1+z2)/2=60mm 公式（3-11）對(duì)于一般的嚙合齒輪，為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位時(shí)從而導(dǎo)致嚙合齒寬的減小而增大輪齒的載荷，在設(shè)計(jì)上應(yīng)該讓主動(dòng)輪比從動(dòng)輪齒寬大（3～5mm）。所以齒輪 2 的齒寬為 =10mm。2b選取完成后對(duì)其兩個(gè)齒輪校核，兩個(gè)齒輪的才材料都為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 ；240?HB選取兩個(gè)齒輪的齒數(shù)： ，傳動(dòng)比為 2；40,21?Z由齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，試計(jì)算：；3211 )(HEdtt ZuTk?????確定上式內(nèi)的各參數(shù)：選取載荷系數(shù) ；.?tk齒輪 1 傳遞的轉(zhuǎn)矩 mNnPT ????86.13426095/95011齒寬系數(shù)為 1，區(qū)域系數(shù) ZH= 2.5，由表 [10]10-6 查得使用該材料的彈性影響系數(shù)為 ZE=189.8MPa， ；??d由 [10]圖 10-25D 查得齒輪 1 的接觸疲勞極限 =600MPa，齒輪 2 的接觸疲1limH勞極限 =600MPa。2limH計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：= =1160NjLnh?)0382(4??82.其中 、J 、 分別表示齒輪的轉(zhuǎn)速（單位為 r/min）、齒輪轉(zhuǎn)一周相同齒面嚙合過的次數(shù)、齒輪的工作壽命（單位為 h）。812./?i接觸疲勞壽命系數(shù) ， ；90HNK95.02HN選取整個(gè)裝置的失效率是 1%，穩(wěn)定系數(shù) S=1，，MPas46.][1lim1 ????HN523092li2所以接觸疲勞許用應(yīng)力為：PaH53][2??齒輪 1 轉(zhuǎn)速的計(jì)算：齒輪 1 的轉(zhuǎn)速就是電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，機(jī)動(dòng)門要求速率較低，在這里我們?nèi)‰? 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙20機(jī)主軸的速度為 42r/min 。由上面分析可以得到分度圓的直徑32112. ???????????HEdtt ZuTkd?= 325318904.. ??????=32.44計(jì)算圓周速度 V：106??ndt?= 42.3=0.071m/s計(jì)算齒寬 b mdt 4.32.1????計(jì)算齒寬與齒高之比 ：h模數(shù) zdmtt 62.104.31?mht 5.3.52.??896.3b計(jì)算載荷系數(shù)：由上面計(jì)算得 V = 0.071m/s ，7 級(jí)精度，由查 [11]圖 10-8 得： ；05.1?vk直齒輪，假設(shè) 。NbKFA/10/?由 [11]表 10—3 查得 ；由表 [11]10-2 查得使用系數(shù) ；由表2.??Hk AK[11]10-4 運(yùn)用插值求得 7 級(jí)精度、齒輪 1 選擇支承非對(duì)稱放置 ；415.??H，，由查表 [11]10-3 得到。21.4?hb415.??HK故載荷系數(shù) 按實(shí)際的載荷系數(shù)7829.145.20.????HVAK校正所算得的分度圓直徑，由式（10—10a）得 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙21mkdt 35..178294.31 ???計(jì)算模數(shù) ： m，這里取z7.201 2由式（10—5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為312????????FsdYzKTm??確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值：由 [11]圖 10—20c 查得齒輪 1 的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ；齒輪 2 的MPaFE501??；MPaFE3801??由 [11]圖 10—18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ，9.1FNK9.2N計(jì)算彎曲疲勞許應(yīng)力：取彎曲疲勞安全系數(shù) S = 1.4，有式（10—12）得：??MPaKFENF 4.321.509121 ????8672計(jì)算載荷系數(shù) 01.352.10??????FVAK查取齒形系數(shù)，由 [11]表 10—5 查得 ， ；41.2FaY8.2FaY查取應(yīng)力校正系數(shù)，由 [12]表 10—5 查得 ， ；68.1?Sa 76.12?Sa計(jì)算齒輪 1，齒輪 2 的 并加以比較][FSY??，??015.4.36812??FSaY?7..572?FSa由計(jì)算結(jié)果可以看出，齒輪 2 的數(shù)值較大。 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙22設(shè)計(jì)計(jì)算 65.1057.2946.01.37123 4????m通過校核結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，齒輪表面的接觸疲勞超過了齒根的彎曲強(qiáng)度的模數(shù)。因?yàn)槌休d能力決定了齒輪模數(shù)，而承載能力又被齒面接觸強(qiáng)度決定，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，因此可以取有齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m=2，齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù)可以滿足強(qiáng)度需求。3.4 本章小結(jié)本章主要介紹了越障機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和主要零部件的選用設(shè)計(jì)，通過查閱資料、參數(shù)計(jì)算和畫 CAD 圖設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出主動(dòng)適形越障機(jī)器人，下一步對(duì)已設(shè)計(jì)好的參數(shù)和零件進(jìn)行驗(yàn)證，通過繪圖驗(yàn)證從而確定方案的可行性。 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙23第 4 章 主動(dòng)適形越障機(jī)器人的設(shè)計(jì)驗(yàn)證當(dāng)越障機(jī)器人的主要部件尺寸參數(shù)確定后,開始用 SolidWorks2012 與 Creo2.0三維設(shè)計(jì)軟件對(duì)越障機(jī)器人主要零部件進(jìn)行 1：1 三維建模驗(yàn)證，驗(yàn)證其尺寸合理性。當(dāng)零部件三維建模驗(yàn)證完成后，對(duì)越障機(jī)器人進(jìn)行裝配，再次驗(yàn)證尺寸設(shè)計(jì)合理性。4.1 齒輪的三維建模SolidWorks2012 有著強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)庫(kù)，在齒輪、軸承、螺釘、釘銷等標(biāo)準(zhǔn)件尺寸參數(shù)確定的情況下，利用 SolidWorks2012 的標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)庫(kù)可以很快的完成標(biāo)準(zhǔn)零件的建模，只用在相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件之間輸入尺寸參數(shù)，SolidWorks2012 就會(huì)生成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)零件 [11]。首先啟動(dòng) SolidWorks2012 界面，單擊菜單選項(xiàng)【新建 】（見圖 4-1）圖 4-1 新建零件界面圖 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙24然后單擊【零件】，確定。再打開標(biāo)準(zhǔn)齒輪生成插件齒輪設(shè)計(jì) GearTrax2012,參見圖 4-2。圖 4-2 GearTrax2012 界面在節(jié)距數(shù)據(jù)中選取模數(shù)節(jié)距，模數(shù)選取為 2，大齒輪齒數(shù)中輸入 40，小齒輪齒數(shù)中輸入 20，齒面寬度中輸入 7mm，然后單擊創(chuàng)建，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)生成如下，見圖 4-3： 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙25圖 4.3 齒輪 2 的初步建立在單擊齒輪的一個(gè)面，單擊右鍵選擇【正視于】，再在功能菜單欄中選擇【草圖】，在齒輪面中心繪制一個(gè)直徑 12mm 的圓，用于軸承的配合孔。在該圓周圍繪制 3 個(gè)直徑 5mm 的圓，作為定位孔，如圖 4-4。 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙26圖 4.4 齒輪 2 的三維建模通過相同的方式可以得到齒輪 1，如圖 4.5。 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙27圖 4.5 齒輪 1 的建模4.2 軸 的三維建模Creo2.0 相對(duì)與 solidworks 在繪制簡(jiǎn)單三維圖方面有著更簡(jiǎn)潔的操作，所以越障機(jī)器人的三維建模我們使用 Creo2.0.所選用的前車軸（參見圖 4.6）、后車軸（參見圖 4.7）、參照設(shè)計(jì)的尺寸，分別進(jìn)行【拉伸】建模，得到的建模圖形如下：4.6 前車軸 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙28圖 4.7 后車軸4.3 軸承座的三維建模軸承座起到固定和支撐軸承的作用，確定了車輪尺寸、軸的長(zhǎng)度及軸承標(biāo)準(zhǔn)之后，軸承座的尺寸高低對(duì)越障機(jī)器人的的運(yùn)動(dòng)不影響，為了方便越障機(jī)器人的三維建模設(shè)計(jì)，所以 9 個(gè)軸承基臺(tái)規(guī)格尺寸要一致，厚度為 10mm。軸承座的草圖如圖 4.8，然后對(duì)其拉伸，設(shè)置寬度為 10mm，然后再進(jìn)行孔選項(xiàng)，最后得到了圖 4.9。4.8 軸承座草繪圖 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙29圖 4.9 軸承座的三維建模4.4 固定套的三維建模為了齒輪與軸、車輪與軸更好的固定連接，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下的固定套，因?yàn)辇X輪 1 和齒輪 2 的大小不同，其固定套的大小也不同。后車輪與軸也采用固定套的連接。我們以大齒輪和軸的連接為例，對(duì)其進(jìn)行草繪（圖 4.10），然后添加中心線旋轉(zhuǎn)，完成后對(duì)其進(jìn)行孔選項(xiàng)和陣列，完成后如圖 4.11。 圖 4.10 固定套草圖 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙30圖 4.11 固定套的三維建模4.5 車輪的三維建模根據(jù)設(shè)計(jì)前車輪與后車輪是不一樣的，因此我們分開建立三維立體圖。我們先對(duì)前車輪進(jìn)行三維建模，對(duì)其進(jìn)行草繪（圖 4.12），然后對(duì)其旋轉(zhuǎn)，完成后在執(zhí)行草繪命令，選擇拉伸，最終得到圖 4.13。圖 4.12 前車輪草繪圖 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙31圖 4.13 前車輪三維建模后車輪的三維建模跟上邊一樣，這里就不再講述，建模完成后如圖 4.14。圖 4.14 后車輪的三維建模 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙324.6 主動(dòng)適形越障機(jī)器人的尺寸裝配驗(yàn)證在 Creo2.0 的界面下，裝配具有很好操作性，具有操作簡(jiǎn)單、易學(xué)、易用，方便靈活的特點(diǎn)。在完成約束下，能根據(jù)用戶的設(shè)計(jì)樣式進(jìn)行裝配，完成越障機(jī)器人的三維建模 [12]。在建立了越障機(jī)器人的主要零部件模型后，開始進(jìn)入裝配環(huán)節(jié)。打開Creo2.0 界面，單擊新建，類型選擇裝配（圖 4.15），按照由下到上，先左后右的原則裝配。裝配我們分部進(jìn)行，主要分為齒輪 2 與前車軸的裝配、后車輪與后車軸的裝配、齒輪 1 與電機(jī)的裝配、軸承座與軸承的裝配，最后再與底座裝配，完成越障機(jī)器人的總裝配。圖 4.15 裝配界面開始裝配，開始齒輪 2 與前車軸的裝配，選取齒輪 2 零件，然后選取固定套零件，選取這兩個(gè)的中心線，約束選為重合，選擇齒輪與固定套連接孔的中心線，約束選為重合，這時(shí) 6 個(gè)連接孔都能重合對(duì)齊，選取兩個(gè)相對(duì)面重合，再用銷釘連接，說明齒輪 2 與固定套連接孔的設(shè)計(jì)尺寸定位是正確的。選取軸零件的中心線與齒輪的孔中心線，約束為重合，再選取軸上連接孔的中心線與固定套連接孔中心線，約束選為重合，這時(shí)齒輪 2 與前車軸裝配到一起，說明前車軸與齒輪 2的裝配尺寸是正確的，用銷釘連接，如圖 4.16 所示。 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙33圖 4.16 前車軸與齒輪 2 的裝配通過齒輪 2 與前車軸的裝配，說明了軸與齒輪的裝配尺寸設(shè)計(jì)是合理的。進(jìn)行后車輪與后車軸的裝配，選擇車輪固定套與后車輪的中心線，約束選為重合，選擇固定套與車輪連接孔的中心線，約束為重合，這時(shí) 6 個(gè)孔能完全重合，說明后車輪與固定套的配合尺寸是合理的。選取后車軸與后車輪的中心線，約束為重合，選取定位孔的中心線重合，這時(shí)后車輪與后車軸完全配合，說明后車軸與后車輪的裝配尺寸設(shè)計(jì)是合理的，裝配完成后如圖 4.17 所示。圖 4.17 后車輪與后車軸的裝配 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙34通過后車輪與后車軸的裝配，說明了后車輪與后車軸的裝配尺寸設(shè)計(jì)是合理的。軸承座與軸承的裝配，先選取中心線進(jìn)行重合約束，在進(jìn)行面重合約束，說明軸承座的尺寸設(shè)計(jì)是合理的，能與標(biāo)準(zhǔn)的軸承完全配合，裝配完成后如圖4.18。圖 4.18 軸承座與軸承的裝配通過軸承座與軸承的裝配說明了軸承座的尺寸設(shè)計(jì)是合理的。進(jìn)行電機(jī)軸與齒輪 1 的裝配，選取齒輪 1 零件，然后選取固定套零件，選取這兩個(gè)的中心線，約束選為重合，選擇齒輪 1 與固定套連接孔的中心線，約束選為重合，這時(shí) 6 個(gè)連接孔都能重合對(duì)齊，選取兩個(gè)相對(duì)面重合，再用銷釘連接，說明齒輪 1 與固定套連接孔的設(shè)計(jì)尺寸定位是正確的。選取電機(jī)軸零件的中心線與齒輪 1 的孔中心線，約束為重合，再選取軸上連接孔的中心線與固定套連接孔中心線，約束選為重合，這時(shí)齒輪 1 與電機(jī)軸緊密裝配到一起，說明后車軸與齒輪 1 的裝配尺寸是正確的，用銷釘連接，裝配完成后如圖 4.19。 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙35圖 4.19 齒輪 1 與電機(jī)軸的裝配通過對(duì)齒輪 1 與電機(jī)軸的裝配，說明電機(jī)軸和固定套的尺寸設(shè)計(jì)是合理的。從動(dòng)輪與調(diào)角桿的裝配，選取調(diào)角桿的車軸中線與從動(dòng)輪中心線，約束選為重合，再選取從動(dòng)輪車輪面與調(diào)角板間距約束，這時(shí)從動(dòng)輪與軸緊密裝配到一起，說明調(diào)角板的尺寸設(shè)計(jì)是合理的，裝配完成后如圖 4.20。圖 4.20 調(diào)角桿與從動(dòng)履帶輪的裝配通過調(diào)角桿與車輪的裝配說明調(diào)角桿的尺寸設(shè)計(jì)是合理的。圖 4.21 前車輪與軸承的裝配主要分部件裝配