買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 1 - 摘 要 校園垃圾拾撿機構是為了保持校園環(huán)境清潔而設計的一種由抓取機構固定在行走機構上構成的一類的小車機器人的專門工作機構。 校園垃圾拾撿機構是一輛采用直流伺服電機驅動的四輪平面移動小車，該機構采用前輪轉向后輪驅動，車上裝有攝像頭，超聲波傳感器和碰撞傳感器等，用以控制校園垃圾拾撿機構行走機構而躲避障礙物，通過識別廢紙、果皮、塑料等垃圾通過控制抓取機構拾撿垃圾放置于垃圾箱內。 關鍵詞 : 行走機構；校園垃圾拾撿機構；機器人 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 2 - up on is a of a in to by on of a of up on is an C to is up on to by up in by up 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 3 - 目 錄 1 緒論 . - 4 - 移動機器人概述 . - 4 - 課題研究意義 . - 4 - 2 校園垃圾拾撿 機構 總原理 . - 5 - 3 校園 垃圾拾撿 機構行走機構 設計與計算 . - 6 - 行走機構 的工作原理 . - 6 - 方案設計 . - 7 - 電動機選型 . - 8 - 設計鏈傳動 . - 9 - 鏈輪的設計及計算 . - 11 - 軸的設計及計算 . - 12 - 機架支腳端蓋設計 . - 16 - 軸承選擇 . - 16 - 聯(lián)軸器的選擇 . - 17 - 速器的選擇 . - 17 - 向梯形設計鍵的選用與校核 . - 17 - 的選用與校核 . - 21 - 緊固件選型 . - 21 - 松裝置 . - 22 - 封件選擇 . - 22 - . - 23 - 4 總結 . - 24 - 參考文獻 . - 24 - 致 謝 . - 26 - 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 4 - 1 緒論 移動機器人概述 校園撿拾垃圾移動機器人是用智能化控制技術，在校園環(huán)境下機器人系統(tǒng)的自主運動、規(guī)劃和控制機構的執(zhí)行。平臺小車的移 動用來擴展抓取機構的工作空間，使機抓取機構能以更合適的姿態(tài)抓取垃圾，同時校園撿拾垃圾移動機器人中的抓取機構的加入也極大提高了移動機器人的性能。 課題研究意義 把校園撿拾垃圾移動機器人抓取機構安裝在移動平臺上，這種把抓取機構安裝在行走機構的移動平臺上的方法使抓取機構擁有很大的操作工作空間。并同時小車具有移動和操作功能，這樣使它好于一般的機器人和傳統(tǒng)機械手。因此，研究這類機構的控制問題有十分重要的理論價值和實踐意義。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 5 - 2 校園垃圾拾撿機構總原理 機構總原 理圖 圖 機構總原理 撿拾垃圾機構的操控過程 校園撿拾垃圾機構工作時，啟動遙控控制按鈕，點動小車的開關按鈕，把電源接通，校園撿拾垃圾機構行至校園內的工作區(qū)域，啟動小車操作自動化控制按鈕，這時機器進入自主運動運動狀態(tài)。 校園撿拾垃圾機構 通過視覺傳感器 攝像頭傳達垃圾所在位置：當在抓取機構所能抓取的范圍內沒有發(fā)現(xiàn)有垃圾時，小車后輪驅動電機啟動小車向前行進，尋找垃圾，直至發(fā)現(xiàn)在其范圍內發(fā)現(xiàn)垃圾時，驅動電機關閉小車停止移動，然后啟動抓取機構控制系統(tǒng)，抓取機構通過傳感器調整抓取機構位置使爪子對 準垃圾，爪子閉合抓取垃圾，機械手隨轉臺向垃圾箱方向轉動，轉到垃圾箱上方觸碰到一行程開關，將垃圾放入垃圾箱內，隨后機械手隨轉臺轉回到自由初始狀態(tài)。小車繼續(xù)行進尋找垃圾目標。 校園撿拾垃圾機構 在工作過程中，通過周圍裝有的傳感器發(fā)現(xiàn)有障礙物時，轉向電機啟動，控制機構轉向，避開障礙物。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 6 - 3 校園撿拾垃圾機構行走機構設計與計算 行走機構的工作原理 行走機構是采用傳感器技術自動控制小車的向前行進（后退）和轉向的一種全自動化的移動平臺。校園撿拾垃圾機構通過攝像頭 視覺傳感器，傳達垃圾位置信息，進 而控制小車的前進與否及轉向。 (1)行走機構移動平臺圖 圖 走機構 （ 2）行走機構向前前后移動 校園撿拾垃圾機通過視覺傳感器傳達垃圾位置：當在機械手所能達到的范圍內沒有發(fā)現(xiàn)有垃圾時，機器人繼續(xù)向前行進，尋找目標，直至發(fā)現(xiàn)在其范圍內發(fā)現(xiàn)垃圾時，行走機構停止移動，啟動機械手控制系統(tǒng)，將垃圾拾撿入垃圾箱，之后機構繼續(xù)移動。 （ 3）行走機構轉向 機構在工作過程中，小車體上方裝有傳感器，當發(fā)現(xiàn)有障礙物時，控制轉向電機啟動，進而控制校園 撿拾垃圾機構轉向。從而使小車避開障礙物。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 7 - 小車轉向原理如下圖： 方案設計 （ 1）后輪驅動，前輪轉向（ ） （ 2）前輪驅動，前輪轉向 （ 3）四輪驅動，四輪轉向 最終采用方案（ 1）進行設計 后輪驅動原理（如下圖） 后輪驅動路線： 鏈 傳 動 鍵 聯(lián) 接電 動 機 啟 動 后 驅 動 軸 轉 動 車 輪 轉 動移 動 平 臺 后 輪 驅 動圖 輪驅動圖 圖 向梯形 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 8 - 前輪轉向原理（如下圖） 前輪轉向路線： 聯(lián) 軸 器 聯(lián) 軸 器 鍵 聯(lián) 接電 動 機 啟 動 （ 停 止 ） 減 速 器 前 輪 轉 向 軸 車 輪移 動 平 臺 前 輪 轉 輪轉向圖 動機選型 選取為 列的直流電動機。 額定功率 P=定電壓 220v 額定轉速 450r/動機 , 圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 9 - 電機安裝尺寸： 設計鏈傳動 圖 鏈輪轉速分別為： 小鏈輪：1 4 5 0 / m 鏈輪： 2 1 5 0 / m 心距 00 選擇鏈輪齒數 傳動比 12/ 4 5 0 / 1 5 0 3i n n 31221 因為齒數一般大于等于 17。所以取小鏈輪齒數 1Z 21, 大鏈輪齒數2 63Z 確定鏈節(jié)數 定中心距 a=25p 機座號 安裝尺寸 A K G R S n 22 200 3 0 15 2 D H F N M 205 8+ 65 外形尺寸 p b1 b2 h 00 194 158 37 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 10 - 250 6 826 123 21 鏈節(jié)數一般取偶數 94確定鏈條節(jié)距 按小鏈輪轉速估 計工作點落在線頂點左側 表 工作情況系數： 小齒輪齒數系數 鏈長系數 所以采用單排鏈， 由表查得單排系數，得到工作條件下的傳動功率為 0 1 . 6 8 k K根據計算得到的齒輪的轉速和功率，由圖 擇滾子鏈型號為 08A，其節(jié)距為P= 確定鏈長 L 和中心距 鏈長： 1 1000 f 中心距：2212 1 2 2 1842 22 Z 計算得 a=心距減少量 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4 0 . 6 3 8 1 . 2 7 6a a m m 實際中心距 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 11 - 3 1 7 . 6 3 1 8 . 2 6 3 1 8 3 0 0a a a m ma m m m m 驗算速度 11 1 . 7 3 2 5 /6 0 1 0 0 0n z pu m s與 假 設 相 作用于在軸上的軸力 1 . 2工 作 平 衡 取 壓 力 系 數 1 0 0 0 6 3 4 . 9 2工 作 拉 力 7 6 1 . 9 0 F N軸 上 壓 力 設計結果 滾子型號 08A 1 94 輪齒數 1 21Z 2 63Z 中心距 a=318 6 1 . 9 0 壓 力 輪的設計及計算 由以下公式： 分度圓直徑180d d 齒根圓直徑 d d（ 大齒根距離：偶數齒 數齒 90c o d 齒根最大距離： 180( 1 ) 0 . 8Hd t c tg z 齒頂圓直徑 180( 0 . 5 4 )ad t c tg z買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 12 - （ 1）小鏈輪：齒數： 21 分度圓直徑 d=85 24頂圓直徑 1 齒根圓直徑 71大齒根距離 6 48 齒根最大距離 0構形式：實心式 材料： 40 熱處理：淬火回火 40 2）大鏈輪：鏈輪齒數： 63 分度圓直徑 d=255 02頂圓直徑 262 齒根圓直徑 46 51大齒根距離 46 43 齒根最大距離 41構形式：實心式 材料： 40 熱 處理：淬火回火 40的設計及計算 選擇軸的材料及熱處理 由于小車的驅動軸傳遞的功率不是很大，故選擇常用材料 45鋼 ,調質處理 . 初估軸徑 軸承選?。狠S主要受徑向力的作用，可選用軸承為深溝球軸承 6406,根據軸承確定各軸安裝軸承的直徑為 :00 結構設計 確定軸直徑：初步估計軸后，軸可安裝順序的一部分，從中間開始，以確定直徑。的軸部分安裝了一個大鏈輪，因此為 402段裝軸承 6406，為了便于安裝，取 2段為 30端用軸肩固定 ，計算得軸肩的高度為 5 3段為 20段與車輪用鍵聯(lián)接，取直徑 14 各軸段長度的確定：軸段 1的長度取 502為軸承 6406寬度和軸承到支撐腳內壁的距離加上支撐腳內壁之間的距離段取為 253 段的長度按軸肩寬度公式計算 04段： 5 軸上零件的周向固定 為了保證良好的對中性。與軸承內圈配合軸均選用 H7/l 鏈輪與軸采用 A 型普通平鍵聯(lián)接，為鍵 1096 2003鍵 6*6*18 軸上倒角與圓角 了確保對軸承內 環(huán) 6406定位肩的端面的端面，根據推薦的軸承的使用說明書，取肩圓角半徑為 1他肩圓角半徑是 2 毫米。根據標準 軸兩端被倒角 1* 45。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 13 - 軸的校核 圖 軸的校核圖 （ 1） 判斷危險截面 顯然 , （ 2）軸的彎扭合成強度校核 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 14 - 初步估計校園撿拾垃圾機器人的總質量為 150 =375N F/2=y=l=375*2x y = 3 4 2 . 8 5M M M 2 2 2 2 3= / = 4 0 . 5 3 4 2 . 8 5 / ( / 3 2 ) / 1 . 5 D =236可以得到 3 63 2 * 3 4 5* 2 3 6 * 1 0D =處軸的直徑為 40足要求。 架支腳端蓋設計 機架支腳端蓋都采用鑄鐵，鑄鐵機架能適應結構形狀比較復雜的情況，有非常好的吸振性能和機加工性能。由于小車結構小，重量輕，所以采用整體式車 架。 機架支腳端蓋都采用 1） 后支腳 圖 （ 2）前支腳 圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 15 - （ 3）端蓋 圖 承選擇 1 軸承選型 （ 1）后輪 采用軸承受很小的軸向應力作用，主要受徑向力作用，且徑向力作用不大時，選取深溝球軸承系列， 6406。結構參數見下表 （ 2）前輪受兩方面的力的作用，所以選用圓錐滾子軸承， 30307。結構參數見下表 d 215軸承的軸向緊固方式 采用端蓋緊固軸承外圈和軸肩緊固軸承內圈。 承的安裝形式 除輪轂軸承外， 軸承均是成對出現(xiàn)的，均采用背對背方式安裝定位。如下圖： 軸承代號 尺寸（ d D B 6406 30 90 23 軸承代號 基本尺寸 mm d D T B C a 30307 35 80 1 18 17 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 16 - 聯(lián)軸器的選擇 K 由 擇聯(lián)軸器的型號與尺寸 T n /和 150 / m 再加上電動機和減速齒輪減速器輸出軸與前輪轉向傳動聯(lián)軸器的輸出軸用于聯(lián)接連接。選取 凸緣聯(lián)軸器 ,選用 82 5 8 4 3 8 63 0 8 2426 5 8 4 3 8 61 8 4 2 G 分 別 為 軸 器 器凸緣聯(lián)軸器的參數如下所示： (1) 額定轉矩6 許用轉速 n=7200r/孔直徑 d=18 軸孔長度 L=301=80 D=64 螺栓 4量 : 轉動慣量 (2) 額定轉矩00 許用轉速 n=5200r/孔直徑 d=30 軸孔長度 L=60文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 17 - 10 D=90 螺栓 24量 : 轉動慣量 形結構，技術參數如下表 速器的選擇 選用型號為 其外形如下： 構尺寸如下表： 向梯形設計 轉向連桿梯形用來保證在小車轉彎時，前輪輪子都盡可能繞一個瞬時轉向中心，在尺寸 型號 a 2 2 h H H1 d3 l1 3 146 140 115 120 160 160 221 8 18j6 b1 1 d2 l2 b2 2 4 質量（不含油） 18 308 8 33 136 86 65 17 圖 速器 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 18 - 不同的圓周上做無滑動的純滾動。常用的轉向梯形有整體是和斷開式兩種，本設計采用的是整體式轉向梯形。 要確定兩個參數：一是梯形底角 ；二是梯形臂長 m。兩個梯形臂延長線的交點 T，通常在距后軸 2/3L 附近，所以，可按照下式初選梯形底角 34 形臂的長度 m，可以參考現(xiàn)有汽車梯形臂長度與主銷中心距 K 的比值的統(tǒng)計數據來進行初選，一般 m 的范圍如下： m=（ K 初選了 和 m 后，還需要校核這個梯形是否能滿足要求，可以用作圖法進行校核。如下圖 如圖所示， A， B 是的交點延伸的主銷的中心線與地面的點， 平行于縱向軸線的兩條直線，相交于后軸，分別， C， D 點， E 是縱軸交點 接乳油，線任取一點點樓這一個， 符合，外眼角 要求。 證明如下： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 19 - 過 F 作 垂線，與 與 G。設0o t =c o t =2c o t c o t i=22 2c o t c o t i= =B G B E E F A E E G B E E F G F F E A L L由 于 相 似 于 ， 所 以（外輪轉角）；i=（內輪轉角），則 0o t =c o t =2c o t c o t i =22 2c o t c o t i = =B G B E E F A E E G B E E F G F F E A L L由 于 相 似 于 ， 所 以因此，直線 輪轉角正確關系的理想特性線。有了這條線，用圖解法來校核就比較方便了。具體做法如下： （ 1）首先按初選轉向梯形臂長 m；按初選底角，畫出中間位置時的轉向梯形圖，所得圖形如下 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 20 - （ 2） 再給出一系列內輪轉角 i，通過作圖求得相對應的外輪轉角0。 （ 3）分別以 A、 B 為原點，把 i 和0畫在圖上，如下圖所示。每對射線有一個交點，把這些交點連接起來，就得到在選定的梯形底角下的實際特性曲線。 轉向梯形連桿機構如下圖所示： 圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 21 - 的選用與校核 鍵的選型 選用平頭普通平鍵（ 1096 6 16 和 1096 7 20 鍵的校核 擠壓強度條件公式 4 B=6 h=6 l=16 d=18 T=14 由軸與鏈輪 聯(lián)軸器的材料選取 110（輕度沖擊載荷） 4 4 1 4 1 0 0 0 3 2 . 4 1 1 1 01 8 6 1 6 a p P M 故滿足擠壓強度條件 同理 4 4 1 4 1 0 0 0 1 3 . 3 3 1 1 03 0 7 2 0 a p P M 滿足擠壓強度條件 緊固件選型 選型見下表 名稱 個數 用途 螺釘 65 35 24 后輪端蓋用的聯(lián)接螺釘 螺栓 15 70 16 底板與電動機底座的緊固聯(lián)接 螺母 6172 2 底板與電動機底座的緊固聯(lián)接 螺栓 20*80 12 支腳與底座的聯(lián)接 螺母 20 24 支腳與底座的聯(lián)接 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 22 - 螺栓 10 60 4 減速器的聯(lián)接螺栓 螺母 10 8 減速器的聯(lián)接螺栓 螺栓 6 35 4 聯(lián)軸器的聯(lián)接螺栓 螺栓 8 35 4 聯(lián)軸器的聯(lián)接螺栓 螺母 聯(lián)軸器的聯(lián)接螺栓 螺母 聯(lián)軸器的聯(lián)接螺栓 螺栓 20 80 2 轉向連桿聯(lián)接螺栓 螺釘 8*12 3 緊定鏈輪的緊定螺釘 螺釘 5*6 3 緊定鏈輪的緊定螺釘 螺母 16 2 鏈輪預緊螺母 螺母 20 2 鏈輪預緊螺母 防松裝置 防松裝置采用雙螺母防松和采用開口銷防松 選用 銷 5 60 鏈輪防松） 雙螺母防松 開口銷防 松 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 23 - 密封件選擇 軸的外表面均采用氈圈密封，材料為半粗羊毛氈。見下表 型號 個數 材料 氈圈 40 半粗羊毛氈 氈圈 40 半粗羊毛氈 氈圈 30 半粗羊毛氈 些標準零件一覽表 型號名稱 個數 型號名稱 個數 氈圈 40 螺釘 5*6 3 氈圈 40 螺釘 8*12 3 氈圈 30 螺栓 20 80 2 銷 5 40 螺母 螺母 20 2 螺母 螺母 16 2 螺栓 8 35 4 螺栓 6 35 4 螺母 10 8 螺栓 10 60 4 螺母 20 24 螺栓 20*80 12 螺母 6172 2 螺栓 15 70 16 螺母 6172 6 螺栓 57820 16 螺釘 65 35 24 82 5 8 4 3 8 63 0 8 2 軸 器 1 426 5 8 4 3 8 61 8 4 2Y L G 器 1 軸承 30307 4 軸承 6405 2 軸承 6406 6 10966 6 16 4 10968 7 20 4 減速器 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 24 - 4 總結 在大學的學習過程，畢業(yè)是我們社會的參與到實際的項目中一個很好的演示文稿的規(guī)劃和建設的一個重要方面。是畢業(yè)四年的學習和提高，并做同樣的研究和開發(fā)工作的總結，必須有嚴謹求實的科學態(tài)度。畢業(yè)設計有一定的學術意義和實用價值，能夠看出解決問題的能力體現(xiàn)的專業(yè)知識和分析。畢業(yè)后的整整兩個月就要結束了，我的大學生活將結束。這是我們大學的最后也是最重要的一個設計階段之中。畢業(yè)，是我們大學的一個試驗已經學會在過去的四年中，它要求我們的大學四年能夠消化所學知識，熟練應用和 要求我們能夠理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)我們的綜合能力解決實際問題和能力。 在兩個月內，我們繼續(xù)學習，不斷積累，并不斷提高。在饒老師的指導的指導下，我們從最初的開題，整體規(guī)劃設計方案開始 ;大小后制定，選擇和各部分的計算，繪制幾個階段裝配圖，零件圖。在本次畢業(yè)設計也讓我們進一步同學關系，給予了我很多的建議和意見，所以在這里我非常感謝幫助我同班同學。畢業(yè)設計，是我們已經了解到在四年內，如果實際測試，知識這四年中我們所學到的專業(yè)知識全面，讓我回顧一下已經幾乎被人遺忘的專業(yè)知識多學習一些實際經驗的機械應用。 通過這樣的設計， 無論是我們的學習能力得到了鍛煉，這是團隊合作的精神，使我們得到了一個很好的鍛煉，這是由我和兩個誰已完成其他學生設計，在整個設計過程中，我們兩個人主動承擔任務，分工，有幾個設計變更和大量理論計算的積極配合，在努力使更多的對完美設