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—————————::..两对足类似双人搭肩是式的行走方式来实现四足机器的步态拟合。是仿生技术以及计算机仿真的精密结果。在这里由于本人专业知识的缺乏以及经验的不足故放弃了这种方案。第二种方案结构简单轻巧,但是其运动明显存在不够稳定的缺点,体积太小难以胜任运载的要求。最后选择了第三种方案来做,其结构明了,原理清楚,运行时结构稳定性显而易见。。本方案中采用了对角线原则,即是对角线上的两条腿通过连接杆连接在一起保持运动一致性。而每一对足的运动轨迹都是有一条弧线和一段直线段组成的。当其中一对足轨迹处于水平线上的时候就处于着地状态,停止不动。同时另一对足相应的处于直线段的上方实现迈足运动。最终通过两队的交替处于直线段及弧线段上实现动物式的四足运动。如下图所示图4运动轨迹本设计通过装在箱体内部的直流减速电机驱动,由于对角线一致原则,若两侧各使用一个电机驱动控制,则可能造成步态的冲突、干涉。故经过考虑使用一台伺服电机即可满足要求,并且这样做结构也显得比较轻巧。:..构连接在一起,因此可以将所有的驱动力都加在一根轴上,其他的轴均是从动轴看,简化设计。具体机理是电机--减速装置--曲柄--摇杆--腿部构件---武汉理工大学毕业论文(设计)————————————————————————————————————————————四足步行实现。,对机构提出了各种各样的运动要求,而能否满足这些要求取决于机构本身的属性。下面就曲柄摇杆机构的特性进行讨论和分析。我们都知道,曲柄存在的条件是:;。若四杆机构中最短杆和最长杆之和大于其他两杆长度之和,则无曲柄存在,两连架杆均为摇杆。若最短杆为机架,则的双曲柄机构;若最短杆的任一相邻的构件为机架,则的曲柄摇杆机构;若取最短杆位机架,则得双摇杆机构。基于以上原则,最短杆与机架相连,并且满足长度关系可得曲柄摇杆机构。,摇杆作变速摆动,而且往复摆动的平均速度是不同的。若将平均速度小的行程作为工作行程(正行程),将平均速度大的行程作为非工作行程(反行程),那么,我们把曲柄摇杆机构这种正、反行程平均速度不等的特性称为急回特性。武汉理工大学毕业论文(设计):..——————————图5曲柄摇杆机构急回特性常用行程速比系数K(摇杆反、正行程平均速度之比)来度量。如图所示,曲柄顺时针匀速转动,摇杆左右摆动(顺时针为正行程,逆时针为反行程)。我们把摇杆处于两极限位置时连杆对应位置所夹的锐角称为极位夹角,用表示。根据行程速比系数的定义有:?存在急回特性的条件是不等于零。?因为是锐角,即小于等于90?,故理论上K可以最大为3。但由于最小传动角的限制,。对一些有急回特性要求的机械,常根据K值按式(2-2)算出角,再确定各杆尺寸。:..;压力角的余角称为传动角,常用表示。武汉理工大学毕业论文(设计)————————————————————————————————————————————曲柄摇杆机构的传动角随曲柄的转动而变。传动角越大则机械效率越高,动力传动中一般要求传动角最小值应大于40?。因此设计曲柄摇杆机构时有必要检验值。那么,最小传动角在什么位置出现呢,分析如下:可以证明:若机架上A、D两点位于C'、连线的同一侧,则当=0?时,最小,有=;:..A、D两点位于C'、连线的两侧,则=180?时的最大(钝角),有=180?-。不难看出,对于曲柄主动的曲柄摇杆机构,最小传动角就是连杆和摇杆所夹的最小锐角。,完成一个循环动作的足部所产生的运动轨迹。若以动物的身体为参考坐标系,则该运动轨迹应为以封闭曲线。而动物在行进的过程中,根据其所需完成的动作可分为支撑于跨越,故将其足部轨武汉理工大学毕业论文(设计)————————————————————————————————————————————迹曲线分为支撑段和跨越段(如图6)。若将足部沿着既定轨迹循环一遍的时间称之为一个周期,那么我们将足部接触地面的时间称为支撑段;反之,若足部在空中运动的时间段称为跨越段。根据生物学上的定义,动物在行进时其腿部花在支撑段的时间要占到一半以上,目的是加强在行进过程中的稳定度。图6足部轨迹:..对于任一步行机器,其足部轨迹曲线是首要考虑的重要条件,因为它直接影响到不行机器对地面的适应能力以及行进时的稳定度。为此,从仿生学的角度给出足部理想轨迹的要求:,以避免产生无效的轨迹曲线;,以避免机构的重心产生起伏;,以提高机构跨越障碍的能力;,以增加机构跨步的前进距离。,最终认识到使用解析法来设计此次毕设来说难度太大,耗费时间太多。在这么短的时间内要完成这种设计只有使用作图法来进行设计工作。在长时间的尝试和作图之后最终的到了满足我需要的四杆机构的尺寸。参考图三上面的标注,尺寸如下:CCCABBBABBBABBMM111**********========武汉理工大学毕业论文(设计)————————————————————————————————————————————CBABBBMM34444314====500mm////AAAA111234====//11==//ccAAAA12413===:..根据上述的传动角的计算方式,当曲柄AB转到机架AD重叠共线和拉直共线两位置时,即出现极值。222222bcda,,(,)500,500,(,),BCD,os,os,:11bc22,500,500222222bcda,,(,)500,500,(,):,BCD,os,os,,500,500:,,,可得最小传动角。当机构运转时,其传动角的大小是变化的,为保证机构传动机构传动良好,设计时通常应该使最:,,40min小传动角。但是在此次设计中,由于传动功率比较小,设计的最小传动角也能够满足使用要求。,,0:在曲柄摇杆机构中,当机构曲柄与连杆在一条直线上,出现了传动角的情况。这是传动力矩为0。因此,机构在此位置是,无论驱动力多大,也不能使曲柄转动,机构的此种位置称为死点位置。对于传动机构来说,机构有死点位置是不利的,应该采取措施使机构顺利通过死点位置。对于连续运转的机器,可以利用从动件的惯性来通过死点位置。而本设计采用两组机构组合起来,使左右两侧的机构的死点位置相互错开,因此本设计能够顺利的通过死点位置。如下图所示的车轮联动机构所示:图7车轮联动消除四点机构武汉理工大学毕业论文(设计)————————————————————————————————————————————:..经过使用作图法作出四杆机构的尺寸与轨迹曲线之后,得到前后腿机构的运动特性。使用的对角线一直原则,经过作图法计算,可以完全证明此次设计左前腿与右后腿轨迹完全一致,左后腿与右前腿轨迹完全一致,能够达到迈步要求左前腿右后腿轨迹线:图8左前腿右后腿步态左后腿与右前腿轨迹线:图10左后腿右前腿步态武汉理工大学毕业论文(设计):..————————————————————————————————————————————,求得主轴每旋转一周,前后跨距为875mm,经过计算选主轴转速为50r/min,此时机器人行走速度可得为:V,850,50,60,。主轴旋转转速为50r/min.,据此可以选出所需直流减速伺服电机,经查阅资料,选取直流电机J110SZ(ZYT)-PX,减速比为60,输出轴转速为3000r/min,,能够满足需求。因此设计的传动路线如下:直流减速电机--同步带轮--主轴--连杆机构--、打滑与跳齿、带齿的过度磨损。因此同步带传动设计计算准则是带在不打滑的情况下具有较高的抗拉强度,保证承载绳不被拉断。此外,在灰尘、杂质较多的工作条件下,应对带齿进行耐磨性计算。,即P,KPCAKA式中为工况系数(参考机械设计表),,带入计算可得P,(设计)————————————————————————————————————————————:..PnC1根据计算功率和小带轮转速,由机械设计参考图例选择带型为H性。根据标准同步带的带宽系列,、、、、,,、和带轮节圆直径、z,z1min一般取小带轮齿数(参考机械设计表8-13)。当带速和安装尺寸允zz,iz121许时,应尽可能选得多些。大轮齿数,并取为整数。根据表上数据,z,22z,z,27min12,本次设计传动比为1:1,,,,ddp1p2,,ppbb为同步带的基本参数,查机械设计表8-2知=,d,,p11v,,vmax601000,mmv50v40,,maxmaxss式中个符号单位同前。通常,XL、L型的;H型的;mv30,maxsXH、XXH型的。mv,,远远满足于带速要求。:(d,d),a,2(d,d)p1p20p1p2武汉理工大学毕业论文(设计)————————————————————————————————————————————154,a,2200即取即可a,:..1000PCF,QV试中为皮带轮传递功率,单位为KW,V为带速,单位为m/s,F的单位为N。PQCF,、铸铁、粉末冶金或铸铝合金;传递功率小的高速带轮的材料可以采用工程塑料和尼龙。为了保证带与带轮轮齿的正确啮合,两者的节距和齿形角应相等。工作是为了防止同步带轮侧面脱落,在带轮不同侧面各装单挡圈或者轴肩定位。武汉理工大学毕业论文(设计)————————————————————————————————————————————,主要应满足强度和机构的要求;对于刚度要求高的轴,主要应满足刚度的要求;对于一些高速机械的轴(如高速磨床主轴、汽轮机主轴等),要考虑满足振动稳定性的要求。在转轴设计中,其特点是不能首先通过精确计算确定轴的截面尺寸。因为转轴工作时,收弯矩和转矩联合作用,而弯矩又与轴上载荷的大小及轴上零件相互位置有关,所以当轴的结构尺寸未确定前,无法求出轴所受的弯矩。因此转轴设计时,开始只能按扭转强度或经验公式估算轴的直径,然后进行轴的结构设计,最后进行轴的强度验算。主轴组件通常由主轴,箱体,轴承和安装在主轴上的皮带