【毕业设计】校园垃圾拾捡机器人抓取及驱动机构毕业设计说明书

机械人通过视觉传感器，传达垃圾位置信息，进而控制移动平台的前进与否及转向。

控制原理过程如下移动平台直线移动机器人通过视觉传感器传达垃圾位置当在机械手所能达到的范围内没有发现有垃圾时，机器人继续向前行进，寻找目标，直至发现在其范围内发现垃圾时，移动平台停止移动，启动机械手控制系统，将垃圾拾捡入垃圾箱，之后机器人继续移动。

移动平台转向机器人在工作过程中，通过车体周围装有传感器发现有障碍物时，且需避开，控制转向电机启动，进而控制移动平台转向。

采用梯形连杆机构转向，如下图方案设计四轮驱动，四轮转向前轮驱动，后轮转向后轮驱动，前轮转向驱动原理如图驱动路线链传动螺栓紧联接电动机启动后驱动轴转动车轮转动移动平台后轮驱动前轮转向原理如图转向路线联轴器联轴器螺栓进联接电动机启动停止减速器前轮轴车轮移动平台前轮转向图校园垃圾拾捡机器人抓取及驱动机构设计图驱动原理图图转向原理图电动机选型选取电动机为系列的自通风直流电动机，额定功率，额定转速，额定电压。

即校园垃圾拾捡机器人抓取及驱动机构设计主要技术数据见表表电动机尺寸参数孔图电动机的结构设计链传动链轮转速分别为中心距不小于选择链轮齿数传动比假设链速由表取小轮齿数，大轮齿数确定链节数初定中心距机座号安装尺寸外形尺寸校园垃圾拾捡机器人抓取及驱动机构设计取确定链条节距由图按小齿轮转速估计工作点落在线顶点左侧，表查得工作情况系数，由表查得小齿轮齿数系数，由图查得链长系数彩单排链，由表查得多排系数，因此实际工作条件下的传动功率为由小链齿轮的转速和功率，由图选择滚子链型号为，其节距为确定链长和中心距得中心距减少量实际中心距取验算速度与假设相符作用于在轴上的轴力工作平衡取压力系数工作拉力轴上压力设计结果滚子型号校园垃圾拾捡机器人抓取及驱动机构设计链轮齿数中心距压轴力链轮的设计及计算由以下公式分度圆直径齿根圆直径为滚子直径最大齿根距离偶数齿奇数齿齿根最大距离取整齿顶圆直径取整链轮设计计算如下表链轮齿数分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径最大齿根距离齿根最大距离结构形式实心式实心式材料热处理淬火回火淬火回火表轴的设计及计算选择轴的材料及热处理校园垃圾拾捡机器人抓取及驱动机构设计由于轴传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求故选择常用材料钢，调质处理初估轴径轴承选取轴承主要受径向力作用，可选用轴承为深沟球轴承和，根据轴承确定各轴安装轴承的直径为结构设计各轴直径的确定初估轴径后，句可按轴上零件的安装顺序，从右端开始确定直径该轴轴段安装轴承，故该段直径为。

段装轴承，为了便于安装，取段为。

左端用轴肩固定，计算得轴肩的高度为，取段为。

段与车轮用螺栓联接，取直径。

各轴段长度的确定轴段的长度为轴承的，取。

为轴承宽度和轴承到支撑脚内壁的距离加上支撑脚内壁之间的距离段取为。

段的长度按轴肩宽度公式计算取，段安装顺序，从右端开始确定直径该轴轴段安装轴承，故该段直径为。

段装轴承，为了便于安装，取段为。

左端用轴肩固定，计算得轴肩的高度为，取段为。

段与车轮用螺栓联接，取直径。

各轴段长度的确定轴段的长度为轴承的，取。

为轴承宽度和轴承到支撑脚内壁的距离加上支撑脚内壁之间的距离段取为。

段的长度按轴肩宽度公式计算取，段。

于是，可得轴的支点上受力点间的跨距。

轴上零件的周向固定为了保证良好的对中性。

与轴承内圈配合轴劲选用，链轮与轴采用型普通平键联接，为键键轴上倒角与圆角为保证和轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面，根据轴承手册的推荐，取轴肩圆角半径为。

其他轴肩圆角半径均为。

根据标准，轴的左右端倒角均为。

轴的校核扭矩图图轴校核图校园垃圾拾捡机器人抓取及驱动机构设计判断危险截面显然，如图所示，剖面右侧合成弯矩最大扭矩为，该截面右侧可能是危险截面轴的弯扭合成强度校核而，故满足强度要求同理，前轮转向主动轴和从动轴及转向连杆轴也同样满足强度要求各轴详细数据见工程零件图纸联轴器的选择确定联轴器的计算转矩工作情况系数，取由和选择联轴器的型号与尺寸为所选用型号的许用转矩被联接轴转速联轴器的最高转速即校园垃圾拾捡机器人抓取及驱动机构设计由和电机输出轴与减速器联接及减速器输出轴与前轮转向主动轴的联接均用联轴器联接选取凸缘联轴器，选用型的和凸缘联轴器型号分别为联轴器联轴器外形结构，技术参数表联轴器技术参数减速器的选择减速器是指原动机和工作机之间的传动装置，选用型号为的锥面包络圆柱蜗杆减速器，图结构尺寸见表表型号额定转矩许用转速轴孔直径轴孔长度螺栓质量转动惯量铁钢铁钢数量直径图联轴器图减速器校园垃圾拾捡机器人抓取及驱动机构设计表减速器技术参数键的选用与校核键的选用过程根据轴径查键的标准键的断面尺寸↘强度计算必要时根据轮毂的宽度键的长度↗键的选型选用平头普通平键型键和键图键校核键的校核挤压强度条件公式由轴与链轮联轴器的材料选取轻度冲击载荷尺寸型号质量不含油校园垃圾拾捡机器人抓取及驱动机构设计故满足挤压强度条件同理满足挤压强度条件轴承选择轴承选型后轮采用轴承受很小的轴向应力作用，主要受径向力作用，且径向力作用不大时，选取深沟球轴承系列结构参数见图表前轮采用轴承同时受径向力和轴向力，主要受轴向力作用，且轴向力作用较大时，选用圆锥滚子轴承系列，。

结构参数见图表图表图表轴承的轴向紧固方式采用端盖紧固轴承外圈和轴肩紧固轴承内圈轴承的安装形式轴承均是成对出现的，均采用背对背方式安装定位的如下图图轴承代号尺寸轴承代号基本尺寸校园垃圾拾捡机器人抓取及驱动机构设计螺纹紧固件选型选型见表名称个数用途螺钉后轮端盖用的联接螺钉螺栓轴与车轮的紧固联接螺母轴与车轮的紧固联接螺栓底板与电动机底座的紧固联接螺母底板与电动机底座的紧固联接螺栓支脚与底座的联接螺母支脚与底座的联接螺栓减速器的联接螺栓螺母减速器的联接螺栓螺栓联轴器的联接螺栓螺栓联轴器的联接螺栓螺母联轴器的联接螺栓螺母联轴器的联接螺栓螺栓转向连杆联接螺栓螺钉紧定链轮的紧定螺钉螺钉紧定链轮的紧定螺钉螺母链轮预紧螺母螺母链轮预紧螺母表校核轴与车轮的联接螺栓强度如图由表查得螺栓材料的许用剪切应力静载荷由和剪切强度条件满足强度条件校园垃圾拾捡机器人抓取及驱动机构设计图防松装置防松装置采用双螺母防松图和采用开口销防松图选用销大链轮防松图双螺母防松图开口销防松校园垃圾拾捡机器人抓取及驱动机构设计密封件选择轴的外表面毡封圈密封，见表，型号个数材料毡圈半粗羊毛毡毡圈半粗羊毛毡毡圈半粗羊毛毡表五些标准零件览表型号名称个数型号名称个数毡圈螺钉毡圈螺钉毡圈螺栓销螺母螺母螺母螺母螺栓螺栓螺母螺栓螺母螺栓螺母螺栓螺母螺栓螺钉联轴器联轴器轴承轴承轴承键键减速器表校园垃圾拾捡机器人抓取及驱动机构设计六总结转眼之间，历经整整两个月的毕业设计马上就要结束了，我的大学生活也将结束了。

这是我们大学之中最后个也是最重要的个设计个阶段。

毕业设计是考验我们大学这四年来的所学，它要求我们将大学这四年来所学到的知识能够融会贯通熟练应用，并要求我们能够理论联系实际，培养我们的综合运用能力以及解决实际问题的能力。

在这个过程中，感到自己有学到了好多东西。

在这两个月里，我们不断学习不断积累并且不断提高。

在指导老师饶洪辉老师的悉心指导下，我们从最初的开题做起，进行设计方案的整体规划之后尺寸拟定各个零部件的选择及计算绘制装配图零件图等几个阶段。

这次的毕业设计，是对我们这四年来所学的专业知识是否踏实的检验，让我们对这四年中所学的知识进行了综合，也让我温习了些已经快要淡忘的专业知识，更学习到了些实际机械应用的经验。

与此同时，我们也充分认识到自身的许多不足之处基础知识的不够扎实，缺乏综合运用及理论联系实际的能力等，相信通过这次毕业设计所得到的锻炼，在未来的日子中我们能克服自身的缺点。

通过这次设计，无论是我们的学习知识的能力得到了锻炼，更是使我们团队协作精神得到了很好的锻炼，此项设计是由我和另同学两个人共同完成，在整个设计的过程中，我们两个人主动承担任务，分工协作积极配合，几次修改设计方案，并进行了大量的理论计算，在能力范围内努力使设计更加趋向完善。

虽然设计是短暂的，但得到的知识却是永久的，个完好的设计是对整个四年大学生活的个总结，并是对未来新的生活的个良好的开端，所以在进行设计的时候，我们都是抱着非常认真的态度，遇到任何的问题，都会积极向指导老师请教，但是知识还是要靠自己去获得的，所以我们更多的时间都是自主找资料，把相关的书籍都认真的寻找，即使最后没有找到需要的资料，但本身在看书的过程中也是种收益，就是在指导老师和图书馆寻找资料的帮助下，我们的设计点点的明朗，点点的完善，这是充满自己汗水的成果啊。

我们知道，我们的设计还存在很多不足之处，还有待大家的点评指正，和大家的帮助，我们定会把它努力做得更好的。

最后，我们要衷心的感谢我们的指导老师饶洪辉，还有其他所有给过我帮助和支持的老师和同学们，没有你们，就没有我们今天这个小小的成果，感谢你们，校园垃圾拾捡机器人抓取及驱动机构设计参考文献于就泗，齐发主编机械工程材料大连理工大学出版社，蔡春源主编。

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