（全套dwg图纸）零转角轮式机器人底座机电传动结构设计（含毕业论文）

格式：RAR 上传：2025-08-14 11:17:22

零转角轮式机器人底座机电传动结构设计摘要用是采用两个配合来固定住旋转部分,通过四个螺栓的连接来实现和转向轴的连接,从而使转向机构和转动机构连为体,最终实现全方位移动。图.固定件结构至此，全方位移动机器人的车轮旋转机构设计完毕。.轮式机器人底座转向机构设计转向部分主要由转向轴轴承基座转向电机以及转向连接件组成转向机构设计的基本路线是从上而下。如图.，图.所示。图.转向部分示意图图.转向部分结构图转向轴转向轴分两部分，呈型，端采用阶梯轴的形式，便于与基座联接另端与车轮部分联接，设计成圆柱形以保证足够的强度和良好的工艺性。同时两部分轴互相配合，可以伸缩以便转向时车轮轴的位移变化。转向轴主要作用就是通过与转向电机的连接起到转向的作用，主要受的是径向力，而受到的轴向力很小。如图.所示，转向轴受到向上的轴向力时，轴向力通过轴肩传到下方轴承内圈，再传到套筒，然后传到上方轴承的内圈，再通过滚珠传递到轴承外圈，而轴向力进步的传递到端盖和箱体，从而将轴向力转移到整个车体上，因为，箱体连接在车体上。转向轴受到向下的轴向力时，首先是靠弹性挡圈传递轴向力，再通过系列传递最终将轴向力转移到车体上。所以说，转轴的工作是可靠的。转向轴与基座联接转向轴相对于基座来说只有个自由度，形成的是转动副，转向轴在机器人移动过程中承受径向力和比较大的轴向力，适合这种要求的常用轴承有圆锥滚子轴承。轴承采用套筒隔开的两端支撑结构，这样设计可以保证转向轴在转向的过程中不发生摇摆，保证转向的精度并且可以减小对转向相关零部件的磨损。对轴承用套筒隔开后，轴承内圈由轴肩和轴用弹性挡圈固定。两轴承外圈与基座座孔和轴承端盖连接。转向电机轴和转向轴的联接两轴的连接般选用联轴器。联轴器主要用来联接轴与轴或联接轴与其它回转件以传递运动和转矩,有时也用作安全装置。本文中没用选用标准的联轴器,因为标准的联轴器整体尺寸过大,占用空间大,且不利于安装,不符合设计要求。同时,由于所要连接的两轴径大小确定本文自行设计了个联轴器。其结构如图.所示。图.联轴器由于轴仅受到转矩的作用,而轴向力很小，所以两轴都采用平键来周向固定,以达到固定和连接两轴的目的。转向驱动电机与基座的联接当转向轴与基座构成转动副以后，只需要用电机来驱动转向轴即可实现车轮的转向。将电机固定在基座上需要个连接件，连接件设计过程中考虑了两种模型整体式和剖分式,如图.和.所示。整体式装配时定心性好，但必须侧面开口，这样容易导致车轮转向精度不够，且不利于防尘，剖分式定心性稍差点，可以组合成封闭结构，具有可靠的刚度，防尘，拆卸方便。因此，选用剖分式结构。图.整体式图.剖分式箱体的设计与固定如图.所示为箱体结构的示意图。它通过左右两侧对称的呈型的矩形臂用个螺栓固定于车体前后两侧。由于箱体是通过螺钉和机座连接的，从而可以把它和机座以及转向电机视为体。再者，箱体内部是放置轴承，并固定轴承的，所以设计了如图中所示的双臂。这种设计可以将转向机构的整体重量通过箱图.箱体示意图体的两臂传到车体上，进而施于整个重量施轮子。那么转轴的受力将大大的减小。而且这样设计拆卸方便，利于维修。采用对称结构固定于空间内，有利于稳定整个转向机构，并提高整个全方位移动机构的性能。至此，整个全方位移动机构机械本体设计完毕。．电机的选型与计算.电机性能的比较在机器人的驱动器般采用以下几种电机直流电机步进电机和舵机。几种电机有关参数进行如表.所示。表.几种电机比较电机类型优点缺点直流电机容易购买型号多功率大接口简单转速太快，需减速器电流较大较难与车轮装配价格较贵控制复杂步进电机精确的速度控制型号多样适合室内机器人的速度接口简单价格便宜功率与自重比小电流通常较大外形体积大较难与车轮装配，负载能力低功率小舵机内部带有齿轮减速器型号多样适合室内机器人的速度接口简单功率中等价格便宜负载能力低速度调节的范围小舵机什么是舵机在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机可以在微机系统和航模中作为基本的输出执行机构，其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。舵机是种位置角度伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。目前在高档遥控玩具，如航模，包括飞机模型，潜艇模型遥控机器人中已经使用得比较普遍。舵机是种俗称，其实是种伺服马达。舵机的工作原理控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有个基准电路，产生周期为，宽度为.的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为，电机停止转动。当然我们可以不用去了解它的具体工作