（毕业设计图纸全套）爬杆作业机器人设计（含说明书）

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爬杆作业机器人设计摘要机器人的设计中，电机的选择很总重要，对于爬行机器人而言，电机的结构和传动形式都是机构设计所需要考虑的重要方面，从结构紧凑性方面考虑，在电动机传动轴上，直角电机比标注电机占用更小空间。经过比较选用厦门精研自动化元件公司.生产的直角电机整个机壳有铝合金制作，内部结构比较紧凑密封性润滑性都比较好。电动机作为机器人攀爬的动力源和主要部件之，它的结构尺寸同时也影响到机器人其他相关部件的尺寸大小，直角电机相对标准电机特殊的空间结构尺寸也是笔者选择它的个主要原因。经过查询该电机的总重为.，同时还查的电机的各项参数以及转速转矩图。图电动机参数图该电机使用直流电，转子为齿轮轴的可逆电机，电机转速为范围内，电机的转矩转速近似线性关系。在额定转速情况下电机输出转速为，电机实物以及相关尺寸如下图所示图电机实物图电气控制.系统论述基本原理主体电路即直流电机控制模块。这部分电路主要由单片机的端口定时计数器外部中断扩展等控制直流电机的加速减速以及电机的正转和反转，并且可以调整电机的转速，还可以方便的读出电机转速的大小和了解电机的转向，能够很方便的实现电机的智能控制。同时，还包括直流电机的直接清零启动置数暂停连续等功能。其间是通过单片机产生脉宽可调的脉冲信号并输入到驱动芯片来控制直流电机工作的。因此该直流电机控制系统由以下电路模块组成设计控制部分主要由单片机的外部中断扩展电路组成。显示设计部分包括液晶显示部分和数码显示部分。液晶显示部分由液晶显示模块组成。直流电机控制实现部分主要由些二极管电机和直流电机驱动模块组成。设计输入部分这模块主要是利用带中断的独立式键盘来实现。总体设计框图系统组成直流电机调速方案如图所示方案说明直流电机调速系统以单片机为控制核心，由命令输入模块显示模块及电机驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作为命令的输入，单片机在程序控制下，定时不断给直流电机驱动芯片发送波形，型驱动电路完成电机正，反转控制同时单片机不停的将从键盘读取的数据送到显示模块去显示，从中不仅能读取其速度，而且能知道其转向及些提示。图直流电机调速方案.直流电机单元电路设计与分析直流电机驱动模块主要由些二极管电机和直流电机驱动模块内含管三太门等组成。现在介绍下直流电机的运行原理直流电机类型直流电机可按其结构工作原理和用途等进行分类，其中根据直流电机的用途可分为以下几种直流发电机将机械能转化为直流电能直流电动机将直流电能转化为机械能直流测速发电机将机械信号转换为电信号直流伺服电动机将控制信号转换为机械信号。下面以直流电动机作为研究对象。直流电机结构直流电机由定子和转子两部分共同组成。在定子上装有固定磁极电磁式直流电机磁极由绕在定子上的磁绕提供，其转子由硅钢片重叠压制而成，儿转子外圆有槽，槽内嵌有电枢绕组，电枢绕组通过换向器和电刷引出,直流电机结构如图所示。直流电机工作原理直流电机电路模型如图所示，磁极间装着个可以转动的铁磁圆柱体，圆柱体的表面上固定着个线圈。当线圈中流过电流时，线圈会受到电磁力作用，从而产生旋转运动。根据左手定则可知，当流过线圈中电流改变方向时，线圈的受力方向也将会改变，因此通过改变线圈电路的方向实现改变电机的方向。图直流电动机电路模型直流电机主要技术参数直流电机的主要额定值有额定功率在额定电流和电压下，电机的负载能力。额定电压长期运行的最高电压。额定电流长期运行的最大电流。额定转速单位时间内的电机转动快慢。以为单位。励磁电流施加到电极线圈上的电流。直流电机调速原理直流电机转速直流电机的数学模型可用图表示，由图可见电机的电枢电动势的正方向与电枢电流的方向相反，为反电动势电磁转矩的正方向与转速的方向相同，是拖动转矩轴上的机械负载转矩及空载转矩均与相反，是制动转矩。图直流电机的数学模型根据基尔霍夫第二定律，得到电枢电压电动势平衡方程式式中，为电枢回路电阻，电枢回路串联绕阻与电刷接触电阻的总和是外接在电枢回路中的调节电阻。由此可得到直流电机的转速公式为式中，为电动势常数，是磁通量。由式和式得由式中可以看出，对于个已经制造好的电机，当励磁电压和负载转矩恒定不变时，它的转速电枢两端的电压所决定，也就是说电枢电压越高，电机转速就越快，当爬杆作业机器人设计摘要各轴的输入输出转矩传动效率为传动效率为.传动效率为.传动效率为.传动效率为.传动效率为.传动零件的设计计算．圆锥齿轮传动的设计计算由已知可知小齿轮的转速为，大齿轮的的转速为.，传动比为，选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数按传动方案，选用直齿圆锥齿轮传动，齿形角，齿顶高系数，顶隙系数.，螺旋角，不变位。本机器人为般工作机器，速度不高，故选用级精度。材料选择，考虑到齿轮的重量齿轮轮芯材料选用聚苯醚又称，该材料具有较高机械性能，尺寸稳定性好，高温下耐蠕变性是所有工程材料中最优异的，此外，聚苯醚还具有耐磨，无毒，耐污染等优点。轮缘采用钢，小齿轮材料为调质，硬度为，二者材料硬度差为选小齿轮齿数，大锥齿轮齿数按齿面接触强度设计公式确定公式内的各计算值试选载荷系数.。计算小齿轮传递的转矩。.由表选取齿宽系数。由表查得材料的弹性影响系数.。由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限。由式计算应力循环次数。.由图取接触疲劳寿命系数。计算接触疲劳许用应力。取失效概率为，安全系数，由机械设计书得试选.，查得所以，.计算小齿轮的分度圆，代入中的较小值得计算圆周速度.计算载荷系数根据.，级精度，可查得动载荷系数.，所以.按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径.模数.按齿根弯曲疲劳强度设计公式确定公式内的各计算值查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮弯曲疲劳强度。查得弯曲疲劳寿命系数，计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数.，则，载荷系数.节圆锥角当量齿数.查取齿形系数，查取应力校正系数，计算大小齿轮的，并加以比较。大齿轮的数值大。设计计算.综合分析考虑，取.,.,几何尺寸计算计算大端分度圆直径.,计算节锥顶距.大端齿顶圆直径齿宽.取.圆柱齿轮传动参数设计已知小齿轮的转速为.，大齿轮的转速.,传动比,.选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数.材料选择，小齿轮材料为调质，硬度为，大齿轮轮缘材料为钢调质，轮芯材料选用聚苯醚，轮缘硬度为，二者材料硬度相差。.选择小齿轮齿数，则.按齿面接触疲劳强度设计公式确定公式内的各计算值试选载荷系数计算小齿轮传递的转矩选取齿宽系数查得材料弹性影响系数。按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳极限。计算应力循环次数小齿轮大齿轮查得接触批量寿命系数计算接触疲劳许用应力．计算试算小齿轮的分度圆直径，代入中的较小值得.计算圆周速度.计算齿宽