便携式绞盘机牵引越障工艺及越障装置设计机械设计CAD

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摘要

便携式越障机器人具有良好的运动性能，在室内环境中可以上下楼梯，跨越台阶，在室外非结构地形中可以翻越障碍、跨越壕沟、自适应路面。通过加载不同的设备和仪器，机器人可广泛用于救援、抢险、防爆、科考、军事等领域，其应用价值十分巨大

本文提出了一种 3自由度便携式机器人设计方案。机器人整体结构分三段，采用模块化设计，具有可拆装、维修方便等特点，设计完成的机器人与同类机器人相比较，从机械结构上保证了在越障性能、跨沟性能、路面自适应性能等方面更加具有优势。小型地面移动机器人具有体积小巧、机动性高、环境适应能力强、承载能力突出等优点,而机器人的小型化和越障能力的矛盾一直成为其实用化的制约条件,如何提高机器人的越障性能成为近年来移动机器人基础研究的热点问题。本文以基于行星轮链接式车体结构的新型越障机器人为研究对象,围绕机器人的结构设计的优化、越障性能的分析及其机电系统的设计展开了研究,具体研究工作如下: 分析了国内外小型移动机器人的研究设计及其实用化程度的现状,针对基于行星轮系结构和链接式结构的运载平台分别进行了深入的比较和讨论。针对现有传统轮式、腿式和履带式运动底盘的优缺点进行了分析,概况了小型移动机器人未来发展趋势,确定了本文中新型越障机器人的研究背景和设计目标。分析机器人驱动模块的设计方案,详细推导了其结构相关参数的优化过程。综合现有运载底盘的性能特点,提出了多种车体框架结构方案,并进行了比较、筛选和综合。最终确定了以行星轮驱动模块为行走机构,以链接式结构为车体框架的机器人机构总体方案。推导行星轮链接式底盘在通过各种障碍时受力情况。对越障分析过程中机器人的相关参数进行了详细的定义与说明,对分析的环境进行了合理、有效的假设以简化计算过程。分析了机器人的轮触地条件、斜坡行驶和攀越台阶等障碍的约束条件。根据其动力和阻力的相互制约情况,将单级台阶的越障过程细化为多个阶段进行详细的受力分析,确定越障高度和多个车体结构参数之间的关系。分析了越障过程中各种参数的耦合和矛盾,指出分析过程中遇到的问题及其研究方向。结合在ADAMS中虚拟模型的仿真实验结果,优化得到样机的车体结构参数,并设计制作了机器人的机械系统。通过仿真分析初步验证了上述分析理论的正确性。阐述了基于上述越障性能的要求,机器人所需要的控制系统的设计及其具体的实现方案。设计制作完成的新型越障机器人样机通过了一系列性能试验,得到了样机达到的实际性能指标,并和设计指标进行了比较和分析。试验结果表明新型越障机器人达到了良好的越障性能,行星轮链接式底盘充分地集成了轮式和履带式底盘的优点并成功避开了其各自的缺陷。试验验证了理论分析及仿真的有效性,通过对试验结果进行细致的分析与思考,找出了理论分析与设计过程中需要改进的地方,为下一步工作指明了方向。

关键词：越障；改进设计

第1章绪论

第2章总体方案确定

2.1 越障工作原理

车轮采用杠杆原理，由于齿轮的啮合点始终位于远离轴线的地方,在遇到障碍物后，车轮静止，动力源驱动齿轮转动,而此时的动力臂大于阻力臂,比普通车轮有更大的力矩,同时后轮给以驱动力,车轮将会容易攀升，越障成功。

越障机在各种环境中适应能力强，承载能力突出等优点，越障的小型化和越障能力的矛盾了一直实用化的限制条件，如何越障机的性能提高了越障近年来移动越障机的基础研究热点问题。本文车身构造基行星轮连杆式的新型越障越障机为研究对象，越障机的结构设计的优化问题，越障性能的分析和那个机电系统的设计研究，具体的研究活动如下：分析国内外的小型移动的越障机的研究设计和实用化程度的现状来说，行星轮系基结构和链接式结构的搭载的平台的各自进行了深入的比较。现有的对传统轮式，腿式和履带式运动底盘的优点和缺点分析，概况小型移动的越障机的未来发展趋势，本文越障新型越障机的研究背景和设计目标。分析越障机驱动模块的设计方案，其结构推导详细参数的优化过程。综合现有搭载底盘的性能特性，提出了车身结构的方案进行了多种框架，筛选和综合。最终决定好的星轮驱动组件行走机构，连杆式结构框架的车身越障机机关总体方案。推导行星轮连杆式底盘种种障碍接受力情况。
2.2越障总体设计
这种设计是一个小稻田根据南方丘陵区越障是小而设计，结合越障可以完成越障，越障，分离和装袋操作。本机体积小，重量轻，操作灵活，通过良好的和适应性，在山上大，中型越障更好的解决方案，山脉和越障越障难的问题，双季稻区南部，泥脚不深更大的超过20厘米就可以正常越障稻田。
2.2.1越障方案
越障机在各种环境中适应能力强，承载能力突出等优点，越障的小型化和越障能力的矛盾了一直实用化的限制条件，如何越障机的性能提高了越障近年来移动越障机的基础研究热点问题。本文车身构造基行星轮连杆式的新型越障越障机为研究对象，越障机的结构设计的优化问题，越障性能的分析和那个机电系统的设计研究，具体的研究活动如下：分析国内外的小型移动的越障机的研究设计和实用化程度的现状来说，行星轮系基结构和链接式结构的搭载的平台的各自进行了深入的比较。现有的对传统轮式，腿式和履带式运动底盘的优点和缺点分析，概况小型移动的越障机的未来发展趋势，本文越障新型越障机的研究背景和设计目标。分析越障机驱动模块的设计方案，其结构推导详细参数的优化过程。综合现有搭载底盘的性能特性，提出了车身结构的方案进行了多种框架，筛选和综合。最终决定好的星轮驱动组件行走机构，连杆式结构框架的车身越障机机关总体方案。推导行星轮连杆式底盘种种障碍接受力情况。越障分析过程中的越障机的参数进行详细的定义和说明，分析的环境合理有效的假设，简化计算过程。分析了越障机的轮尝试条件的斜面，行车和攀越楼梯等的障碍的限制条件。其原动力和抵抗的相互制约的情况下，单级的细分化越障过程详细的分析力阶段，确定越障高度和很多的车身结构参数之间的关系。分析了越障过程中各种参数的结合和矛盾，分析过程中遇到的问题和研究方向。结合虚拟的模型的模拟实验结果得到，优化原型的车身结构参数设计制作越障机的机械系统。模拟分析初步验证了上述的分析的理论的正确性。叙述了上述越障性能要求，越障机必须的控制系统的设计及其具体实现方案。设计制作完成的新型越障越障机原型系列性能的试验，得到的实际业绩指标的原型，设计达成指标的比较分析。考试的结果越障，达到了新型越障机良好的越障性能，行星轮连杆式底盘充分的集成轮式和履带式底盘的长处和成功避开了各自的缺陷。试验验证的理论的分析和模拟的有效性，测试结果的详细分析，找出与想法的理论的分析和设计过程中需要改进的地方，下面的工作，指明了方向。
整机形式为：悬挂式、全喂入
割台形式为：带搅龙输送器式卧式割台
越障形式为：轴流式
2.2.2 越障的整机结构及选择

越障台悬挂在框架悬架，后悬架越障的柴油，配置在左侧越障中间槽的前方，前部和后部端部连接到切割台和越障部。有关资产负债割台，割台被放置到合适的档位。为收获后留越障设备布局，风选设置在右侧，而粮袋放置在右侧的越障部背面的平衡越障。由柴油机，柴油后动力输出轴提供动力的收获部分提供整体前进的动力。
2.2.3 越障的工作流程
车轮采用杠杆原理，由于齿轮的啮合点始终位于远离轴线的地方,在遇到障碍物后，车轮静止，动力源驱动齿轮转动,而此时的动力臂大于阻力臂,比普通车轮有更大的力矩,同时后轮给以驱动力,车轮将会容易攀升，越障成功。
防倒退原理：
车体在翻越障碍时，棘轮机构在工作，能有效的防止车轮的回转;如果需要车轮的回转，可以解除棘轮机构工作状态。