毕业设计（论文）-爬杆机器人机械机构设计

1、爬杆机器人的机械结构设计MECHANICAL STRUCTURE DESIGN OF ROD CLIMBING ROBOT 摘要本次设计的是爬杆机器人的机械结构，主要有驱动机构，减速器，夹紧机构，爬升机构。驱动机构主要是由电机和联轴器组成。减速器主要是由减速齿轮或是蜗杆减速机构组成，通过对小车爬行时所需要的最大扭矩的估算进行减速器的选择和尺寸设计。夹紧机构主要是由弹簧、轮架、车轮等组成，这部分主要根据对轮轴所能承受的强度来进行轴径的计算。爬升机构是由驱动轮、传动轴、轴承、套筒等零件组成。关键词：爬杆机器人；变直径杆；攀爬全套图纸加V信153893706或扣 3346389411Abstract

2、This design is a climbing robot mechanical structure, mainly driving mechanism, reducer, clamping mechanism, climbing mechanism. The drive mechanism is mainly composed of motor and coupling. The reducer is mainly made up of reducer gear or worm reducer. The selection and size design of the reducer i

3、s carried out by estimating the maximum torque required when the trolley crawls. The clamping mechanism is mainly composed of spring, wheel frame and wheel, which is mainly calculated according to the strength of the axle shaft. The climbing mechanism is composed of driving wheel, drive shaft, beari

4、ng, sleeve and so on.Key words: climbing rod robot variable diameter rod shin目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc7758 摘要 PAGEREF _Toc7758 II HYPERLINK l _Toc28428 Abstract PAGEREF _Toc28428 III HYPERLINK l _Toc19348 1.绪论 PAGEREF _Toc19348 1 HYPERLINK l _Toc5540 1.1目的和意义 PAGEREF _Toc5540 1 HYPERLINK

5、l _Toc29864 1.2国内外现状 PAGEREF _Toc29864 2 HYPERLINK l _Toc19313 1.2.1机器人的分类 PAGEREF _Toc19313 2 HYPERLINK l _Toc10572 1.2.2研究现状 PAGEREF _Toc10572 2 HYPERLINK l _Toc28684 1.3主要内容 PAGEREF _Toc28684 3 HYPERLINK l _Toc9736 2.总体方案设计 PAGEREF _Toc9736 4 HYPERLINK l _Toc9166 2.1方案比较 PAGEREF _Toc9166 4 HYPERL

6、INK l _Toc20480 2.1.1夹紧机构方案比较 PAGEREF _Toc20480 5 HYPERLINK l _Toc3277 2.1.2动力系统方案比较 PAGEREF _Toc3277 6 HYPERLINK l _Toc15464 2.2传动方案简介 PAGEREF _Toc15464 8 HYPERLINK l _Toc15619 3. 机械结构设计 PAGEREF _Toc15619 9 HYPERLINK l _Toc2208 3.1方案设计 PAGEREF _Toc2208 9 HYPERLINK l _Toc2670 3.2减速机构计算 PAGEREF _Toc2

7、670 10 HYPERLINK l _Toc12359 3.2.1传动部件计算 PAGEREF _Toc12359 10 HYPERLINK l _Toc29029 3.2.2蜗杆传动的计算 PAGEREF _Toc29029 11 HYPERLINK l _Toc14527 3.3.主动轴的计算 PAGEREF _Toc14527 13 HYPERLINK l _Toc6785 3.4 夹紧机构的设计 PAGEREF _Toc6785 16 HYPERLINK l _Toc1531 3.5小车装配图展示 PAGEREF _Toc1531 19 HYPERLINK l _Toc10430 4

8、. 电机选择 PAGEREF _Toc10430 20 HYPERLINK l _Toc2701 4.1电机比较 PAGEREF _Toc2701 20 HYPERLINK l _Toc22986 4.2电机介绍 PAGEREF _Toc22986 20 HYPERLINK l _Toc21833 5. 小车箱体的设计 PAGEREF _Toc21833 22 HYPERLINK l _Toc4502 5.1小车箱体的介绍 PAGEREF _Toc4502 22 HYPERLINK l _Toc20741 5.2小车箱体的展示 PAGEREF _Toc20741 22 HYPERLINK l

9、_Toc29604 结论 PAGEREF _Toc29604 25 HYPERLINK l _Toc28467 致谢 PAGEREF _Toc28467 26 HYPERLINK l _Toc32689 参考文献 PAGEREF _Toc32689 271.绪论1.1目的和意义自从改革开放以来，全国人民从上到下众志成城万众一心，人人奋勇争先，争做弄潮儿，在改革开放的时代大潮流之中激流勇进，为建设更富强更美丽更文明更和谐的中国贡献自己的绵薄之力。在一代又一代人的努力下，神州大地焕发新颜。老百姓特别是农村居民的收入大幅提高，钱包越来越鼓，随之而来的是城镇化的不断推进，摩天大厦鳞次栉比，越来越多的高

10、楼大厦拔地而起，在此同时一些管状建筑工程也随之涌现，就比如电线杆，路灯杆，大型广告牌立柱，还有小区居民楼里的天然气管道，暖气管道，地下污水管道等，如图1.1所示。这些管状建筑一旦建设完毕，便常年暴露在外，无人看管，时间短一点还没事，时间一旦长了，日积月累，管道内外壁便会受到污染，从而会影响城市形象和居民生活体验，而由于管道空间有限，或者是所处位置特殊，一些平常比较常规的维修维护手段难以有效达到目的，于是人们便需要新的手段来维修维护这些在城镇随处可见的各式各样的管状建筑。再加上人性化的概念越来越深入人心，人们自我保护的安全意识在逐步提高，人们渴望把自己从繁重危险并且单调无聊枯燥不断机械式重复的毫

11、无脑力思考的工作环境中解放出来。图1-1路灯杆随着机器人技术的日新月异，几乎可以毫不夸张得用一天一个样来形容，爬杆机器人应世而出。爬杆机器人的出现为高空以及地下管道作业提供了方便，它的出现不仅在很大一部分程度上降低了我们管道作业的成本，更加重要的意义在于爬杆机器人提高了我们的工作效率，将人们从危险肮脏的工作环境中予以解放，具有很大的现实意义，对个人的人的天性的解放，对社会的经济效益的贡献，对国家的制造业的推动，都具有一定程度上的影响。通常这种机器人的爬行方式有直线连续爬升，夹紧蠕动爬升，螺旋攀援爬升和吸附爬升等。本文将设计一种直线连续爬升的爬杆机器人的机械结构设计，其结构相对简单。利用相关课程

12、知识，机械原理，机械设计等，对此机械结构进行设计，及计算。此次的毕业设计，是对我四年所学知识的一次总结与考察，此外对所学知识进一步加深理解。1.2国内外现状如果把机器人比作是一个家庭中的儿子的话，那么顺藤摸瓜，我们就不难找到，它的父亲就是我们非常熟悉的老朋友，即传统的机构学，那么相对应的，我们同样可以顺藤摸瓜找到它的母亲，也就是近代电子技术。可以毫不夸张得说，没有传统的机构学，就不存在机器人存在的基础，同样，没有近代电子技术的日新月异，我们也没办法这么快就迎来机器人技术的突飞猛进。而自从机器人技术被人们认识的那一刻开始，聪明的人们就不断摸索，去发现，去总结，一直到逐步掌握。由此带来的变化是，机

13、器人技术的不断发展，成熟，被人们日益广泛的使用，人们不仅改变了传统的工业生产，更迎来了科学研究发现的又一次令人欣喜的革命，而这，将对以后的人们的生活的方方面面产生令人难以估计的影响。1.2.1机器人的分类 表1-1机器人的分类分类标准机器人种类应用环境工业机器人、特种机器人驱动方式气动爬行机器人、电动爬行机器人和液压驱动爬机器人等。行走方式轮式、履带式、蠕动式、多足式等工作空间管道爬行机器人、壁面爬行机器人、球面爬行机器人、陆地移动机器人、水下机器人、无人飞机、空间机器人等功能用途焊弧爬行机器人、检测爬行机器人、清洗爬行机器人、提升爬行机器人、医疗机器人、军用机器人、助残机器人、巡线爬行机器人

14、、玩具爬行机器人等1.2.2研究现状如果说机器人大家庭是一片海，那么爬行机器人只是一滴水，但是在机器人中是不可缺少的。目前，国内外提出的有很多爬在杆子外表的自动爬行机构，查阅资料可以知道，有电动机械式爬杆机器人、电动液压式爬杆机器人和气动蠕行式爬杆机器人等。电动机械式爬行器有一个电动机，就是靠着这个电动机然后带起来别的零件，这些零件包括链轮、带轮、齿轮驱动，紧紧压在杆体的前后轮，让它们沿着相同的方向转动，有行走轮，有杆体，这两者之间发生了相互的作用，这个作用就是我们大家都知道的叫做摩擦力，因为有了这个摩擦力，我们才能达到我们想要的目的，也就是让我们的所设计的机器人能够沿着杆体向上或者向下灵活自

15、如的移动，我们把这个轮子安排装在哪里，就决定了爬升机器人它在具体爬的时候是一个什么样的具体姿势，我们设计的这个机器人，它有轮子，而这个轮子滚动的方向和水平面并不重合，也就是说并不是在平面上移动的，它工作的工作面，和水平面有一定的角度，所以轮子先转，随着轮子的滚动，在杆体上留下了痕迹，这个痕迹是不断的一圈又一圈圆弧，沿此这个圆弧，这时候我们要用到电动机了，电动机的工作方式，有正转和反转，通过改变电动机的转动的方式，我们就可以让所需要控制的机构上升或者下降。电动机械式爬杆机器人，螺旋线运动爬杆机器人都是这样工作的，有一个电动机，然后我们用以电动机去支配滚轮压紧杆体，然后就有了摩擦力，再利用这个产生

16、的摩擦力去带动整个机器人，让机器人在杆的表面往上或者往下运动。如果我们碰到的具体的这个工作阻力，还有爬杆机器人本身的重力，这两个力加起来，如果大于了我们的这个摩擦力，那么我们做的或者说是要研究要设计的这个爬杆机器人，它就是不合格的，没办法达到我们所要达到的目的，要实现的功能也就无从谈起。 1.3主要内容爬杆爬杆机器人在桥梁悬索、管路巡检方面得到越来越多的应用，本文设计制作一台爬杆机器人的机械机构，可以把悬索或管线卡在机器人内部滚轮上，通过电机驱动在悬索或管线上移动，通过摄像头传回图像便于检查人员判断。设计参数尺寸不超过300300300mm2.杆径10-50mm3.杆的角度最大90度。2.总体

17、方案设计2.1方案比较如果我们想要机器人完成我们要求的事情，首先我们得保证机器人自身的安全，稳定，可靠，这就要求机器人的机械结构小巧灵活，有很高的可靠性，轻盈牢固。由于我们要用到的这个能够在杆子表面爬，也就是说它本身就有一定的不一般的地方，这也是它难的地方，所以我们在考虑这个问题的时候，要有很多方面去仔细想想好好考虑：机器人它是我们用来在杆子表面爬的，它在工作的时候工作姿势与众不同不一般，我们要用这个机器人，首先就要考虑的问题是，我们在能够做出来这个结构的时候，这个结构是可以运行的，是安全的，是小巧灵活的，我们设计的这个机器人它最好能够做到外表看起来不是特别大，而且它不能太重，最好是比较轻巧的

18、。我们还要想想这个机器人工作的时候表现怎么样，是否良好，是不是能够满足我们的设计要求，所以如果这样想想的话，那么我们就要机器人在工作的时候，收到的撞击比较小，这样的话我们的机器人在工作的时候就可以稳稳当当得工作，这样的结构就很让人放心，没有什么后顾之忧了。我们在想想我们设计的这个机器人以后是要被放到哪里，是在什么样的地方工作的，不难知道，在这里我们所要设计的这个机器人，它以后是要与杆子为伴的，也就是说它是要被放在杆子上，在杆子上爬来爬去的，所以我们在思考我们要做的这个爬杆机器人的机械结构的部分的时候就要多想一步，想到我们所做的这个爬杆机器人它以后工作的时候所处的地方肯定不会是很宽裕的，大部分应

19、该都是一些很窄小的地方，我们最好能够让我们所做的这个爬杆机器人尽量简单可靠。我们这时候再想想，因为我们所要设计的这个爬杆机器人它自己本身就不是很大，换个说法也就是说我们所做的这个机器人它自己里面所拥有的空间不可能有很大，有可能实际情况是非常的狭小的，所以我们在想办法设计这个爬杆机器人的时候，先要保证我们所做的这个爬杆机器人需要达到的功能能够实现，在这个大前提条件下，还要保证我们所做的这个爬杆机器人牢固可靠，最后我们要想到的才是我们要尽量减小我们所做的这个爬杆机器人的具体大小。最后一部我们要想到的地方是，因为我们不是那些高度集中化的国内外数一数二的专门的制造企业，我们，没有那么多的资金，没有那么

20、多的时间，没有那么大的市场占有率，也就是说我们所要设计的这个爬杆机器人，从目前的情况来说，还只是小批量或者换个方式可以说是私人订制，至于这个产品设计完以后，能不能推广，能不能大批量的进行制造，说到底其实就是个成本的问题，我们必须保持清醒的头脑，要精打细算，节约制造成本，所以说到这了，我想说的是，我们最好去我们当地的电子市场市场，去那里买那些已经大量为人所熟知的材料和己有小零部件 如螺栓、弹簧等 ，这些标准件，最好不要自行额外的添油加醋发挥自己的奇思妙想，非要自己从头开始，一切从零开始，埋头苦干，一心铺在设计和加工的元件上，这样可不好，在这里不值得提倡。这么做的初衷只有一个，就是为了减少我们设计

21、这个爬杆机器人的难度，并且在保证产品能够按照要求完成所要达到的目的的大前提下，让系统更加靠谱让人值得信任，当然话说回来最不能忘记的是最主要的还是降低样我们设计这个爬杆机器人的开销。2.1.1夹紧机构方案比较我们都知道爬杆机器人在工作的时候，它那不一般的工作姿势，所以夹紧机构是关键，首先机器人不能掉下去，机器人一段夹紧在杆子表面，然后还要能够运动，这个机构本身所产生的夹紧力要能够保证这一点，让我们的机器人在工作的时候稳稳当当的，夹紧-放松的运动过程能稳定的进行。这个时候我们再想想我们的机器人它所处的工作环境和性质，再查阅相关书籍，这个时候我们不难知道，主要有两种夹紧方式能够满足我们的要求：机械式

22、装置，液气压式装置。这两种方式都可以为我们的爬杆机器人产生足够的夹紧力，当然人无完人，金无足赤，这两种方式有让人眼前一亮的闪光点，也有让人讨厌的短板。两者间的具体比较见表2.1表2-1不同夹紧机构的比较夹紧方式优点缺点机械式装置工作状态视结构而定、结构简单、噪音小、费用低加紧力调节不方便液气压式装置夹紧力调节方便、工作状态稳定可靠需要液 气 源和液 气 动控制系统支持，体积庞大、噪音污染大并且其设备成本和维护费用较高设计系统的时候，需要考虑很多，由上表，经过认真仔细的分析和比较，综合考量表中目前国内外比较常见的爬行机器人的夹紧机构的优缺点，最终选择机械式装置作为本文中的爬杆机器人的夹紧方式。2

23、.1.2动力系统方案比较在考虑到机器人的动力系统的时候，摆在我们眼前的方案多种多样，我们可以选择电气驱动、液压驱动、气压驱动这些不一样的方案。随之而来是就是，不一样的方案选择，接下来带给我们的特点也是不一样的，根据我们要求的不一样的工作场景，劳动强度，机构寿命要求，操作的难以与否，经济效益的高低，技术要求的高低，工作动作的快慢，执行速度的快慢，稳定性好不好，驱动力具体到底怎么样，对环境的影响大不大，具体的控制距离的远近，系统结构的难易程度，使用维护是否方便，速度调整容易与否，按照不同的要求，我们再来选择最适合的动力系统，从而完成我们所想要的目的。表2-2为不同的驱动方式的性能对照表。表2-2

24、不同动力系统的比较项目技术要求动作快慢速度稳定性驱动力环境要求控制距离经济性系统结构使用维护速度调整气压驱动较低较快较差中等适应性好中等便宜简单简单容易液压驱动较高较慢良好最大不怕振动短较贵复杂稍高很容易电气驱动较低慢很好较大一般短一般稍复杂简单困难气压驱动有着很多独一无二的闪光点，比如响应速度快，结构简单，控制方便；当然它也有不足之处，就比如说功率质量比小，装置体积大，气压驱动的位置精度不高，因为空气的可压缩性使得机器人在任意定位时，气压驱动会出现很多毛病，举个例子，它有时候会漏气，还有就是气压装置它自己体积不小，比较占地方，用在我们这里可不合适。电气驱动有很多让人不得不注意的闪光点，比如易

25、于控制，运动精度高，响应快，使用方便，信号监测、传递和处理方便，成本低廉，驱动效率高，不污染环境等诸多优点，符合本系统要求。我们要设计的这种爬行机器人的机械结构，可以把悬索或管线卡在机器人内部滚轮上，通过电机驱动在悬索或管线上移动，通过摄像头传回图像便于检查人员判断。由上表，经过认真仔细的分析和比较，综合考量表中目前几种国内外比较常见的爬行机器人的动力系统的优缺点，我们最后决定选择电气驱动的方案。2.2传动方案简介 图2-1传动简介下半部分弹簧的预紧力给小车提供压力；上半部分电动机将电能转换为机械能，并通过齿轮传动，使得贯穿于机器人的长轴转动，从而带动位于长轴上的蜗杆转动，通过涡轮蜗杆传动使得

26、与蜗轮相连的驱动轮使小车前进机械结构设计3.1方案设计 图3-1 小车零件位置图本次设计的是爬杆机器人的机械结构，文中主要由以下几个重要结构：驱动机构：驱动机构主要是由电机和联轴器组成。减速器：减速器主要是由减速齿轮或是蜗杆减速机构组成，通过对小车爬行时所需要的最大扭矩的估算进行减速器的选择和尺寸设计。夹紧机构：夹紧机构主要是由弹簧、轮架、车轮等组成，这部分主要根据对轮轴所能承受的强度来进行轴径的计算。爬升机构：爬升机构是由驱动轮、传动轴、轴承、套筒等零件组成，这个的目的主要是对传动轴的设计。先把所有机构设计完毕，再安装于箱体之上，然后再设计箱体的结构。小车零件大概的位置如上图3-1所示。3.

27、2减速机构计算3.2.1传动部件计算在这里我们不妨设定小车的爬行速度是40mm/s，因为杆径要求10-50mm，不妨设我们这个爬杆机器人的驱动轮的接触直径50mm。驱动轮旋转一圈走过的路径 s=50=157mm需要它每秒转 t=40/s=4/5,n约15r/min也就是说在我们所设计的这里即大约需要的减速箱输出速度为15r/min，考虑小车内部的空间及重量，我们在这里不妨设小车自重5Kg,以及小车与杆件之间最特殊的情况，也就是当角度为90的时候，这个时候我们的电机输出功率必须大于或者等于我们所设计的小车的自重，这样才能保证机构的安全性，这是最基本的条件，只有满足了这个条件我们才能让我们所做的这

28、个机构再去完成下一步的我们所需要的任务。同时我们要求我们所要用到的这个减速器尽量简单，尽量大的传动比，这就需要用到涡轮蜗杆了，还有就是最好我们所设计的这个爬杆机器人在部分情况下可以自锁，所以想来想去，综合进行考虑对比，最后我们决定要用到蜗轮蜗杆做减速器，在这里我们不妨可以采用传动比i=20,那么根据上面的计算，很容易的我们就可以知道我们这里的电机，它需要输出的转速为300r/min，此时电动机的输出功率 P=FV=GV=mgv=59.815/60=11.875W=11.88w即蜗轮蜗杆设计条件为：蜗杆转速300r/min，输入功率11.88W，传动比i=203.2.2蜗杆传动的计算涡轮蜗杆如下

29、图3-2所示 图3-2涡轮蜗杆(1) 按照GB/T10085-1998的标准，在这里我们选用渐开线蜗杆（ZI）(2)因为在这里我们用到的蜗杆传动，它所需要的功率并不是很大，而且蜗杆传动的速度较低，所以在这里我们所要选用的蜗杆用45号钢,因为我们是学生，要做的是毕业设计，我们自己的资金和资源都十分有限，不可能像那些国内外大型高度集中化专业化的公司一样，拥有巨大的市场占有比率，我们所设计的产品暂时不可能大批量产从而获得利润，也就是说我们现在进行的这个毕业设计从一定角度上来说是属于私人订制，说到底我们必须要控制成本，设计的这个东西它的成本必须要尽量得低。在这里轮芯采用灰铸铁HT100。(3)设计公式

30、为： 1) 取=，则=（估取），为T=9550p2/n2=3240Nmm 2)K 取=；查使用系数，得=；取动载荷系数=，则 =1.151.051=1.213） 钢制蜗杆与配对的青铜蜗轮=160。4) z=zi=204=80齿5） 我们可以借助外部力量，翻阅铸锡青铜涡轮的基本许用接触应力表11-7，得蜗轮基本许用应力 =268MPa， N=60j=603012000=2.1610 ：= 所以 =0.6804268=182MPa6) =70.41 因为=4，取模数值为2， 。(4) 1） mm 2） =mm；=mm,=mm；0.5m=mm。 3） =240=80mm mm mm mm(5) =

31、，=。 =0.8596 。 0.712 560.711MPa=6MPa =7MPa (6) =（0.950.96） =；有关。 =m/s3.3.主动轴的计算图3-3主动轴主动轴如上图3-3所示在我们这个所设计的爬杆机器人的机械结构中，我们要用到这个轴，那么这个轴的主要功能是什么，不难知道，在这里，轴的主要作用是传递动力，先由电机通过蜗杆结构所传递给主动轴扭矩，为的就是最后的我们能够做到带动小车主动轮的转动，在这里这个主动轮再依靠摩擦力，最终再去带动小车在杆件上运动，从而实现我们想要完成的一些目的。轴分为三种，这三种分别是转轴、心轴、传动轴，区别他们的唯一标准就是这个轴在整个机构中的承载的情况。

32、下面我们来具体说一下三者之间的区别。什么是转轴，转轴就是同时承受弯矩和扭矩的轴。什么是心轴，心轴就是只受弯矩不承受扭矩的轴。什么是传动轴，传动轴就是主要承受扭矩而不受弯矩或是弯矩很小的轴。这么一解释，我们就很明白在我们所做的这篇文章中我们要用到的到底是哪一个，其实就是转轴，它又要承受弯矩还要承受扭矩。(1) =p0.8=11.8750.8=9.5W =3001/20=15r/min =/=N.mm(2） ，及，=，得 =mm(3） 1)拟定轴的装配方案，左端依次装入，轴承、套筒、蜗轮、套筒左端轴承，右端依次装入机械轮、套筒、右端轴承。2)按照轴向安装零件位置的的要求确定轴的各段直径和长度，见表

33、3-1。自左向右分别共有7段轴径表3-1 确定各段轴径及长度位置直径和长度/mm原因第一段=10与左端的轴承孔径相配合=52根据套筒的长度和蜗轮的宽度第二段=12与中间的轴承孔径相配合=8与轴承的宽度一致第三段=15满足轴承的定位要求直径要略大于轴承直径=45根据其拆装要求及轴承润滑要求第四段=18轴间定位要求所需，轴间高度h大于0.07d，取h=1.5mm=5轴环宽度大于1.4h第五段=14根据驱动轮的直径设计=32根据驱动轮的宽度第六段=12与套筒的直径相配合=40与套筒的长度相一致第七段=10与轴承内径相配合=6与轴承宽度相一致 3）轴上零件的周向定位：蜗轮、驱动轮与轴的周向定位均采用平

34、键联接。第一段 的周联接查手册选平键bh=33，键槽长10，蜗轮轮毂与轴的配合为H7/n6，驱 动轮与轴联接，采用平键5516，配合为H7/k6。滚动轴承通过与轴进行过渡配 合实现周向定位，轴径公差为m6。 4）确定轴上圆角和倒角尺寸：取轴端倒角145度，各轴肩处圆角见图3-4。 (4)根据图3-2轴的结构图得出轴的计算简图，如图3-3。显然截面C处是轴的最大弯矩处，是轴的危险截面。表3-2中列出了C处的、T、的值表3-2 截面C处的、T、载荷水平面支反力R=2.2N，=3N，=13.3N，=8.1N弯矩MM=715.6N.mm载荷水平面总弯矩=715.6N.mm扭矩TT=7194.33N.m

35、m计算弯矩=7229.83N.mm 5） =26.3MPa ，=.00MPa， =.00MPa。,安全。 6） 图3-4 轴的工作图3.4 夹紧机构的设计夹紧机构的主要作用是通过调节弹簧的预紧力来使小车稳定爬行和自适应杆的直径。小车的车轮主要由U型架、套筒轴、轴、垫片、被动滚轮、深沟球轴承以及一系列标准件组成，小车滚轮的装配图。夹紧机构主要是由装配的车轮和弹簧组成，如图如图3-5。图3-5 小车滚轮装配图图3-6夹紧机构小车车轮轮子的尺寸已由所爬绳的直径所确定，对小车的结构主要是小车车轴直径的选择与其强度的校核。如图3-7，图3-7 受力简图以及剪力图和弯矩图显然小车车轮的轮轴的受力是对称的，

36、因而易得轮轴所受弯矩的最大处位于轴的中央。设轴中央所受力为F，则两侧所受力为F/2。易知轴中点处的最大弯矩为M=FL/4=350N.mm。2）圆形截面有无数个对称轴，而且载荷方向沿着对称轴方向。因此中性轴通过截面形心并且垂直于对称轴。3） 确定中性轴的位置和中间截面上最大弯矩的实际方向，可以确定中性轴以上部分承受压应力，中性轴以下部分承受拉应力。最大拉应力作用点和最大压应力的作用点分别是到中性轴最远的下边缘和上边缘各点。确定车轮轴的直径拟采用轴的材料45号钢，故而许用弯曲应力=60MPa。根据其最大压应力和最大拉应力处的强度校核求，所需轴的直径d =3.9mm，取轴的直径6mm。3.5小车装配

37、图展示图3-8小车装配图展示电机选择4.1电机比较电动机作为机器人攀爬的动力源和主要部件之一，它的尺寸、自重、形状也影响到机器人其它相关部件的尺寸。从结构的紧凑性方面考虑，在电机传动轴向上，直角电机比标准电机占用更小的空间。4.2电机介绍经比较选用如下图所示的国内某公司生产的直角减速电机作为机器人攀爬的动力源，如图4-1所示 图4-1直角减速机该类型电机减速比为1：3-1：180可调，只需要选择不同减速比的直角减速箱即可，当加上一级中间减速箱后，减速比可达1：200-1：1800。只需转换接线开关，电机即可正反转。电机正反转接线如图4-2所示。将开关 s w 切换至 cw 侧，电机顺时针旋转；

38、将开关 s w 切换至c cw侧，则电机逆时针旋转。这里旋转方向是指面对电机输出轴端，顺时针旋转为cw，逆时针旋转为c cw。 图4-2电机正反转接线图初步选用25w直角减速可逆电机。型号为80YR25GV22。电机80YR25GV22转矩-转速曲线如图4-3所示，日常所用交流电为220V/50HZ，在电机转速约为0-1000r/min范围内，电机的转矩-转速曲线近似成线性关系。而在通过上面的计算，可知电机需要输出的转速为300r/min，所以我们选用的电机满足要求。 图4-3电机80YR25GV22转矩-转速曲线图小车箱体的设计5.1小车箱体的介绍箱体是遥控小车的基础构件，它是小车的骨架，小车上其他所有的部件最后都需安装到箱体上，它不仅承受着小车各个机构的重量，还要对各个机构进行定位和安装，保证零件间的的相对位置。在小车工作中箱体影响着小车的工作精度和抗振性能，通常来说箱体的尺寸和重量一般占用机器的尺寸和重量的大比重。5.2小车箱体的展示考虑到小车的质量不宜过重，采用铝合