全方位移动底盘的机械结构设计及其运动学仿真(附件)【字数：10468】
摘 要摘 要 本设计主要研究了全方位移动底盘的设计，简单的说，就是让一个底盘可以横向侧移，前后平移，任意旋转半径运动。移动机构是移动平台运动的基础。而全方位轮本身对于精度的定位要求很高，在原地可以自我调整及其任意方向的运动，所以它拥有这些独特的特性，一般的移动机构基本比不上。对那些研究移动机构的有着很重要的意义。 要使它可以全方位移动，既使用纳姆轮来实现，所以本设计也主要设计了纳姆轮的机械结构。纳姆轮的主要工作原理就是纳姆轮的外围上由若干个小轮子组成，所以就可以横向平移。而轮子是围绕中间的转轴运动，转动时整个轮子都回贴着地面运动，随机调整运动方向。所以它便可以实现全方位移动。 设计完主要的零件后，还要对其进行三维建模，基于Solidworks软件对整个机构建立模型，依次为电机，车轮，车轮托架，车轮轴，底架，轮毂，螺纹套，纳姆轮以及一些标准件，将这些零件凑在一起就形成了可全方位移动的底盘。 三维建模弄好以后，还要对其进行运动仿真，仿真就是将你所做的底盘进行模拟运动，看所做的效果怎么样。做完所有的步骤之后，回头发现一个设计做要做的工作量很多很多，让我在大学四年里感受到了知识的力量。关键字全方位，移动底盘，结构设计，运动仿真
目 录
第一章 绪论 1
1.1全方位移动底盘设计的目的和意义 1
1.2 全方位移动底盘研究的现状与发展 1
1.2.1底盘研究的现状 1
1.2.2全方位移动底盘的发展 1
1.3 设计的主要内容 2
第二章 全方位移动底盘的总体设计方案 3
2.1 设计要求 3
2.2 总体设计方案 3
2.3运动方式的选择 3
2.3.1 履带式 4
2.3.2 轮式 4
2.4全向运动机构的选择 4
2.4.1通过机构调整实现全向移动 4
2.4.2通过对专用轮子的控制实现全向移动 5
2.5 可靠性设计 6
2.6 弹簧减震器的介绍 7
2.7 本章总结 8
第三章 全方位移动底盘的机械结构设计 9
3.1 电机的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
选取 9
3.2 车轮的设计 9
3.3 车轮托架的设计 10
3.4 车轮轴的设计 10
3.5 底架的设计 11
3.6 轮毂的设计 12
3.7 螺纹套的设计 12
3.8 纳姆轮的设计 13
3.9 总结 15
第四章 建立全方位移动底盘的三维模型 16
4.1 章前分析 16
4.2 Solidworks的简介 16
4.2.1 Solidworks的特点 16
4.2.2 Solidworks的用户界面 16
4.2.3 Solidworks的配置管理 16
4.2.4 Solidworks的协同工作 16
4.3 车轮的建模 17
4.4 车轮轴的建模 18
4.5 车轮托架的建模 18
4.6车架的建模 19
4.7 底盘的建模 20
4.8本章小结 20
第五章 全方位移动底盘的运动仿真 21
5.1运动仿真motion的简介 21
5.2 全方位移动底盘的运动仿真 21
5.2.1零件的装配 22
5.2.2基于Solidworks的运动仿真 24
第六章 底盘运动的方法 25
6.1三轮机构 25
6.1.1两轮独立驱动机构 25
6.1.2 前轮驱动前轮导向机构 25
6.1.3后轮差动减速器驱动前轮导向机构 25
6.1.4 两后轮独立驱动前轮导向机构 26
6.1.5 三轮全驱动导向机构 26
6.2四轮机构 26
6.2.1两轮独立驱动机构 26
6.2.2四轮全驱动全导向机构 26
6.2.3四轮全驱机构 27
6.2.4两轮独立驱动汽车转向机构 27
6.2.5两轮差速器驱动汽车转向机构 27
6.3 可行性分析 27
结 论 29
致 谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1全方位移动底盘设计的目的和意义
最近几年，全球各国已对全方位移动底盘的研究越来越广泛，使得移动底盘已变成一种很流行的运动机构。为此，我国也在努力的研究和开发更多品种，使得我国在这一领域取得更大的进步。
移动底盘分为两种，即全方位移动和非全方位移动。
一般情况下，一个物体可以实现3个自由度的运动，也就是上下，左右以及旋转运动。但是一个机构如果运动的自由度少于三个，那么该机构属于非全方位移动机构，典型的汽车。对于可以实现3个自由度运动的机构，就属于全方位移动机构。这些机构比较灵活，适用于那些一般人无法进入的地方，狭小的空间。
我国对于这一领域的研究相对较少，而且研究的方面也比较局限，所以要想在这一方面取得很好的进展，那是要花费很大的努力。对此，这次设计全方位移动底盘的设计意义相当的大，现有的我国设计的机器人基本都是非全方位移动的，最主要的就是在狭窄的，拥挤的场合机器人发挥不出它的用处，全方位移动机器人在这方面就会显得很重要。何况移动底盘是整个机器人移动的核心部分，不仅关系到机器人是否可以全方位移动，而且还直接影响着设计该机器人成败的关键所在。
1.2 全方位移动底盘研究的现状与发展
1.2.1底盘研究的现状
在国外，全方位移动底盘已经受到广泛的关注，而且形成了很多种类的产品，尤其在日本和美国。八十年代初期，美国的高等院校在DARPA的支持下开展了自主移动车辆的研究。德国联邦国防大学也于二十世纪九十年代研究出了VaMoRsP移动平台。在奥克兰，设计出了有麦克纳姆轮组成的全方位移动机器人。在美国，最早提出的正交轮的两种机构形式。
在国内，哈尔滨大学中有人研究出一种新型全方位移动机构，浙江大学提出了一种全方位移动机器人的控制方法，上海交通大学研究出了毫米级全方位移动机器人机构，上海大学研究了一种能够越跨相框类等障碍壁面作业机器人。
目 录
第一章 绪论 1
1.1全方位移动底盘设计的目的和意义 1
1.2 全方位移动底盘研究的现状与发展 1
1.2.1底盘研究的现状 1
1.2.2全方位移动底盘的发展 1
1.3 设计的主要内容 2
第二章 全方位移动底盘的总体设计方案 3
2.1 设计要求 3
2.2 总体设计方案 3
2.3运动方式的选择 3
2.3.1 履带式 4
2.3.2 轮式 4
2.4全向运动机构的选择 4
2.4.1通过机构调整实现全向移动 4
2.4.2通过对专用轮子的控制实现全向移动 5
2.5 可靠性设计 6
2.6 弹簧减震器的介绍 7
2.7 本章总结 8
第三章 全方位移动底盘的机械结构设计 9
3.1 电机的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
选取 9
3.2 车轮的设计 9
3.3 车轮托架的设计 10
3.4 车轮轴的设计 10
3.5 底架的设计 11
3.6 轮毂的设计 12
3.7 螺纹套的设计 12
3.8 纳姆轮的设计 13
3.9 总结 15
第四章 建立全方位移动底盘的三维模型 16
4.1 章前分析 16
4.2 Solidworks的简介 16
4.2.1 Solidworks的特点 16
4.2.2 Solidworks的用户界面 16
4.2.3 Solidworks的配置管理 16
4.2.4 Solidworks的协同工作 16
4.3 车轮的建模 17
4.4 车轮轴的建模 18
4.5 车轮托架的建模 18
4.6车架的建模 19
4.7 底盘的建模 20
4.8本章小结 20
第五章 全方位移动底盘的运动仿真 21
5.1运动仿真motion的简介 21
5.2 全方位移动底盘的运动仿真 21
5.2.1零件的装配 22
5.2.2基于Solidworks的运动仿真 24
第六章 底盘运动的方法 25
6.1三轮机构 25
6.1.1两轮独立驱动机构 25
6.1.2 前轮驱动前轮导向机构 25
6.1.3后轮差动减速器驱动前轮导向机构 25
6.1.4 两后轮独立驱动前轮导向机构 26
6.1.5 三轮全驱动导向机构 26
6.2四轮机构 26
6.2.1两轮独立驱动机构 26
6.2.2四轮全驱动全导向机构 26
6.2.3四轮全驱机构 27
6.2.4两轮独立驱动汽车转向机构 27
6.2.5两轮差速器驱动汽车转向机构 27
6.3 可行性分析 27
结 论 29
致 谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1全方位移动底盘设计的目的和意义
最近几年，全球各国已对全方位移动底盘的研究越来越广泛，使得移动底盘已变成一种很流行的运动机构。为此，我国也在努力的研究和开发更多品种，使得我国在这一领域取得更大的进步。
移动底盘分为两种，即全方位移动和非全方位移动。
一般情况下，一个物体可以实现3个自由度的运动，也就是上下，左右以及旋转运动。但是一个机构如果运动的自由度少于三个，那么该机构属于非全方位移动机构，典型的汽车。对于可以实现3个自由度运动的机构，就属于全方位移动机构。这些机构比较灵活，适用于那些一般人无法进入的地方，狭小的空间。
我国对于这一领域的研究相对较少，而且研究的方面也比较局限，所以要想在这一方面取得很好的进展，那是要花费很大的努力。对此，这次设计全方位移动底盘的设计意义相当的大，现有的我国设计的机器人基本都是非全方位移动的，最主要的就是在狭窄的，拥挤的场合机器人发挥不出它的用处，全方位移动机器人在这方面就会显得很重要。何况移动底盘是整个机器人移动的核心部分，不仅关系到机器人是否可以全方位移动，而且还直接影响着设计该机器人成败的关键所在。
1.2 全方位移动底盘研究的现状与发展
1.2.1底盘研究的现状
在国外，全方位移动底盘已经受到广泛的关注，而且形成了很多种类的产品，尤其在日本和美国。八十年代初期，美国的高等院校在DARPA的支持下开展了自主移动车辆的研究。德国联邦国防大学也于二十世纪九十年代研究出了VaMoRsP移动平台。在奥克兰，设计出了有麦克纳姆轮组成的全方位移动机器人。在美国，最早提出的正交轮的两种机构形式。
在国内，哈尔滨大学中有人研究出一种新型全方位移动机构，浙江大学提出了一种全方位移动机器人的控制方法，上海交通大学研究出了毫米级全方位移动机器人机构，上海大学研究了一种能够越跨相框类等障碍壁面作业机器人。
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