移动装置万向传动机构设计【字数：9618】
移动装置万向传动机构是一种基于AGV能够实现万向传动的驱动机构，是智能制造2025和工业4.0背景下的重要发展产物。现阶段，我国的智能科技行业还处于人工体力劳动的初级阶段，大部分工作需要人工操作而不是自动化设备来完成的。因此，有必要研究并设计出一款可以万向转动并且能够驱动的万向轮，满足现代生活和工作的需求。首先研究了移动装置万向传动机构的当代科技背景以及这次毕业设计的研究意义，然后描述了移动装置万向传动机构的国内外研究现状，然后提出移动装置万向传动机构此次毕业设计思路和相关部件运行原理，对移动装置万向传动机构通过CATIA三维建模做出所有零部件结构设计并将它们进行装配设计，对移动装置万向传动机构的机械设备进行选型和核心零部件设计，并进行相应的参数选取计算，最后受力计算分析以满足实际使用的需求。通过本次毕业设计，不仅了锻炼我对CATIA三维制图软件和CAD二维制图软件的使用能力，而且巩固了机械设计的基础知识，与此同时对我大学四年的学习做出了很好的总结，为今后自己走上工作岗位，快速与社会融合奠定了良好的基础。
Keywords: Mobile robot;Universal drive mechanism of mobile device;The structure design 目 录
1.引言 1
1.1课题背景 1
1.2国内外研究现状 2
1.3研究目的和意义 2
1.4设计参数 3
1.5主要研究内容及结构框架 3
2.移动装置万向传动机构的设计计算 5
2.1 总体方案设计 5
2.2 轮毂驱动电机的选型 6
2.3 转向电机的选型 7
2.4 转向驱动齿轮传动的设计计算 7
2.4.1齿轮的几何尺寸计算 7
2.4.2齿轮的校核 8
2.5 轴的设计与强度校核 10
2.5.1 轴的设计与计算 10
2.5.2 轴的校核计算 11
2.6 齿轮和轴的安装连接 11
2.6.1 轴上零件的安装固定 11
2.6.2 普通平键的尺寸选取 12
2.6.3 卡簧尺寸 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
的选取 13
2.7 轴承的选择 13
2.7.1 滚动轴承的选择 13
2.7.2 单向推力轴承的选择 13
2.8 本章小结 14
3. 移动装置万向传动机构的结构设计及建模 15
3.1 驱动系统的结构设计 15
3.2 齿轮轴的结构设计 15
3.3 轮架的结构设计 16
3.4 壳体支架和安装板的结构设计 17
3.5 本章小结 18
4 .总结与展望 20
4.1 总结 20
4.2 展望 20
参考文献 21
致谢 23
1.引言
1.1课题背景
伴随着经济和科技的进步，科学技术不断完善，智能机器人行业的发展也十分迅速，各式各样的机器人也开始出现在大众的视野中，智能机器人已经不断的出现在人民的生活和工作中，与此同时智能机器人也不断在服务业、军事、航天航空事业中占据了重要的地位，于是它渐渐开始成为当今社会上必不可少的机器之一。
AGV移动机器人具有可靠性好，稳定性高，移动速度快的优点，因此广泛的被应用于各行各业中，并且底盘部分也是移动装置的重要结构之一，对于移动机器人的移动是否灵活和移动是否稳定起到很重要的影响，因此移动机器人的底盘对整个移动装置的结构是否稳定以及是否可靠都是十分重要的，而且移动机器人在移动的过程中难免会有震动状况的发生，移动机器人的震动会对机器人的运动，稳定性以及机器人的使用寿命都有很大的影响，因此底盘和移动装置对移动机器人有着十分重要的意义，因此本设计中万向轮与移动机器人底盘巧妙的结合在一起，对于移动机器人行业的发展有着重要的推动作用。
/
图1.1智能移动机器人
AGV移动机器人具有很多的优点，它不仅稳定性高，而且可靠性好。并且在人们的生活服务以及工厂工作中会有很大的帮助。AGV机器人根据现有形式可分为两轮式、三轮式、四轮式和六轮式等形式，相对于这几种现有结构，四轮式的结构使用相对比较多，本设计选用底盘结构为四轮式。
随着科技的发展，移动机器人的研发设计开始变得非常多，而其中最重要的原因主要包括以下两点：第一，它的应用十分广泛，在社会的各个领域都可以应用到移动机器人。第二，目前国内外对于航天航空事业发展以及海洋勘探的重视，也加快了移动机器人的发展速度，因为它可以有效的提高工作效率和精确度。
在将来移动机器人的设计将有以下的发展趋势：1.首先会优化它的结构，使它的结构变得简单，使之便于工厂的生产加工以及安装运输。与此同时，它的使用灵活性高，通用程度也很高。2.降低相应的成本，使之在满足刚度的条件下，尽量减少材料的使用。3.可以使用一些新型的环保复合材料，在相同质量条件下，有效提高壳体和底盘的刚度。
1.2国内外研究现状
从80年代开始，移动机器人就开始逐渐出现在我们国家，与此同时，它也开始在我们生活的各个领域占据重要的角色。当然，国外对于机器人的研究会比我们早些。当时，对于移动机器人的研发，美、德、日三个国家在世界上暂时处于领先的地位，因为1980年这三个国家就开始展开了对移动机器人的研究开发。而我国对于移动机器人的研发相比于其他国家要晚大约十年左右。我国从863计划自动化机器人主题立项之后，才逐渐开始了这方面的研究。来自上海交大的陈建平以及刘方湖团队，他们开发研究了一种5轮的智能机器人，用于月球探索工作，与此同时他们在稳定性能和跨越障碍的性能上做了相关改进，结构也做了相关优化。来自清华大学的陆文娟团队，据悉她们开发研究了一种智能移动机器人，它拥有6个移动轮，并且这六个移动轮都是独立的控制单元，据测试此智能移动机器人的适应能力要比四轮移动机器人优良很多。
据调查，上世纪八十年代的时候，美国的CMU智能机器人研究所研发设计出两种能够在室外进行使用的移动机器人，这两个机器人的型号分别为Navlab1和Navlab5，与此同时这两个机器人也明确了移动机器人在以后的研发发展方向。1990年，德国的联邦国防大学与奔驰合作，研发了一款移动机器人，它的型号是VaMoRsP。最近日本也研制了一种移动机器人，它的结构不同于其他，它利用的是五点支撑悬吊结构，并且正是由于这种结构使它的越野能力变得更强。2007年，JPL成功的研制了一款月球探测车，据悉这个移动机器人有六条支腿，并且它的每条支腿上都设计有一个独立的驱动轮。
Keywords: Mobile robot;Universal drive mechanism of mobile device;The structure design 目 录
1.引言 1
1.1课题背景 1
1.2国内外研究现状 2
1.3研究目的和意义 2
1.4设计参数 3
1.5主要研究内容及结构框架 3
2.移动装置万向传动机构的设计计算 5
2.1 总体方案设计 5
2.2 轮毂驱动电机的选型 6
2.3 转向电机的选型 7
2.4 转向驱动齿轮传动的设计计算 7
2.4.1齿轮的几何尺寸计算 7
2.4.2齿轮的校核 8
2.5 轴的设计与强度校核 10
2.5.1 轴的设计与计算 10
2.5.2 轴的校核计算 11
2.6 齿轮和轴的安装连接 11
2.6.1 轴上零件的安装固定 11
2.6.2 普通平键的尺寸选取 12
2.6.3 卡簧尺寸 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
的选取 13
2.7 轴承的选择 13
2.7.1 滚动轴承的选择 13
2.7.2 单向推力轴承的选择 13
2.8 本章小结 14
3. 移动装置万向传动机构的结构设计及建模 15
3.1 驱动系统的结构设计 15
3.2 齿轮轴的结构设计 15
3.3 轮架的结构设计 16
3.4 壳体支架和安装板的结构设计 17
3.5 本章小结 18
4 .总结与展望 20
4.1 总结 20
4.2 展望 20
参考文献 21
致谢 23
1.引言
1.1课题背景
伴随着经济和科技的进步，科学技术不断完善，智能机器人行业的发展也十分迅速，各式各样的机器人也开始出现在大众的视野中，智能机器人已经不断的出现在人民的生活和工作中，与此同时智能机器人也不断在服务业、军事、航天航空事业中占据了重要的地位，于是它渐渐开始成为当今社会上必不可少的机器之一。
AGV移动机器人具有可靠性好，稳定性高，移动速度快的优点，因此广泛的被应用于各行各业中，并且底盘部分也是移动装置的重要结构之一，对于移动机器人的移动是否灵活和移动是否稳定起到很重要的影响，因此移动机器人的底盘对整个移动装置的结构是否稳定以及是否可靠都是十分重要的，而且移动机器人在移动的过程中难免会有震动状况的发生，移动机器人的震动会对机器人的运动，稳定性以及机器人的使用寿命都有很大的影响，因此底盘和移动装置对移动机器人有着十分重要的意义，因此本设计中万向轮与移动机器人底盘巧妙的结合在一起，对于移动机器人行业的发展有着重要的推动作用。
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图1.1智能移动机器人
AGV移动机器人具有很多的优点，它不仅稳定性高，而且可靠性好。并且在人们的生活服务以及工厂工作中会有很大的帮助。AGV机器人根据现有形式可分为两轮式、三轮式、四轮式和六轮式等形式，相对于这几种现有结构，四轮式的结构使用相对比较多，本设计选用底盘结构为四轮式。
随着科技的发展，移动机器人的研发设计开始变得非常多，而其中最重要的原因主要包括以下两点：第一，它的应用十分广泛，在社会的各个领域都可以应用到移动机器人。第二，目前国内外对于航天航空事业发展以及海洋勘探的重视，也加快了移动机器人的发展速度，因为它可以有效的提高工作效率和精确度。
在将来移动机器人的设计将有以下的发展趋势：1.首先会优化它的结构，使它的结构变得简单，使之便于工厂的生产加工以及安装运输。与此同时，它的使用灵活性高，通用程度也很高。2.降低相应的成本，使之在满足刚度的条件下，尽量减少材料的使用。3.可以使用一些新型的环保复合材料，在相同质量条件下，有效提高壳体和底盘的刚度。
1.2国内外研究现状
从80年代开始，移动机器人就开始逐渐出现在我们国家，与此同时，它也开始在我们生活的各个领域占据重要的角色。当然，国外对于机器人的研究会比我们早些。当时，对于移动机器人的研发，美、德、日三个国家在世界上暂时处于领先的地位，因为1980年这三个国家就开始展开了对移动机器人的研究开发。而我国对于移动机器人的研发相比于其他国家要晚大约十年左右。我国从863计划自动化机器人主题立项之后，才逐渐开始了这方面的研究。来自上海交大的陈建平以及刘方湖团队，他们开发研究了一种5轮的智能机器人，用于月球探索工作，与此同时他们在稳定性能和跨越障碍的性能上做了相关改进，结构也做了相关优化。来自清华大学的陆文娟团队，据悉她们开发研究了一种智能移动机器人，它拥有6个移动轮，并且这六个移动轮都是独立的控制单元，据测试此智能移动机器人的适应能力要比四轮移动机器人优良很多。
据调查，上世纪八十年代的时候，美国的CMU智能机器人研究所研发设计出两种能够在室外进行使用的移动机器人，这两个机器人的型号分别为Navlab1和Navlab5，与此同时这两个机器人也明确了移动机器人在以后的研发发展方向。1990年，德国的联邦国防大学与奔驰合作，研发了一款移动机器人，它的型号是VaMoRsP。最近日本也研制了一种移动机器人，它的结构不同于其他，它利用的是五点支撑悬吊结构，并且正是由于这种结构使它的越野能力变得更强。2007年，JPL成功的研制了一款月球探测车，据悉这个移动机器人有六条支腿，并且它的每条支腿上都设计有一个独立的驱动轮。
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