第八届机械设计大赛设计说明书方案书全省一等奖作品

-1-参赛队号：（由工作人员填写）浙江省第八届大学生机械设计竞赛机械设计方案书学校名称：学生队长：学生队员：指导教师：联系方式：-2-目录作品内容简介....................................................................................................................................3§1实物模型图..................................................................................................................................4§2机械部分设计分析及说明...........................................................................................................42.1组织结构图.............................................................................................................................42.2底盘.........................................................................................................................................52.3撑开机构..................................................................................................................................62.31前后辅助轮...............................................................................................................................82.32齿条推力杆........................................................................................................................72.4伸缩臂系统..............................................................................................................................82.41滑动导轨伸缩....................................................................................................................82.42三角架................................................................................................................................82.44内嵌式齿条升降杆.............................................................................................................92.5圆拱大抓手..............................................................................................................................92.6控制电路设计........................................................................................................................10§3理论设计计算............................................................................................................................113.1驱动电机的选择....................................................................................................................113.2带传动的设计与校核............................................................................................................123.3撑开机构齿轮计算................................................................................................................143.4滚珠导轨伸缩臂受力分析.....................................................................................................143.5齿轮传动设计与校核.............................................................................................................15§4创新与特色................................................................................................................................17参考文献.........................................................................................................................................18附录：装配图、零件图..................................................................................................................18-3-抗灾救援车设计说明书作品内容简介众所周知，当灾难发生的时候，时间就是生命！救援速度才是至关重要的，我们的设计理念是高速，高效，简约而不简单。因此我们设计并制作了这款抗灾救援车，该救援车主要由履带式底盘，撑开机构，滑动导轨伸缩臂以及圆拱机械手等组成。能绕过障碍物，穿过隧道，快速过桥并实施救援任务。机器人运行稳健而灵活，救援速度快，履带底盘转弯半径小，抓取系统可前后伸缩，自由升降，机械手可360°旋转并收放于车体之上，30-130mm的抓取范以及夹板上的圆拱形设计使得抓取效率有了质的飞跃！-4-§1实物模型图图1-1机械手收起状态实物图§2机械部分设计分析及说明2.1组织结构图救援车的机械部分主由履带式底盘，撑开机构，抓取机构以及圆拱机械手组成。-5-2.2底盘方案拟定：由于有救援目标的重量和抓取距离要求的限制，倘若救援车自身平衡性不好的话，很容易在抓取过程中侧翻。为了防止这一现象的发生，我们决定在不影响救援车动作的情况下增加重量，因此需要牢固的底盘来承受救援车的重量。带传动属于挠性传动，传动平稳，噪声小，易实现转弯，通过性较好。带传动允许较大的中心距，结构简单，安装和维护较方便，且成本低廉。结构说明：底盘主要由：1铝板、2轴承座、3前辅助轮（从动）、4后辅助轮（从动）、5同步带轮（从动）、6同步带轮（主动）、7推杆机构等组成。如图2-1所示.图2-1底盘三维图1铝板、2轴承座、3前辅助轮（从动）、4后辅助轮（从动）、5同步带轮（从动）、抗灾救援车履带式底盘过桥机构抓取机构前后辅助轮圆拱机械手滑动导轨伸缩臂三角架内嵌式齿条升降杆齿条传动杆-6-6同步带轮（主动）、7推杆机构救援车一共8个轮子，4个同步带轮，4个辅助轮（半径小于同步带轮），其中4与5轴心相同。5和6加上了履带后致使3和4腾空，这样的设计避免了撑开时与地面的接触，少了摩擦力的阻碍，在撑开电机上的选择上也更加方便。推杆机构由滑道，齿条传动杆和辅助轮连接杆组成。底板用的是3mm厚的铝板并折边10mm，折边后的铝板在强度上大大超越未折边前。两个电机带动前轮，通过履带与后轮连接。履带为200XL型同步带。2.3撑开机构方案拟定：过桥时最快的方法就是将轮子撑开，撑开机构仅在过桥时运用，为了减少时间以及保证稳定，必须使其与地面不相接触；即使撑开后的辅助轮与型材对的很准，也未必能够保证救援车不掉下河里，因此在辅助轮的设计上必须有可以卡住型材的功能，最好也同时具备矫正的功能。撑开后的动力最好也一体化，单独加电机带动会浪费资源。结构说明：撑开机构主要由：1后辅助轮、2前辅助轮、3辅助轮连接杆、4齿条传动杆、5传动杆滑道、6套筒（前辅助轮轴），如图2-2所示：图2-2撑开机构1后辅助轮、2前辅助轮、3辅助轮连接杆、4齿条传动杆、5传动杆滑道、6套筒（前辅助轮轴）整个撑开机构由齿轮齿条带动，通过3和4的连接将动力传给1和2，从而达到撑开的目的，其中的核心部分请参考图2-3以及图2-4.图2-3撑开机构核心部件1轴承座（内含深沟球轴承61800zz，铁封闭轴承608zz）、2轴承座(内含深沟球轴承61800zz)、3键、4后轮套筒轴（可放置键）、5辅助轮轴（可在4内滑动并随4一起运动）、6键槽-7-图2-4辅助轮凸起设计图2-5型材截面图工作过程：图2-3内的5可在4内滑动，加上3和6之后，4和5可同步运动，其中1内含两个轴承，分别配合4和5，2内含1个轴承，配合4.这样的设计实现了既可传动又可自由滑动的要求，为过桥动作提供了动力源。前轮的凸出设计和后轮的凹槽设计便于卡进型材，过河的安全系数大大提升。2.32齿条传动杆方案拟定：有了4个辅助轮后，自然要有传动机构，首选的是齿轮齿条传动，这样最简易，全用齿条有点浪费，在计算撑开距离后采用齿条与铝合金型材相连接的方式，再配合与其垂直连接的前后辅助轮连接杆和滑道就可以达到传动目的。结构说明：由一段内镶齿条（长度60mm）的铝合金型材和一段与之垂直的辅助轮连接杆组成，用于传递撑开动力。在底盘上同时还有精密滑道，保证传动更加平稳。图2-6齿条传动杆齿条齿条传动杆滑道-8-2.4伸缩臂机构图2-7伸缩臂机构2.41滑动导轨伸缩臂方案拟定：在前后伸缩的设计上，我们考虑到抓取目标的距离要求，以及绕高墙、过隧道的限制，因而选择了滚珠导轨，它不需要整体向外伸缩，并且伸出长度足够，但缺点是刚性不足。由于需伸出距离确实比较大，且我们的抓手重量比较重，再加上抓取目标的重量，大的力臂即使乘以很轻的分量也会产生很大的重力。结构说明：我们采用两根滑动导轨中间加方管的方式来做前后伸缩杆，两根导