机械设计毕业论文-履带式移动平台底盘设计.doc

1、本科毕业论文（20 届）履带式移动平台底盘设计所在学院专业班级 机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 履带式移动平台底盘设计 1课题意义及目标学生可以通过这次的毕业设计，运用所学过的一些基础知识，深入了解移动平台中履带的结构形式 、移动机构的运动协调原理，移动机构的运动学及动力学模型等方面的知识 ，并且熟悉移动平台的设计规范、计算方法及设计思想等内容，为学生毕业后从事相关工作打好基础。2主要任务（1）了解机械产品的

2、设计方法。（2）确定移动平台的总体设计方案。（3）移动平台底盘机械结构设计。（4）传动系统设计。（5）动力系统设计。（6）关键零部件的分析与校核。（7）完成相应的工程图。（8）撰写毕业论文。结构完整，层次分明，语言顺畅；避免错别字和错误标点符号格式符合机械工程系学位论文格式的统一要求。3主要参考资料1潘骏，段福斌，杨文华，吴立军.机械设计基础M.南京大学出版社，2007.05.2仲崇慧，贾喜花.国外地面无人作战机器人发展概况综述J.机器人技术与应用,2010.3乔中莲，张治民.坦克履带的应用及其发展J.装备与技术.2005(6).4 王琦，翟宇毅，谢少荣，罗军等.特种机器人M.北京:化学工业出

3、版社，2006.4进度安排审核人： 年 月 日设计各阶段名称 起止日期1 查阅文献，了解研究目的意义，完成开题报告 2014.12.01 至 2014.12.312 了解移动机器人底盘的结构形式 2015.01.01 至 2015.03.103 完成机器人底盘的设计 2015.03.11 至 2015.04.304 完成相应的工程图设计说明书等整体设计 2015.05.01 至 2015.05.155 撰写毕业设计说明书，准备答辩 2015.05.16 至 2015.06.10I履带式移动平台底盘设计摘要：世界上有很多的工作环境对于人类来说都是十分危险的，比如高温、高压环境等。这时候履带式机器

4、人就起到了很大的作用，它可以代替人类在危险环境中工作，而且它不需要休息，工作时间长，状态也相对稳定。本次的设计其结构具有一定的创新性，可以实现比较多的非常规动作，比如越障和过坑等，也能很好地适应复杂多变的恶劣环境。要实现不同的功能可以在移动平台上搭载相应的功能模块，本研究可以作为一个基础平台用来开发各种功能的机器人。本次设计我们可以采用履带驱动结构作为平台的移动方案，并且模块化。这样有便于拆卸维修的好处，也可以适应复杂路段。本次设计的移动平台应该适应复杂多变的十分恶劣的环境，具有很好的移动能力和稳定性，本次设计的移动机构大概有三大模块：主动轮减速机构、路面适应执行机构以及履带轮运动和履带机构。

5、关键词：履带式移动平台，底盘，履带移动机构The design of crawler mobile platform chassis Abstract：There are a lot of work environment in the world for humans is very dangerous, such as high temperature and high pressure environment. Crawler robots will play a large role at this time, it can replace human working in a dan

6、gerous environment, it do not need to have a rest, it have a long working hours, the condition is relatively stable. The design of structure has a certain innovation, it can realize more unconventional action, such as the disabled and the pit. And it can adapt to complicated and changeable environme

7、nt. To achieve different functions corresponding function modules can be mounted on a mobile platform, this research can be used as a base platform for the development of various functions of the robot. We can use the track drive design as the mobile solution platform structure, and modular. This wi

8、ll give the benefits of easy removal service, it can adapt to the complex sections. The mobile platform should adapt to complex very harsh environment, with good mobility and stability, the moving mechanism of this design probably has three modules: the driving wheel speed reduction mechanism, the r

9、oad to adapt to the actuator and track wheels sports and track mechanism.Keywords: Caterpillar mobile platform, Chassis, Tracked mobile mechanismII目 录1 绪论 .11.1 国内外研究进展 .11.1.1 国外研究现状 .11.1.2 国内研究现状 .21.2 目的及其意义 .22 主要设计内容 .52.1 移动平台整体结构示意图 .52.2 履带式移动平台底盘相关参数设定 .53 履带的设计及其计算 .73.1 选择履带 .73.1.1 确定履带

10、的型号和节距 .73.1.2 确定履带的宽度 .83.2 主动轮和从动轮的设计 .103.2.1 确定主动 轮和从动轮的直径 .103.2.2 形状及主要尺寸的确定 .123.3 计算节线长度 .144 履带底盘重要零部件的计算及校核 .164.1 轴的设计与校核 .164.1.1 轴的尺寸设计 .164.1.2 轴的校核 .164.2 主动轮的校核 .184.2.1 齿面接触疲劳强度校核 .184.2.2 齿根弯曲疲劳强度校核 .195 传动系统与动力系统的设计 .215.1 传动系统的设计 .215.1.1 移动平台的减速器相关设计 .225.1.2 移动 平台的减速器的设计计算 .235

11、.2 动力系统的设计 .31III5.2.1 平地速度的驱动电动机功率计算 .315.2.2 爬坡速度的驱动电动机功率计算 .325.2.3 直流电动机控制 .346 结 论 .36参考文献 .37致 谢 .39太原工业学院毕业设计11 绪论1.1 国内外研究进展1.1.1 国外研究现状“坦克是20世纪的核心作战武器，无人作战系统是21世纪的核心作战武器，而2000年后大部分的部队都将装备无人作战系统，并且走向战场”,这是20世纪前美国科学家的预言。所以美国的国防部从80年代开始成立专门项目计划，以研究地面无人作战平台，当是一个国家战略计划。因此，世界上很多国家开始全面研究室外移动机器人也取得

12、了一些成果，比如能源部的机器人和智能化系统计划，还有后来的空间机器人计划；日本的在恶劣环境下工作的机器人计划；DARPA 的自主地面车辆（ALV）计划；欧洲的机器人计划等，而这些通通都是以移动平台作为基础去研究以及开发的。早期对室外机器人的体系结构以及对信息的处理都是在学术的角度进行，然后通过建立的试验系统去验证。准确的说，在初期人们对于机器人实现智能化的期望值太高，从而导致预期的效果没有达到，但是有关的技术却是得到了大力的发展，同时积累了大量的经验，也算是为人类做出了巨大的贡献。于此同时，其他国家受到启发也走上研究移动机器人的道路。近代，随着科技的进步，移动机器人的研究更加完善，同时在更现实

13、的基础上，走向各个领域以及实现实用化。“丹蒂 II”八足行走机器人是一个可以高速移动的行走机器人，它可以进行一些探险运动，是由美国航天航空局资助研究并开发出来的。1994年，它在斯珀火山火山口进行演示即完成指定的探险任务并且取得成功。虽然也有不足的地方就是它在返回的时候失去稳定性从而倒在陡峭泥泞的路上，但是也算取得了巨大的进步。与“丹蒂 II”八足行走机器人相比，其他机器人都需要人的参与或支持才能够顺利移动。在月球或其他星球表面都充满了碎片，机器人难以探索而丹蒂计划就为此提供了一个解决方案。1997年美国向全世界全面报道了由美国航天航空局研制出来的索杰那号探测机器人成功登上了火星。Rocky7

14、是新一代的移动机器人，相对于索杰那移动机器人性能更好，它通过了更加严酷的环境测试，可以在火星上进行更多方面的探险任务。太原工业学院毕业设计21998年，德国也研究出了一种轮椅机器人，并且在汉诺威的博览会展览大厅以及太原工业学院毕业设计3乌尔姆市的车站等人流量大的地方成功进行了实验并且取得的效果十分不错。这种机器人与其他很多的机器人在公共场所拥挤、人流量大的地方表现出来的笨拙不同，它十分的灵活可以很好规避行人进行移动，性能十分稳定以及出色。这种机器人是轮椅机器人上划时代的变化意义重大。国外还有一种机器人，它具有十分出色的动态稳定性，而其他的机器人都是只有静态稳定性；它还有可操作性高，抗干扰能力强

15、，运动阻力低，还有很好的回复运动能力，还可以水陆两用的优点。这也是在机器人运动性上的巨大突破。1.1.2 国内研究现状与美国等发达国家相比较我国的研究大部分是某个单项研究阶段，起步算是比较晚的，主要的成就比较少有：（1）1994年清华研究出的智能机器人通过鉴定。它应用到较多的先进技术：全地图路径的规划技术（在自然地形下、具有障碍物越野环境下、不规则道路下、上下坡以及机构道路网环境下的全局路径规划） ；在传感器信息的基础上的局部路径规划（包括两种“动作-感知”行为，一个是是在环境的基础上，一个是传感器信息的基础上，还有对于路径的模糊控制以及导航控制） ；通过电脑仿真技术对路径进行全局规划（用仿真系统模拟地图上的全局路段规划、仿真系统模拟室外机器人的运动、仿真系统模拟室内机器人的运动） ；在机器人上面融入多种高新技术（卫星定位系统、罗盘定位系统、声控系统、测距系统、规避障碍物系统、视觉处理系统以及其他计算机系统等高新技术）与其他领域相结合；移动机器人实现智能化（可以有效发现外界障碍物并做出规避的自驾系统、数据传输快可以很快做出反应） 。(2)香港城市大学研究的自动导航车以及服务机器人技术方面做得不错处于领先地位。(3)中国科学院下阳研究所的防爆机器人和 AGV 也不错。(4)中国科学院自动化研究所的移动机器人视觉导航系统也是一个不错的研究成果。1.2 目的及其意义