2022年课程方案采果机说明书.docx





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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用机 电 一 体 化 课 程 设 计 说 明 书题 目 : 手 臂 升 降 伸 缩 采 果 机 的 改 装 和 设 计学院嘉 兴 学 院 机 电 工 程 学 院名师归纳总结 专业机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化第 1 页,共 25 页班级机 械 N07 1指 导 教 师胡 红 生陈 晟学 生 姓 名 _ 翁 佳 杰吴 正 文叶 翔方 威 南日期2 0 1 8. 0 2. 2 3- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 目个人资料整理仅限学习使用录一 、 本 作 品 的 创 新
2、与 特 色 简 介 1二 设 计 方 案 拟 定 6三 动 力 与 传 动 方 案 的 设 计 、 计 算 与 分 析 8四 动 作 执 行 机 构 的 设 计 、 计 算 与 分 析 1 0五 .传 感 器 的 选 择 . 1 5六 设 计 总 结 1 9名师归纳总结 附录 2 0第 2 页,共 25 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用一 、 本 作 品 的 创 新 与 特 色 简 介通 过 分 析 课 程 设 计 的 要 求 以 及 现 实 情 况 下 的 条 件 , 设 计 本 作 品 时 坚 持 了 以 下 原 就
3、: 结 构 简 单 、 造 价 低 廉 、 可 靠 性 高 、 稳 定 性 高 , 同 时 机 构 具 有 可 重 用 性 ; 为 本 作 品 将 整 个 机 器 人 的 功 能 划 分 为 车 底 座 单 元 、 升 降 单 元 、 果 实 采 摘 单 元 、 手 臂 伸 缩 旋 转 单 元 、 放 果 单 元 ;在 车 底 座 单 元 设 计 时 , 突 出 质 量 轻 便 、 加 工 简 单 , 装 配 容 易 ; 采用 一 级 双 面 同 步 带 传 动 , 前 面 轮 子 做 成 可18 0O 翻 转 ; 上 台 阶 时 , 车底 前 端 抬 起 与 台 阶 接 触 , 在 后 轮
4、驱 动 下 , 车 身 比 较 容 易 爬 上 台 阶 ; 在 平 面 上 行 进 时 车 底 前 端 翻 成 水 平 , 跟 驱 动 轮 在 同 一 水 平 线 上 , 增 加 了 车 身 的 长 度 , 防 止 翻 车 ; 下 坡 时 车 底 前 端 压 下 与 斜 坡 接 触 便 于 调 节 重 心 , 加 大 了 摩 擦 面 积 , 增 加 了 车 身 的 平 稳 性 ; 车 底 座 单 元 如 图 1. 1 所 示 ;名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 1. 1 车 底 座 单
5、 元 结 构 简 图在 升 降 单 元 设 计 时 , 在 满 足 功 能 和 尺 寸 要 求 的 情 况 下 , 突 出 了 结构 的 稳 定 性 , 升 降 杆 采 用7节 截 面 积 为1 0 * 2 0的 不 锈 钢 管 双 排 连接 , 不 仅 能 满 足 采 摘 最 高 层 果 子 的 高 度 , 而 且 升 起 来 后 具 有 较 好 的 稳定 性 ; 整 个 升 降 杆 的 结 构 如 图 1. 2 所 示 ;图 1. 2 升 降 单 元 结 构 简 图图 1. 3 果 实 采 摘 单 元 结 构 简 图名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 25 页精选学习资
6、料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用在 果 实 采 摘 单 元 设 计 时 , 突 出 结 构 简 单 , 实 用 性 高 ; 手 爪 采 用 无磁 性 的 不 锈 钢 球 , 可 以 防 止 有 磁 铁 的 乒 乓 球 吸 住 手 爪 ; 果 实 采 摘 单 元如 图 1. 3 所 示 ;手 臂 伸 缩 旋 转 单 元 , 利 用 丝 杠 螺 母 实 现 手 臂 伸 缩 功 能 , 电 机 轴 和手 臂 固 定 实 现 手 臂 的 旋 转 功 能 ; 手 臂 伸 缩 旋 转 单 元 如 图 1. 4 所 示 ;图 1. 4 手 臂 伸 缩 旋 转 单 元 结 构
7、 简 图二 、 设 计 方 案 拟 定名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用通 过 分 析 课 程 设 计 自 拟 题 目 的 动 作 要 求 以 及 尺 寸 要 求 , 设 计 本 作 品 时 将 整 个 机 器 人 的 功 能 划 分 为 车 底 座 单 元 、 升 降 单 元 、 果 实 采 摘 单 元 、 手 臂 伸 缩 旋 转 单 元 、 放 果 单 元 ; 并 在 方 案 设 计 阶 段 就 考 虑 在 满 足 使 用 要 求 的 情 况 下 , 尽 量 做 到 结 构 简 单 、
8、 质 量 轻 便 、 造 价 低 廉 、 可 靠 性 高 , 稳 定 性 高 , 且 机 构 具 有 可 重 用 性 ;上 台 阶 单 元 采 用 两 个 驱 动 轮 , 四 个 从 动 轮 , 一 级 双 面 同 步 带 翻 转 的 结 构 ; 车 体 结 构 如 图 1. 1 所 示 , 构 造 简 单 , 加 工 、 装 配 容 易 ;果 实 采 摘 单 元 采 用 图1. 2 所 示 机 械 手 爪 结 构 , 由 电 机 驱 动 丝 杠螺 母 , 带 动 连 杆 机 构 运 动 , 从 而 实 现 手 爪 的 抓 紧 和 放 松 ; 具 有 结 构 简单 , 稳 定 可 靠 , 动
9、作 快 速 , 操 作 方 便 ;升 降 单 元 采 用 平 面 连 杆 机 构 的 传 动 , 由 双 排 7 节 截 面 积 为1 0 * 2 0 的 不 锈 钢 管 连 接 而 成 , 可 实 现 2 8 0 1 50 0 mm 之 间 的 升 降 高度 ;根 据 上 述 设 计 原 就 , 本 作 品 的 总 体 设 计 方 案 如 图2. 2 、 2. 3所示 ;名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 2. 2 总 体 设 计 方 案 简 图图 2. 3 总 体 设 计 方 案 简
10、 图名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用三 、 动 力 与 传 动 方 案 的 设 计 、 计 算 与 分 析车 底 座 单 元 采 用 双 面 同 步 带 传 动 , 两 个 后 轮 驱 动 , 其 余 四 个 轮 子从 动 ; 电 机 选 用 两 个 直 流 减 速 电 机 分 别 驱 动 两 个 后 轮 , 为 了 减 少 机 构的 复 杂 性 , 不 需 要 再 进 行 减 速 ; 通 过 对 输 入 电 压 的 大 小 及 方 向 的 控制 , 可 以 很 方 便 的 实 现 对
11、机 器 人 行 进 速 度 和 方 向 的 控 制 ;作 用 在 直 流 减 速 电 机 上 的 负 载 力 矩 可 按 下 式 计 算 : 3. 1 式 中 :为 静 态 负 载 力 矩 ,为 动 态 负 载 力 矩 ; 3. 2 式 中 : f 为 静 摩 擦 系 数 , 通 过 查 阅 手 册 , f 0. 2 ;m 为 整 车 质 量 加 上 最 大 载 物 的 质 量 , m 2 0 0 k g ;D 为 车 轮 直 径 , D=0. 5 m;将 数 据 代 入 式 3. 2 , 可 得 : 3. 3 式 中 :为 负 载 折 算 到 电 机 轴 上 的 转 动 惯 量 ;为 车 轮
12、 的 转 动 惯 量 ;为 电 机 的 转 动 惯 量为 最 大 角 速 度 ,名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用T 为 加 速 时 间 , T 4 s 为 车 轮 质 量 , =5 Kg.将 数 据 代 入 式 3. 3 可 得 :因 此 作 用 在 直 流 减 速 电 机 的 负 载 力 矩 为 :根 据 计 算 所 得 数 据 选 择 直 流 电 动 机 ; 选 用 的 直 流 电 机 参 数 如 表 3. 1 :表 3. 1 步 进 电 机 参 数型 号额 定 功 率转 速额 定
13、电 流额 定 电压XQ- 2. 2 - 7 A2. 2 KW3 00 0 r / mi n4 6 A6 0 V四 、 动 作 执 行 机 构 的 设 计 、 计 算 与 分 析4. 1 轮 子 翻 转 系 统 的 设 计 与 分 析 转 动 惯 量 可 按 下 式 计 算 :名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用式 中 : m1 为 小 轮 部 分 的 质 量 , m2 为 车 身 部 分 的 质 量 ;式 中 :为 最 大 角 速 度 ,;T 为 加 速 时 间 , T 4 s ;轮 子 翻
14、 转 系 统 结 构 的 设 计 比 较 巧 妙 , 电 机 轴 跟 大 轮 的 轴 固 定不 动 , 电 机 的 法 兰 跟 板 固 定 一 起 旋 转 , 实 现 车 底 座 前 端 的 翻 转 ,选 择 的 电 机 是 直 流 减 速 电 机 ;表 4. 1 轮 子 翻 转 系 统 电 机 参 数型 号额 定 电 压额 定 转 速额 定 功 率额 定 电 流XQD 0. 92 4 V1 20 0 r / mi n0. 9 KW4 9 A轮 子 翻 转 系 统 的 结 构 如 图 4. 1 所 示名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 25 页精选学习资料 - - - -
15、 - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用4. 1 轮 子 翻 转 系 统 的 结 构 简 图4. 2 平 面 连 杆 机 构 升 降 系 统 的 设 计 与 分 析平 面 连 杆 机 构 升 降 系 统 的 设 计 是 利 用 电 机 驱 动 丝 杠 螺 母 , 将旋 转 运 动 转 化 为 直 线 运 动 , 从 而 使 平 面 连 杆 机 构 实 现 升 和 降 ; 选择 的 电 机 是 直 流 减 速 电 机 ;4. 2 平 面 连 杆 机 构 升 降 系 统 电 机 参 数型 号额 定 电 压额 定 转 速额 定 功 率额 定 电 流XQD- 6. 345 V2 0 0 0 r
16、 / m6. 3 KW1 7 3 Ai n平 面 连 杆 机 构 升 降 系 统 传 动 简 图 如 图4. 2所 示 , 据 此 可 计 算出 系 统 升 降 时 的 转 动 惯 量 为 :图 4. 2 平 面 连 杆 机 构 升 降 系 统 传 动 简 图名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用螺 母 和 上 面 的 工 作 台 的 总 质 量转 动 惯 量 可 按 下 式 计 算 :M= 1 0 0 k g , 电 机 的 最 大 加 速 度 为1 0 m/ s2惯 性 负 载 力 F
17、m= ma= 1 0 0 10 = 1 0 0 0 N外 负 载 力 F 1= 1 0 0 0 N其 中 i 齿 轮 减 速 比 , t 为 导 程 , n 为 总 效 率 ;4. 3 手 臂 旋 转 系 统 的 设 计 与 分 析手 臂 旋 转 系 统 结 构 如 图 4. 3 所 示 , 电 机 轴 旋 转 带 动 手 臂 旋 转选 择 的 电 机 是 直 流 减 速 电 机 6 0 0r / mi3 0 0 0N. c m2 0 An据 此 可 计 算 出 系 统 旋 转 时 的 转 动 惯 量 为 :名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 25 页精选学习资料 - -
18、 - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 4. 3 手 臂 旋 转 系 统 结 构 简 图转 动 惯 量 可 按 下 式 计 算 :式 中 : m1 为 机 械 手 的 质 量 , m2 为 可 伸 缩 手 臂 的 质 量 ;式 中 :为 最 大 角 速 度 ,;T 为 加 速 时 间 , T 4 s;电 机 的 输 出 力 矩 为 1 9. 1k g. c m , 大 于 负 载 力 矩 ;4. 4 手 臂 伸 缩 系 统 的 设 计 与 分 析手 臂 伸 缩 系 统 结 构 的 设 计 是 利 用 电 机 带 动 丝 杠 旋 转 , 丝 杠 带动 螺 母 直 线 运 动
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