优履带摆臂式搜救机器人设计+现状趋势+动画制作 第5页
第三章 机构的选择与计算
3.1引言
稳态下研究的机器人运动学分析只限于静态位置问题的讨论，未涉及机器人的运动的力，速度，加速度等动态过程。实际上，机器人是一个复杂的动力学系统，机器人系统在外载荷和关节驱动力矩的作用下将取得静力平衡，在驱动力的作用下将发生运动变化。机器人的动态特性不仅与运动学因素有关，还与机器人结构形式、质量分布、执行机构的位置、传动装置等对动力学产生重要影响的因素有关。
机器人动力学主要研究机器人运动和受力之间的关系，目的是对机器人进行控制、优化设计和仿真。机器人动力学主要解决动力学正解和逆解两类：动力学正解是根据各连接位置的驱动力，求解机器人的运动（位移、速度、加速度），主要用于机器人仿真；动力学逆解是已知机器人关节位移、速度、加速度，求解所需要关节力或力矩。
机器人是一个非线性的复杂动力学系统。动力学问题的求解比较困难，而且需要较长的运算时间，因此，简化解过程，最大限度的减少工业机器人动力学在线计算的时间是很有必要的。
由上一章的分析及有关数据，本章对其中几个主要结构进行详细计算。
3.2材料的选择毕业论文
http://www.youerw.com/选择机器人本体材料应从机器人的性能要求出发，满足机器人的设计和制作要求。机器人本体用来支承、连接，固定机器人的各部分，当然也包括机器人的运动部分，这一点与一般机械结构特性相同。机器人本体所用的材料也是结构材料，但另一方面，机器人本体又不单是固定构件，比如机器人转臂是运动的，机器人整体也是运动的。所以，机器人运动部分材料质量应轻。
精密机器人对于机器人的刚度有一定的要求，即对材料的刚度要求。刚度设计时要考虑静刚度和动刚度，既要考虑振动问题。从材料角度来看，控制振动涉及减轻重量和抑制振动两方面，其本质就是材料内部的能量损耗和刚度问题，它与材料的抗振性紧紧相关。另外人们对于现代机器人的外观更加要求美感，所以机器人材料又应具备柔软和外表美观的特点。
总之，正确选用结构件材料不仅可以降低机器人的成本价格，更重要的是可以适应机器人的工速滑，高载荷化及高精度化，满足其静力学及动力学特性要求。随着材料工业的发展，新材料的出现给机器人的发展提供了宽广的空间。
与一般机械设备相比，机器人结构的运动学特性十分重要，这是材料选择的出发点。材料选择的基本要求是：
（1）强度高
机器人转臂是直接受力的构件，高强度材料不仅能满足机器人转臂的强度条件，而且可望减少转臂界面尺寸，减轻重量.
（2）弹性模量大
由材料力学的知识可知，构件刚度(或变形量) 与材料的弹性模量E 、G有关。弹性模量越大，变形量越小，刚度越大。不同材料的弹性模量差别很大。
（3）重量轻
机器人转动变形中所需要的驱动力矩直接和转臂重量相关，所以它影响着电机的选择。因此我们应该选择高弹性模量低密度的材料。
阻尼大选择机器人的材料不仅要求刚度大，重量轻，而且希望材料的阻尼尽可能大。机器人转臂经过运动后，要求能平稳的停下来。可是在终止运动瞬间构件会产生惯性力和惯性力矩，构建自身又具有弹性，因而会产生残余振动。从提高定位精度和传动平衡性考虑，希望采用大阻尼材料或采取增加构件阻尼的措施来吸收能量。毕业论文
http://www.youerw.com/（4）材料经济性
材料价格是机器人成本价格的重要组成部分。
本文所选择的铝合金材料重量轻，价格适中，虽然弹性模量不太大，但是材料密度小，铝的密度约为2.7×103kg/m3。故E/P之比可与钢材相比.总的来说铝合金材料有一下优点：
铝比重小，重量轻，可以用来代替钢铁。它不仅能使设备重量减轻很多，而且强度高，不怕腐蚀，因而用途广泛。铝的强度不算低，当加入少量铜、锰、硅、镁等元素形成合金后，其强度又显著提高，经过一定的处理，甚至超过了一些钢的强度，但重量却比钢轻很多。铝的导电性能也很好，虽比铜要差却好于铁，但它的质量只有铜的2/3倍，并且铝导线散热快，能通过较大电流而不会被烧坏。再加上价格便宜。铝的导热性能好，几乎是铁的4倍，散热性能好。铝容易加工成型，可压成薄板或拉成细丝。铝容易与氧发生反应而在表面生成一层坚韧的氧化膜。这层膜性质稳定，有较强的抗腐蚀能力，因而防腐能力强。铝是非磁性金属，可防止复杂环境中的很多磁干扰。本文来自优'文,论-文.网
3.3带轮装置的选择与计算
现以主传带为例介绍带传动的选择过程：由上诉资料可以得到要求传递功率为11w，车的行驶速度为5000mm/min，其传动比i=1，中心距a为280mm左右，带轮的初定直径为96mm左右。
(1)由车的速度可知带轮的转速
(2)确定计算功率Pd=KAP，由表6-10（在《带传动和链传动设计手册》中，本例下同），查得工况系数KA=2.1，所以
（3）选择同步带的节距pb
有带轮的转速 及计算功率pb=23.1w同时考虑到带要做为与外界接触的主传动，按图6-3选用H型同步带，即节距pb=12.70mm。
（4）确定带轮的齿数和节圆直径
按 又由上述材料得知其带轮要大小要在96左右，故由表6-11差得同步带的的齿数z=24，则带轮的的节圆直径
验算其线速度
由表6-9差得H型同步带允许的线速度vmax=40m/s，合格。
（5）确定同步带的节长、齿数及传动中心距
按上诉要求的中心距 ，求得同步带的节长近似值
由标准同步带节线长度系列（见表6-3）查得H行中和 最相近的同步带标准节长 ，同步带的节距代号为345，同步带齿数 。（6）计算左右在带轮轴上的力
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