履带式小车地盘解读.docx

目录第1章救援机器人的选型设计 21.1铁消防救援机器人的设计要求 21.2地铁消防救援机器人类型的确定 21.3机器人的运动设计 21.4履带及驱动轮设计 41.5主动轴平键的选择与校核 7第2章电源选择 8第3章胀套选择 10第4章零件及花费 12第5章结束语 135.1工作总结 135.2收获体会 135.3致谢 13参考文献 15附件： 16第1章救援机器人的选型设计1.1地铁消防救援机器人的设计要求随着城市的发展进程不断加快，路面交通的拥挤、堵塞成为限制交通发展 的首要问题，而地铁运输将会成为众多城市的风景但地铁一旦起火，将难以 排出烟和热因此地铁消防救援机器人的设计主要是代替消防员进入现场以快 速排烟，为救援提供便利，为挽救生命创造条件1.2地铁消防救援机器人类型的确定由于设计要求中需要地铁救援机器人具有倒爬30度的爬坡能力，故选用 附着能力好、能适应恶略路况的履带1・3地铁机器人的运动设计地铁机器人的运动方式:普通的轮式结构和履带的结构两者的比较如下:（1）履带结构的特点：组成：负重轮用来承受机器人的重量和规正履带它由轮毂、轮盘、胶带、 滚珠轴承、轮轴盖、固定螺母、回绕挡油盖等组成。

负重轮数量多，可使每个 轮子所承担的重量小，对地面的压力分布均匀，有利于提高机器人的通行性能当发动机的动力传到主动轮上时，主动轮按顺时针方向拨动履带,于是接 地履带和地面之间生产了相互作用力根据力的作用与反作用原理，履带沿水 平方向给地面一个作用力，而地面给履带一个反作用力，这个反作用力使机器 人运动，称为机器人的牵引力条件限制：由此看来，机器人能否运动,主要受到两个条件的限制；一是动 力条件，二是地面条件动力条件就是指发动机提供给机器人通过地面所必须 的力量，没有这个力量，主动轮就转不动地面条件则是指主动轮传给履带的力, 必须由地面提供一个反作用力(即使机器人运动的牵引力)才能实现当牵引 力和行驶阻力相等时，机器人就作等速运动；当牵引力大于行驶阻力时,机器人 就加速行驶；当牵引力小于行驶阻力时,机器人则减速行驶履带特点：重量轻、强度高，可根据客户要求生产阻燃、抗爆、抗静电、 耐高温、耐酸碱等满足各种特殊要求履带底盘：橡胶胶履或钢制履带橡胶胶履带底盘多适用于小型轻工业和小型工程机械行业轻工业一般是 一吨到四吨以内的农用机械工程机械行业则多用于小型钻探行业其作业环境的选择大致如下：(1) 橡胶履带的使用温度一般在一25〜+55'C之间。

2) 化学药品、机油、海水的盐份会加快履带的老化,在这样的环境下使用 后要清洗履带3) 有锐利突起(如钢筋、石块等)的路面会导致橡胶履带外伤4) 道路的边石、车辙或凹凸不平的路面会导致履带边缘接地侧花纹产生 裂纹，这种裂纹未伤及钢丝帘线时可以继续使用5) 砂砾、碎石路面会造成与承重轮接触的橡胶表面早期磨损，形成小裂 口严重时水份侵入,造成芯铁脱落、钢丝断裂钢制履带相对而言使用的范围及其寿命及对对工况的选择则更宽广它由 钢履带、托带轮、导向轮、承重轮、底盘和两台行走减速机组成(行走减速机 由马达、齿轮箱、制动器、等成)一般比如钻机整体布置在底盘上，通过控 制手柄调节履带底盘行走速度，可使整机实现方便的移动、转弯、爬坡、行走 等(2) 普通轮式的特点：组成比较的简单，有四个轮毂组成，原理易懂，装配安装制造便宜，运动 速度快，机动性能好，维修简单便宜，适合在路况比较好的地带工作爬坡能力一般，不宜满足生产阻燃、抗爆、抗静电、耐高温、耐酸碱等客户的各种特 殊要求1・4履带及驱动轮设计履带采用整体式履带板遵照MT/T579-1996悬臂式掘进机履带板及其销轴 标准设计1.4.1履带支承长度L、轨距B和履带板宽度b令l—驱动轮与引导轮之间的轮距；h 一表示高度；G一表示整机质量；L u 1.073G 二 1.0736 二 1944mm轨距 B： L u 1.2 〜1.4B1944mm1.2 〜1.4=1388.5 〜1620mmb履带板宽：—u 0.22 ~ 0.80Lb = (0.22 〜0.8) x 1944mm = (427.68 〜1555.2) mm由于是消防车底座，取：b=427.68mm1.4.2履带的张紧度计算h的值一般取为:h 二（0.03 〜0.06）1 二（0.03 〜0.06）x 1944mm 二 58.32 〜116.64mm01.4.3节距t = (15 〜17.5)

计算时通常取履带本身损失等于其垂直自重载荷的 5〜7%,即：F 二(0.05 〜0.07)mgn也可取履带行走装置的效率等于0.7〜0.852) 土壤变形阻力F : F二九mgd d d上坡时：F二九mg x cos ad d式中：a —坡度角，几d—运行比阻力系数，见表2-3：表2-3路面系数运行比阻力系数中级公路0.05—0.06坚实土路0.06—0.09野地0.09-0. 12湿地、耕地0. 10—0. 15冰冻路面0.03-0.04(3) 坡度阻力Fs :坡度阻力由于机械在斜坡上因自身重力的分力所引起的；F 二 mg x sin as(4) 转弯阻力 F : F =1 x^3mgLr r 4 R式中：气一履带转弯时的摩擦系数；R—履带转弯半径(m)土壌性质值土壤性质也值有雪的荒地0.6-0.8湿地、耕地0.8 —1.0干的土路0.7—0.75沼泽地0.85—0.9干的沙路0. L0.9潮湿的粘质土0.4〜0.5表2-4履带转弯时的最大摩擦系数巴表max计算时巴一般取值范围为0.4~0.7,对于坚实地面取较小值，对于松软地 面取较大值5)惯性阻力 F : F 二(0.01〜0.02)mgt t综上所述，以上5种阻力中，以坡道阻力和转弯阻力为最大，往往占到 总阻力的2/3,但是转弯阻力和爬坡阻力一般不同时进行。

因此，在确定其行走牵引力时，取二者的较大值，即:爬坡时:转弯时:对于消防车履带底盘设计时，有些阻力很难计算，一般行走牵引力取为整 机重量的0.7~0.85，对于工作条件好了可以取小值0.71・4・5其他由黄义剑负责计算，此处仅列出结果驱动轮凹齿形设计：驱动轮齿数Z=19履带板节距P=44.45mm滚子直径d=25.4mm节圆直径D1=270mm齿沟半径 r=0.5d=12.7mm工作面长度L=0.01pz=8.45mm作用角岸18du齿沟圆弧圆心距离e=19.5mm齿顶半径 R=P- (e+r) =12.3mm齿根圆直径Df=D-d=245mm1・5主动轴平键选择与校核 轴颈D=60mm所以通过查键标准表选取圆头普通平键(A型) b*h=18*11 a=2T/dkl=4T/dhl=4*1307*1000/ (60*11*100) =79.2Mpa由《机械设计》表2-10查取【a】 =100-120Mpa 所以a＜【a】，键强度满足要求第2章电源选择基本计算如下：根据电机与电池匹配规范标准，有式中，Uol 电机输出额定电流 时的输出电压值Uo2 电池输出最大电流 时的端电压值Pg——电机输出额定电流时的输出功率Pb 电池输出最大电流时的输出功率Plmax 负载最大功率计算结果为：=10.36A所要求的放电容量：C=10.36A X 5h=51.8Ah要想蓄电池在整个寿命期限内均能可靠地支持系统的工作，选型时还应考 虑蓄电池寿命终止的规定：当蓄电池的放电低于额定容量的80%时，寿命终 止。

实际的放电容量应为：C =51.8Ah X 120%=62.16Ah因为加上底盘驱动的两台电机，切火灾救援时间小于5小时所以选择容 量180AH比亚迪磷酸铁锂电池组，可以满足供电需求同时配套采购升压电路板一套，升压至380V,满足电机需要附表：•磷釀铁锂电池性能与其他电池性能的比较铁锂电池性能及其他电池性能的对比—般锂离子电池锂离子动力电 池磷酸铁锂电 池银氢电池标淮电压V3. 6 或 N ?3. £ 或 3, 了3. 21. 2工作电压范围V3.0-4. 23. D-4. 23. 0-3.31. 0-1. 4单位质量容量mAb/g13013013080单位重量能量毗/k百9D-L1060-7560-7550-&Q单位体积能量^/1280-300220-240220-240200-220最佳充电率C0. 2-G. 50. 5_1. 00„ 5-1. 50. 2-0. 5工作放电率CinA1220. 5最大放电率CmA1. 55102瞬间大电流脉冲CmA（lOs）210203循环寿命（2CmA充电〕100^300次500^50次大电流放电时循坏寿命 （5CmA充电）一300次300次1次安全有可能大燃烧、爆 炸有可能燃烧、煖 炸不燃烧不爆 炸有可能燃烧零电压储存30天泄露、损伤泄露、损伤无损伤泄露、损伤第3章胀套选择负重轮及导向轮处采用胀套联接胀套属于机械通用零部件范畴，用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和 从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。

在高速重载的动力传动中，有 些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用胀套由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接一般动力机大都借助 于联轴器与工作机相联接，是机械产品轴系传动最常用的联接部件20世纪 后期国内外联轴器产品发展很快，在产品设计时如何从品种甚多、性能各异的 各种联轴器中选用能满足机器要求的联轴器，对多数设计人员来讲，始终是一 个困扰的问题常用胀套有膜片胀套，鼓形齿式胀套，万向胀套，安全胀套，弹性胀套 及蛇形弹簧胀套鉴于功能与空间的需要，采用Z3型胀套Z3型胀套尺寸规范参照下表（部分）：Zs型胀套基本尺寸参数 表3基 本 尺 寸 funduineriLal dimensions内六角蝮钉 iriLernal hexagon headed boll额定员荷Ruled loud2C；dDLLiL:规格数量l!'iM.(N/mm2)(N-in)(kg)i[iinsi/jcsyiy(kN)(kN-in)204743()2S7().277747().33261.：-。