新型多功能挖掘机说明书汇总

多行走新型智能救援机械

学校：理工大学

学院：能源与动力工程

学生：雪王作学王刚

指导教师：宋明何天经

设计说明时间：二О一四年八月二十四日～九月二十四日共 4 周

摘要

由于我国地震灾害频繁，每当灾难发生，工程机械产品都是第一时间出现在救灾现场，因此一个救援机械的功能强大与否决定了许多人的生命与安全。但是因为灾害后的路面不平或者是不稳，再加上救援机械体积大，机身重，致使救援机械无法快速到达现场，并且由于地形与地势的原因，救援机械不能发挥它正常的水平。为此，我们就设计本产品以解决此问题。

救援机械包含动力源、控制系统、执行机构等。本模型建立救援机械完整的模型，着重设计智能机械腿和行走智能换向。具有柔性关节的机械腿能适应不同的地形，与传统的救援机械相比具有较好的攀援能力。同时在底盘设置了四个轮胎，使其能在平地时快速前进，检测到前方是不平区域时，轮胎自动收起来，改为六足行走，且换向时占更少空间，因此换向快捷、方便。进一步运用数学建模分析机械腿作用时的动能和势能，运用solidworks自带的功能对机械腿进行受力检测，应用运用拉格朗日法和雅克比矩阵分析臂架对速度的影响相关知识研究了该系统的可靠性与安全性问题。

经理论分析和实际检验，智能机械腿和行走智能换向具有可靠性，可行性，适应多种地形，协助救援人员进行救援和其他任务，具有非常大的前景。

关键词柔性智能机械腿数学建模solidworks 拉格朗日法雅克比矩阵

目录

一、引言 (4)

二、执行机构 (5)

2.1 六足机械腿 (5)

2.2 驾驶舱 (5)

2.3 驾驶室 (6)

2.4 机械挖斗 (7)

2.5 换向盘 (7)

2.6 完整模型 (8)

三、控制机构 (9)

3.1 液压系统 (9)

3.1减速器 (11)

四、机械腿及受力分析 (11)

五、密封结构1 (16)

六、创新点 (17)

七、总结 (18)

八、参考文献 (19)

九、致及声明 (20)

引言

地震救灾是所面对的是一系列世界性的科学技术难题，当前，我国经济快速发展，城市发展和城镇化进程加快，人口高度集中，财富快速积累，各种突发灾害可能造成的破坏效应更加广泛、财产损失更加巨大，其对经济社会发展和公共安全构成的威胁更加严重。如“5·12纹川震”给国家和人民群众带来了巨大的损失，针对可能发生或出现的突发事件，如何更好地适应经济社会发展的需求，我们在发生突发事件时及时主动地采取有效措施，将地震灾害造成的损失降至最低程度，是我们面临的重要而紧迫的课题。

在2008年冬季南方雪灾以及“5.12”汶川震等自然灾害的抢险救援中，许多大型救援机械设备发挥了很大的作用，为抢救更多的生命和财产赢得了宝贵的时间。同时，在救援实践中我们也发现许多大型设备存在着一些救援工作的盲区，主要表现在：

1）救援现场情况复杂，特别是破坏性地震的现场，大面积的建筑物倒塌，城市道路交通严重堵塞，作业现场空间受限，大型设备接近救援点或者救援面的能力较差，而且大型设备一般动力强、噪声大，操作比较困难、精度难以控制，在救援现场容易引起建构筑物的二次坝坍塌。

2）在地震灾害、消防灭火救援中，往往需要在极小空间作业，大型设备功能体积比较大，现场移动或转换作业面比较困难，不足以应对现场多种作业需求。

目前采用比较多的解决方案是在大型设备（如大型挖掘机、装载机和吊车等）无法靠近或者是需要更多种类现场作业时，依靠人力携带一些专业的手持液压或者汽动工具甚至简易工具在现场进行救援。这种方式作业，一方面是救援效率较低，另一方面是救援人员风险较大。所以，能否寻找到一种体积小巧，同时动力强劲，而且具备多功能行走特点的机械设备作为大型设备和人力救援之间的有效补充，就显得尤为重要了。

面对新的机遇和挑战，本着“为救援部门输送高质量的救援装备，提高地震应急救援保障能力”的原则，提出了多功能救援机械这一研究课题。选用先进可靠的装备，在设计时充分考虑到机械的行走问

题和换向空间，保证该车在较长的时期都是机动性较强、设备先进、美观、舒适的乘坐平台，用发动机和液压能作为载体，真正实现了保障的机动性；装备先进的救援设施，综合应用了目前先进的救援技术等，从而保证我救援工作人员在地震救援过程中的工作需要，将地震灾害造成的损失降至最低程度。

由于这种滑移装载机采用了静液压四轮全时驱动，其抓地力，牵引力都比同传统的机械传动要大很多，具备45度爬坡能力以及极强的越野性能，如果安装专配的胎外履带，更能增强他的越野性。轮胎也可以选择实心胎，在废墟上行走时可避免被玻璃或其它锋利物体损坏轮胎。

第二章整体机构

2.1 六足机械腿

图2-1-1 图2-1-b2

六足机械腿的结构如图2-1-1所示,六条腿对称分布在救援机械两侧，每条腿由两端组成，以此保障足够的稳定性。各段之间用关节连接，各个关节的转轴结构如图2-1-2所示。当救援机械站立在水平面时，关节1的转轴垂直与地面，关节2的转轴平行与地面。

腿上的每个关节由一个带减速器的直流电机驱动，驱动关节1的电机安装在救援机械部，关节2的驱动电机安装在腿上，驱动电机带有两通道增量式光电编码器，可以提供位置或速度的反馈信号，并可以判断电机的旋转方向。

2.2 驾驶舱

图2.2

驾驶舱采用透明材质，使具有360°的视野，带动机械臂可360°旋转，不会由于视野受阻而误伤被救对象或者损坏其它不能损坏的设施。其外观设计为球形，使其在行走时减少空气阻尼，且减少了不必要的空间，节省材料。

2.3 驾驶室

2.3.1 控制台

图2-3-1

设置在圆盘底座上，能360°转向