小型履带式行走装置设计(毕设)

小型履带行走机构的行走方式也常称为无限轨道方式。它的运动行进的特征是将圆状的无限轨道卷在多个带轮上,使带轮不直接与路面接触｡履带式行走机构一般由导向轮､支架､张紧装置､驱动装置､支重轮､托链轮和履带板组成｡
图1.1排雷机器人
1.2国内外研究与发展
进入21世纪以来，高精尖科技的发展已经成为大国竞争的主要阵地，其中工业机器人技术被认为21世纪标志性技术之一，不断将履带式行走装置应用于工业机器人领域中，并不断研发创新成为重中之重。在这种背景下，小型履带式行走装置的研发与创新将引领机器人时代的到来。
图1.4小型履带式底盘应用于侦查机器人
第2章 总体方案设计
本章将对课题进行总体方案设计，包括多种方案选择，方案评估，传动系统设计和总体布局设计，最终确定小型履带式行走装置的总体设计布局和主要零部件的结构要素。
2.1小型履带行走装置底盘外形选择
有一些小型侦察机器人用第2种履带形式，这种行走装置是轮式机构，这种侦察机器人运动灵活，可获得一定的速度，但这种轮式机构自身有其弱点，其地面适应性较履带式移动方式相差很多。经过市场调研，（通过淘宝网店及一些机器人公司）此次选择设计第4种构型，此种构型的优势是结构简单，结构强度高，重量轻。对于侦察用途是相对理想的结构。
Thesmall crawler walking device show the application field of the deviceandthe research status.Meantime,thesmall crawler walking deviceconsider lotsofaspects,forexamplethe energy conservation,environmental protection, savingresources.Besides,thesmall crawler walking device needcarry out the overall designplan,which includes the functional principle analysis, writingthe column plan, the optimizationscheme,the evaluation plan, andthe overall layout design.Thesmall crawler walking device need analysis the force andcheck the calculation of the axis of bending moment and torque,Whatsmorethedevicemustcheck the key and bearing life.Finally,thesmall crawler walking device needachieve industrial analysisand3Dmodelingwhichcancheckouttherationalityofthedevice.
图1.3设计任务内容
1.4履带式行走装置的前景及趋势展望
履带式行走装置行动比较平稳，容易实现转弯、爬梯、越沟等较为困难的动作。此外，履带式移动行走装置是根据轮式移动机器人设计改装的，履带有宽大的支撑面，对下陷、沟坎、泥符的路面有良好的控制力，起到了为车轮连续铺路的作用，有助于提供强大的驱动力。
21世纪将是工业机器人时代，小型履带式行走装置也是履带式行走机器人重要组成部分，该装置在技术上必将不断更新换代。抓住这一环节的高科技发展环节，就可以引领新技术的未来，走在世界前列，实现由科技大国向科技强国的巨大跨越。所以，在未来，无论是工业机器人技术发展的需要，还是其他工程机械中应用，小型履带式行走装置都有极大的应用空间，其在机器人领域重要性不言而喻。
密 级___________
小型履带式行走装置设计
TheSmallCrawlerWalkingDeviceDesign
学生姓名
：张俊
所在学院
：机电工程学院
所在专业
：机械设计制造及其自动化
指导教师
：!!!
职 称
：教授
所在单位
：哈尔滨工程大学
论文提交日期
：2017年6月07日
论文答辩日期
：2017年6月12日
Keywords:Crawler chassis structure; Sprocket;Caterpillar
第1章 绪论
1.1
21世纪是信息技术时代，工业机器人将是工程机械发展的潮流，其中，被广泛应用于履带式移动机器人的小型履带式行走装置也成为核心研究方向之一。小型履带式底盘的研发及创新将带动工业机器人进入全新发展空间。
小型履带式行走装置具备了与轮式传动相比有巨大优势的的特点：
（1）履带式移动方式支撑面积大，接地比压小，适合于泥泞场地作业，下陷度小，滚动阻力小，通过性能好；越野机动性能好，爬坡，越沟等性能均优于轮式移动机器人。
（2）履带式机械装置转向半径极小，可以实现原地转向，其转向原理是靠两条履带之间的速度差即一侧履带减速或刹死而另一侧履带保持较高的速度来实现转向。
学位授予单位
：哈尔滨工程大学
摘 要
伴随着国内工程建设的不断发展，履带式行走装置在工业器械中的应用越来越广泛。各式各样的工程器械、军用工具，乃至工厂车间里的小型机械、工业机器人等，都采用了这个装置。本论文的主要设计内容就是设计一种小型履带式行走装置，使其能够在多种复杂地形完成行走功能。
本论文介绍了小型履带式行走装置的研究现状，展示这种装置的应用领域，然后考虑到节能环保，绿色节约主题思想，进行主参数设定、进行总体方案设计，包括功能原理分析，列写设计方案，优选并评估方案，进行总体布局设计。进行关键零部件的结构设计和尺寸设计；进行受力分析，对转轴进行校核计算，对键和轴承寿命进行设计校核；对关键零部件进行加工工艺分析，结合实际生产能力，对关键零部件的尺寸精度，装配精度，表面粗糙度数据进行修正。最后对该装置进行三维建模和动态仿真，检验该设计是否合理和发生运动干涉。
4
性能
行走平稳，不翻车，不打滑，续航能力强， 有一定承重能力和自平衡性
（3）不断拓展国外市场
由于我国工程机械领域起步较晚，前期研发乏力，所以市场萎缩，国内市场多被外国垄断，近十年以来，伴随着技术成熟，研究成果逐渐丰硕，近几年中国制造不仅在国内站稳脚跟，还逐渐打开国外市场，履带机械进军海外市场，取得良好的认可。
图1.2小型履带式行走装置样车
1.3课题研究内容与意义
本论文是从市场需求和该装置未来应用前景进行选题，可广泛应用于工程机械领域，本设计将从多方面入手，首先了解小型履带式行走装置，弄清楚该装置工作原理和普遍使用结构，在此基础上进行一系列创新设计。
2.2
首先列写出本课题的任务书，明确需做哪些工作。将各部分要求综合起来，找到其中联系，明确研究的方向。
表2.1设计任务书
1
功能
主要功能：完成在各种环境下行走转弯急停；
2
适应性
适用对象：工程器械、军用工具，乃至工厂车间里的小型机械、
工业机器人等
能源：直流电源；
3
工作能力
在沙漠山地软泥粘重潮湿上下坡环境下正常作业
（3）履带支撑面上有履齿，不易打滑牵引附着性能好，有利于发挥较大的牵引力。
由此可见，小型履带式行走装置获得极快的发展，相应的技术也是不断取得突破式进展，几乎每隔5年，便有新一代新型履带式底盘进入市场之中。
1.2.1国外的研究与发展
国外在这项研究方向上现在有了比较成熟的技术，且生产出了多种类型的产品。美国、英国、法国和日本等国家，都积极研究开发很多种类的履带式侦察和排爆机器人。
（2）产品可靠性进—步提高
2000年以来,国内企业在履带机技术上取得了一系列技术突破。一些机器人研究所所研发的履带式移动机器人表明履带式行走技术已经进一步完善，北京航空航天大学所研制出了多履带组合式侦察样机，上海交大机器人研究所研发一系列可在复杂地面实现平稳行走的产品，其可靠性进一步完善提高｡履带工程机械技术日趋成熟起来。
（2）操作控制系统的智能化
履带机的智能化控制、远程控制以及故障时计算机的自动检测，还有电子监控等先进技术已经成为履带机的一个新的发展方向。
（3）模块化､系列化
采用模块化的方式，提高零部件的通用化程度，可以大大降低生产成本，且高度模块化的生产更符合当前客户需求的多样化的现状。在更换零配件时具有跟多选择性。
图2.1履带底盘类型的选择
1--前后支臂式行走机构；2--轮式行走机构；3--单履带式行走机构；
4--双履带式行走机构；5--几何式履带机构；
2.2
小型履带式行走装置的主要任务是通过对小型履带式行走装置进行分析，进而详细设计小型履带式行走装置具体结构，并对设计结果使用三维建模软件进行建模、装配关系分析以及工作原理运动仿真，最后对机构加工工艺分析，完成小型履带式行走装置的全部设计内容。
1.2.2国内的研究与发展
2000年起，伴随着我国经济的飞速发展，国内企业资金和技术不断提高，不断引进国外先进技术，还有政府大力支持，我国在履带式行走装置领域有了长足进步。虽然跟国外企业相比仍有差距，但在一些关键领域和关键技术上仍取得了不小的突破和发展。
（1）关键的核心技术、研发方面不断提高
近十年以来，我国的工程机械取得巨大的进步，履带机械领域也不断取得心得研究成果，主要包括几个方面，多履带行走研究不断深入，履带轮胎复合式行走的研究与开发，如哈尔滨工业大学机器人研究所研发的轮履复合机器人，在核心技术上已经跟上西方发达国家的脚步。
日本在机器人研究方面走在世界的前列，其开发的侦查探测机器人不但外观形状都非常小巧，而且控制精度相当高。日本神户市一家国际救援系统研究机构2005年1月21日公开展示了可以在大规模灾害中进行救援活动的履带式移动机器人。
英国将小型履带式行走装置应用于机器人，早在60年代初就已经研制开发出多种履带式排爆型机器人，其履带式手推车已向50多个国家和地区的军队警察部门售出800多余台。
学 号20130715!!
密 级___________
哈尔滨工程大学学士学位论文
小型履带式行走装置设计
院（系）名 称：机电工程学院
专 业 名 称：机械设计制造及其自动化
学 生 姓 名：张 俊
指 导 教 师：!!! 教授
哈尔滨工程大学
2017年6月
小型履带式行走装置设计
张俊
哈
尔
滨
工
程
大
学
学 号20130715!!
关键词：履带式底盘结构；链轮；履带
ABSTRACT
With the development of domestic engineering construction, the reference of crawler walking devices in industrial instruments is becoming more and more extensive. Thedevicesisusedinall kinds of engineering equipment, military tools, small mechanical and industrial robots in factory workshops.The main design of this paper is to design a small crawler walking device that enables it to complete the walking function in a variety of complex terrain.
1.3.1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ题研究主要内容
本课题要求在考虑对环境和社会可持续发展的情况下，通过对小型履带式行走装置进行原理分析，进而详细设计小型履带式行走装置总体结构，然后进行受力分析，对关键零部件进行结构设计计算和校核，并对设计结果使用三维建模软件进行建模、装配关系分析以及工作原理运动仿真，最后对机构进行加工工艺分析，完成小型履带式行走装置的全部设计内容。
该设计的重点在于对结构的设计和关键零部件计算校核部分，下图是本设计要完成的设计任务简图。
1.3.2课题研究目的与意义
由国内外履带机的发展现状,可以看到履带机发展趋势有以下几个特点:
（1）技术核心化
一个产品的核心竞争力和它的档次必然会由其核心技术所决定，各大知名企业肯定都有他们的核心技术，并以此来保持其在行业内的领先地位。