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畢業(yè)設(shè)計(jì)周記
年級專業(yè)： 機(jī)械16-3
學(xué)生姓名： 張?jiān)錾?
學(xué) 號： 1630060332
指導(dǎo)教師： 趙金濤
起止時(shí)間：2020年3月02日—2020年6月06日
哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院
完成時(shí)間： 2020年 06 月 06 日
第（1）周
本周是畢業(yè)設(shè)計(jì)的第一周，大學(xué)四年終于迎來了最終的學(xué)業(yè)任務(wù)，我的設(shè)計(jì)題目是步行四邊形機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由于之前沒有接觸過步行機(jī)器人相關(guān)的知識，本周則著重進(jìn)行查閱資料等工作，擴(kuò)充自己關(guān)于步行機(jī)器人的相關(guān)知識。經(jīng)過查找文獻(xiàn)、論文等相關(guān)資料，我了解到國內(nèi)外步行機(jī)器人的相關(guān)知識和發(fā)展歷程，下圖為鄭州大學(xué)研發(fā)的四足機(jī)器人。
步行機(jī)器人相對于其他機(jī)械出世較晚，我國近十幾年才開始進(jìn)行相關(guān)的研發(fā)，且目前市面上很少有相關(guān)的產(chǎn)品，本此設(shè)計(jì)可參考資料有限，增加了設(shè)計(jì)的難度。
日期：3月8日
第（2）周
本周主要進(jìn)行了步行機(jī)器人內(nèi)部動力傳動方案的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)初期計(jì)劃使用兩臺伺服電機(jī)來驅(qū)動步行機(jī)器人，但在后續(xù)的設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)使用兩臺電機(jī)來驅(qū)動會導(dǎo)致內(nèi)部傳動機(jī)構(gòu)過于復(fù)雜，運(yùn)行時(shí)還有可能發(fā)生相互干擾的情況，所以放棄了使用兩個(gè)伺服電機(jī)的方案改用一個(gè)電機(jī)來帶動軸運(yùn)動。
解決了傳動問題后進(jìn)行了步行機(jī)器人運(yùn)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，主要思路為利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)，將曲柄部分與軸相接，滑塊部分與腿相接，利用曲柄轉(zhuǎn)動時(shí)滑塊的運(yùn)動軌跡來控制腿的運(yùn)動，下圖為結(jié)構(gòu)模型。
日期：3月15日
第（3）周
本周任務(wù)是完成整體的設(shè)計(jì)方案，以及確定完成畢業(yè)論文的步驟，經(jīng)過多次查找資料、與同學(xué)進(jìn)行溝通交流，最終得出了設(shè)計(jì)方案及步驟，具體如下。
1、依據(jù)功能需要，確定最佳功能解及總體方案；
2、進(jìn)行功能元分析，憑借現(xiàn)有設(shè)定和掌握的技術(shù)參數(shù)，利用動力學(xué)反問題求解的方法，完成各個(gè)對應(yīng)功能單元的選擇問題；
3、借上述求解方案，完成總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，安排各個(gè)單元的初步排布，設(shè)定主要零件的技術(shù)尺寸，并進(jìn)行剛度和強(qiáng)度校核；
4、通過經(jīng)校核后確定的技術(shù)參數(shù)，按照一定比例完成初步裝配圖，確定總體結(jié)構(gòu)尺寸；
5、待初步轉(zhuǎn)配圖完成后，進(jìn)行軸承、減速器等壽命的驗(yàn)算，ANSYS 等力學(xué)分析，完成裝配圖的細(xì)化出圖工作；
6、得出設(shè)計(jì)結(jié)論。
日期：3月22日
第（4）周
本周為畢業(yè)設(shè)計(jì)的第四周，畢業(yè)設(shè)計(jì)也進(jìn)入了新的階段，本周進(jìn)行的任務(wù)量不大，主要對四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究，主要研究內(nèi)容有：探究四桿機(jī)構(gòu)存在的條件、四桿機(jī)構(gòu)的急回特性和行程運(yùn)動速比K的關(guān)系以及四桿機(jī)構(gòu)的壓力角與回轉(zhuǎn)角。
四桿機(jī)構(gòu)最重要的部分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)部分，通過對以前知識的回顧以及在網(wǎng)上查找的知識，更加明確了關(guān)于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的相關(guān)概念與特性。曲柄存在的條件是：第一：為短桿架桿或框架；第二：短桿、長桿的長度≤另外二根桿件的長度。
日期：3月29日
教師指導(dǎo)意見：
日期：
第（5）周
本周的主要任務(wù)是進(jìn)行機(jī)器人的步態(tài)設(shè)計(jì)，因步行四邊形機(jī)器人結(jié)構(gòu)相對簡單，且對其步行功能性要求不大，所以在設(shè)計(jì)時(shí)只設(shè)計(jì)一種步態(tài)即只設(shè)計(jì)一種運(yùn)動模式。
我在設(shè)計(jì)步態(tài)時(shí)采用的是對角線原則，即對角線上的腿步態(tài)一致。因本步行機(jī)器人設(shè)計(jì)的腿數(shù)為6條腿分為三對，采用對角線原則可使機(jī)器人在行走時(shí)保持穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上相對的兩條腿的位置狀態(tài)為當(dāng)一條腿上升到最高點(diǎn)時(shí)另一條腿處于最低點(diǎn)，這樣可使機(jī)器人運(yùn)動速度穩(wěn)定，不會出現(xiàn)突進(jìn)或停止?fàn)顟B(tài)。
日期：4月5日
第（6）周
本周的任務(wù)是進(jìn)行電動機(jī)的選型，只有先確定電動機(jī)才可以進(jìn)行后續(xù)關(guān)于軸的計(jì)算。
選擇電機(jī)有以下幾個(gè)步驟：
確定機(jī)器人的運(yùn)動速度；
根據(jù)機(jī)器人的速度選擇轉(zhuǎn)速合適的電機(jī)；
根據(jù)機(jī)器人的重量確定負(fù)載轉(zhuǎn)矩；
根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速確定電機(jī)型號。
最終我們選用電機(jī)型號為160BL-4030H1-LK-B，電機(jī)額定功率為0.1KW，額定轉(zhuǎn)矩為7.62N.m，最高的轉(zhuǎn)矩是9N.m，額定的轉(zhuǎn)速是1500r/min。外形尺寸130x160，電機(jī)輸出軸徑為25mm。
根據(jù)電動機(jī)的參數(shù)可以在下周的設(shè)計(jì)中選擇合適的帶輪、皮帶以及軸等各種主要零件。
日期：4月12日
第（7）周
本周為畢業(yè)設(shè)計(jì)的第七周，上周進(jìn)行了電動機(jī)的選擇目的就是為了計(jì)算帶輪、軸的各種參數(shù)。
首先進(jìn)行的是帶輪的設(shè)計(jì)，其中包括小帶輪的齒數(shù)、確定帶輪節(jié)圓直徑、確定同步帶的節(jié)線長度L、計(jì)算同步帶齒數(shù)z、傳動中心距n的計(jì)算。其中還需要對帶進(jìn)行選型，才能確定其中的一些參數(shù)。
設(shè)計(jì)好帶輪后進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)以及校核，主要進(jìn)行軸徑的設(shè)計(jì)和校核，因步行四邊形機(jī)器人大小已擬定好，所以長度只需與其他零件進(jìn)行匹配即可。
再此過程中我也遇到了許多的疑問與困難，但經(jīng)過查找資料研究后也解決了許多問題，這讓我再次認(rèn)識到學(xué)習(xí)的重要性。
日期：4月19日
第（8）周
本周是畢業(yè)設(shè)計(jì)的第八周，轉(zhuǎn)眼之間已經(jīng)過去了兩個(gè)月，本周繼續(xù)上周的工作，在設(shè)計(jì)的帶輪與軸的基礎(chǔ)上進(jìn)行了對應(yīng)的軸承與鍵的選取。并對選取好的鍵進(jìn)行校核，證明其滿足我的使用需求，確定了之前所研究的四桿機(jī)構(gòu)的具體尺寸，并利用作圖法求其極位夾角、壓力角等證明了所設(shè)計(jì)的四桿機(jī)構(gòu)的可行性。
至此完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的一個(gè)階段，畢業(yè)論文的撰寫基本完成，在下個(gè)階段將進(jìn)行裝配圖與零件圖的繪制，這是整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中的重中之重，希望自己可以再接再厲，努力完成任務(wù)。
日期：4月26日
教師指導(dǎo)意見：
日期：
第（9）周
本周是畢業(yè)設(shè)計(jì)的第九周，將從這周開始進(jìn)行裝配圖的繪制，由于步行四邊形機(jī)器人的特殊性，直接使用二維軟件進(jìn)行繪制有些困難，因此我先用三維軟件對機(jī)器人進(jìn)行建模，再通過三維轉(zhuǎn)二維的方式得到二維圖。
繪制三維圖的步驟為：繪制自己設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)件，再選取合適的標(biāo)準(zhǔn)件，最終使用合適的配合關(guān)系使其配合在一起。其中繪制的非標(biāo)件有軸、帶輪、曲柄、短連桿、長連桿、軸套、腿、足、電動機(jī)與機(jī)器人的板。標(biāo)準(zhǔn)件有螺栓、螺母、銷軸、墊圈等。
并使用同軸、重合等方式進(jìn)行裝配，完成裝配體。最終裝配圖如下：
日期：5月3日
第（10）周
上周進(jìn)行了三維圖的繪制，本周則通過對三維模型進(jìn)行投影得到所需的二維圖。因投影所得到的二維圖太過簡陋，不能充分的表達(dá)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與工作原理，所以我在原有二維圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行了剖視，得到裝配圖。
得到裝配圖后指導(dǎo)老師進(jìn)行了查看，并指出了一些不合理的地方，如軸承處表達(dá)不清晰需要重新繪制，帶輪處沒有限位會導(dǎo)致帶輪運(yùn)動時(shí)出現(xiàn)竄動，軸末端突出會導(dǎo)致曲柄轉(zhuǎn)動時(shí)出現(xiàn)干涉等一系列問題。而后又根據(jù)指導(dǎo)老師意見進(jìn)行了一些修改，將軸承處重新繪制，帶輪使用卡簧進(jìn)行定位，軸末端進(jìn)行了縮減防止進(jìn)行干涉。
日期：5月10日
第（11）周
本周是第十一周，按照進(jìn)度將進(jìn)行中期答辯，上周將裝配圖大體繪制完成，這周進(jìn)行零件圖的繪制，并且準(zhǔn)備答辯所需資料。
步行四邊形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)較為簡單，并沒有復(fù)雜的零件，其中軸與帶輪算是兩個(gè)比較復(fù)雜的零件，需要進(jìn)行較為詳細(xì)的標(biāo)注，如帶輪的對稱度、軸鍵槽的對稱度等。其余零件圖只需按標(biāo)準(zhǔn)繪制，需要剖視的地方進(jìn)行剖視 ，其中側(cè)板孔的數(shù)量與種類較多，按照老師的指導(dǎo)意見進(jìn)行了階梯剖，將各種孔表達(dá)清楚。
中期答辯比較順利，機(jī)構(gòu)并沒有太大原理上的問題，但還是有些細(xì)節(jié)需要進(jìn)行修改。
日期：5月17日
第（12）周
本周是畢設(shè)的第12周，轉(zhuǎn)眼已經(jīng)過去了三個(gè)月，距離答辯的日子越來越近，不自覺的有些緊張。
上周指導(dǎo)老師指出了我裝配圖與零件圖中的錯(cuò)誤，一些標(biāo)準(zhǔn)、細(xì)節(jié)等問題處理的還不夠好，這周同樣的根據(jù)老師提出的意見對圖紙進(jìn)行了修改工作，并對標(biāo)注的字體等進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，全部改為仿宋字體，標(biāo)題欄等也進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。
修改完成后對論文進(jìn)行了第一次查重，查重結(jié)果為重復(fù)率32％，距離合格的論文重復(fù)率還差一些，又對論文進(jìn)行了降重，修改了許多直接引用的文獻(xiàn)，希望下次查重時(shí)可以達(dá)到20％以下。
日期：5月24日
教師指導(dǎo)意見：
日期：
第（13）周
本周是畢設(shè)的第13周，下周就要進(jìn)行畢業(yè)答辯了，本周將對論文與圖紙進(jìn)行最終的修改。
論文方面上周按照查重報(bào)告對許多重復(fù)的地方進(jìn)行了修改，這周主要進(jìn)行格式上的修改，具體如字體大小，統(tǒng)一使用宋體小四；數(shù)字、字母等統(tǒng)一使用新羅馬字體；一些非單位的字母還需要改為斜體；公式有不標(biāo)準(zhǔn)的地方用公司編輯器重新進(jìn)行編輯；圖片、表格等也按照論文模板進(jìn)行處理；而且發(fā)展一個(gè)重大的錯(cuò)誤，我的行間距與要求不同，因此對整篇論文逐段進(jìn)行了修改。
論文格式修改后進(jìn)行了二次查重，重復(fù)率為13％，可以正常進(jìn)行畢業(yè)答辯。
日期：5月31日
第（14）周
本周進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯，答辯過程中我內(nèi)心很緊張也很忐忑，生怕在回答時(shí)思路不清晰，由于今年疫情的影響學(xué)校采取了線上答辯的形式，在答辯時(shí)老師有些問題因?yàn)槲业脑O(shè)備聲音有些小，耳朵貼近電腦也沒有聽清一些問題，但也按照大概意思進(jìn)行了回答。
后來老師又提出了我論文、圖紙中存在的一些問題，論文格式上沒有錯(cuò)誤，但有的地方出現(xiàn)了空白，后續(xù)還需要進(jìn)行改進(jìn)；圖紙?jiān)跇?biāo)注上有些簡單，特別是零件圖的標(biāo)注缺少形位公差、尺寸公差等，也需要對其進(jìn)行補(bǔ)充。
整體來講答辯過程還算順利，當(dāng)結(jié)束答辯時(shí)整個(gè)人也感覺心里踏實(shí)了。
日期：6月6日