武汉理工大学毕业论文（设计）
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迹曲线分为支撑段和跨越段（如图6）。若将足部沿着既定轨迹循环一遍的时间称之为一个周期，那么我们将足部接触地面的时间称为支撑段；反之，若足部在空中运动的时间段称为跨越段。根据生物学上的定义，动物在行进时其腿部花在支撑段的时间要占到一半以上，目的是加强在行进过程中的稳定度。
图6足部轨迹
对于任一步行机器，其足部轨迹曲线是首要考虑的重要条件，因为它直接影响到不行机器对地面的适应能力以及行进时的稳定度。为此，从仿生学的角度给出足部理想轨迹的要求：
1.轨迹曲线必须唯一封闭且不交叉的曲线，以避免产生无效的轨迹曲线； 2.轨迹曲线中的支撑段曲线应为直线段，以避免机构的重心产生起伏； 3.轨迹曲线的跨高尽量高，以提高机构跨越障碍的能力； 4.轨迹曲线的跨距尽量远，以增加机构跨步的前进距离。
3.3方案四杆机构的设计与计算
3.3.1四杆尺寸
经过参考众多的四杆机构设计的资料，最终认识到使用解析法来设计此次毕设来说难度太大，耗费时间太多。在这么短的时间内要完成这种设计只有使用作图法来进行设计工作。在长时间的尝试和作图之后最终的到了满足我需要的四杆机构的尺寸。参考图三上面的标注，尺寸如下:
AB=BC=BM=AB=BC=BM=AB=BC11111222223331=
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BM=AB=BC=BM=500 mm
33444144Ac=Ac=Ac=Ac=177.5mm Cc=Cc=392.5mm
12
3
////141//11AA=AA=cc=317mm
2
4
13
//13.3.2最小传动角计算
根据上述的传动角的计算方式，当曲柄AB转到机架AD重叠共线和拉直共线两位置时，即出现极值。
b2?c2?(d?a)25002?5002?(392.5?177.5)2?B1C1D?arccos?arccos?24.8?
2bc2?500?500b2?c2?(d?a)25002?5002?(392.5?177.5)2?B2C2D?arccos?arccos?69.5?
2bc2?500?500比较两个位置的传动角，可得最小传动角?min?24.8。当机构运转时，其传动角的大小是变化的，为保证机构传动机构传动良好，设计时通常应该使最
???40min小传动角。但是在此次设计中，由于传动功率比较小，设计的最小传
?动角也能够满足使用要求。
在曲柄摇杆机构中，当机构曲柄与连杆在一条直线上，出现了传动角??0?的情况。这是传动力矩为0。因此，机构在此位置是，无论驱动力多大，也不能使曲柄转动，机构的此种位置称为死点位置。对于传动机构来说，机构有死点位置是不利的，应该采取措施使机构顺利通过死点位置。对于连续运转的机器，可以利用从动件的惯性来通过死点位置。而本设计采用两组机构组合起来，使左右两侧的机构的死点位置相互错开，因此本设计能够顺利的通过死点位置。如下图所示的车轮联动机构所示：
图7车轮联动消除四点机构
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3.3.3步态分析
经过使用作图法作出四杆机构的尺寸与轨迹曲线之后，得到前后腿机构的运动特性。使用的对角线一直原则，经过作图法计算，可以完全证明此次设计左前腿与右后腿轨迹完全一致，左后腿与右前腿轨迹完全一致，能够达到迈步要求
左前腿右后腿轨迹线：
图8左前腿右后腿步态 左后腿与右前腿轨迹线：
图10左后腿右前腿步态
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4传动机构设计
4.1传动方案及电机选择
经过作图法设计，求得主轴每旋转一周，前后跨距为875mm,经过计算选主轴转速为50r/min,此时机器人行走速度可得为：
V?850?50?60?2.55km/h
即可满足设计任务所需求。主轴旋转转速为50r/min.，据此可以选出所需直流减速伺服电机，经查阅资料，选取直流电机J110SZ(ZYT)-PX，减速比为60，输出轴转速为3000r/min，功率为2.47KW,能够满足需求。因此设计的传动路线如下：
直流减速电机--同步带轮--主轴--连杆机构--机器人腿部.
4.2同步带传动设计
同步带传动的主要失效形式有承载绳疲劳拉断、打滑与跳齿、带齿的过度磨损。因此同步带传动设计计算准则是带在不打滑的情况下具有较高的抗拉强度，保证承载绳不被拉断。此外，在灰尘、杂质较多的工作条件下，应对带齿进行耐磨性计算。
4.2.1确定计算功率
PC的确定方法与普通V带相同，即
PC?KAP
式中KA为工况系数（参考机械设计表）取为1.0， P为传递的名义功率0.247KW， 带入计算可得PC?0.247KW
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4.2.2选择同步带型号
根据计算功率
PC和小带轮转速n1，由机械设计参考图例选择带型为H性。
根据标准同步带的带宽系列，有19.1、25.4、38.1、50.8、76.2五个系列，本次设计选择带宽为50.8mm,圆整为50mm.
4.2.3确定带轮齿数z1、z2和带轮节圆直径dp1、dp2
一般取小带轮齿数z1?zmin（参考机械设计表8-13）。当带速和安装尺寸允许时，z1应尽可能选得多些。大轮齿数z2?iz1,并取为整数。根据表上数据，
zmin?22，本次设计传动比为1:1，取 z1?z2?27.
dp1?dp2?pbz1pb??z2pb?
pb为同步带的基本参数，查机械设计表8-2知=12.7
带入公式计算得
dp1?dp2?110mm
4.2.4验算带速v
?dp1n160?1000v??vmax
vmax?50ms；H型的
vmax?40ms；
式中个符号单位同前。通常，XL、L型的XH、XXH型的
vmax?30ms。
v?0.28m将各数据带入公式计算的
s，远远满足于带速要求。
4.2.5确定中心距a和同步带节线长度LP及齿数z
按结构要求或按下式初定中心距
a0：
0.7(dp1?dp2)?a0?2(dp1?dp2)