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畢業(yè)設(shè)計周記
年級專業(yè)： 機械16-3
學(xué)生姓名： 張增生
學(xué) 號： 1630060332
指導(dǎo)教師： 趙金濤
起止時間：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
完成時間： 2020年 06 月 06 日
第（1）周
本周是畢業(yè)設(shè)計的第一周，大學(xué)四年終于迎來了最終的學(xué)業(yè)任務(wù)，我的設(shè)計題目是步行四邊形機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計，由于之前沒有接觸過步行機器人相關(guān)的知識，本周則著重進行查閱資料等工作，擴充自己關(guān)于步行機器人的相關(guān)知識。經(jīng)過查找文獻、論文等相關(guān)資料，我了解到國內(nèi)外步行機器人的相關(guān)知識和發(fā)展歷程，下圖為鄭州大學(xué)研發(fā)的四足機器人。
步行機器人相對于其他機械出世較晚，我國近十幾年才開始進行相關(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)計可參考資料有限，增加了設(shè)計的難度。
日期：3月8日
第（2）周
本周主要進行了步行機器人內(nèi)部動力傳動方案的設(shè)計，設(shè)計初期計劃使用兩臺伺服電機來驅(qū)動步行機器人，但在后續(xù)的設(shè)計中發(fā)現(xiàn)使用兩臺電機來驅(qū)動會導(dǎo)致內(nèi)部傳動機構(gòu)過于復(fù)雜，運行時還有可能發(fā)生相互干擾的情況，所以放棄了使用兩個伺服電機的方案改用一個電機來帶動軸運動。
解決了傳動問題后進行了步行機器人運動機構(gòu)的設(shè)計，主要思路為利用曲柄連桿機構(gòu)，將曲柄部分與軸相接，滑塊部分與腿相接，利用曲柄轉(zhuǎn)動時滑塊的運動軌跡來控制腿的運動，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)進行溝通交流，最終得出了設(shè)計方案及步驟，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，安排各個單元的初步排布，設(shè)定主要零件的技術(shù)尺寸，并進行剛度和強度校核；
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，進行軸承、減速器等壽命的驗算，ANSYS 等力學(xué)分析，完成裝配圖的細化出圖工作；
6、得出設(shè)計結(jié)論。
日期：3月22日
第（4）周
本周為畢業(yè)設(shè)計的第四周，畢業(yè)設(shè)計也進入了新的階段，本周進行的任務(wù)量不大，主要對四桿機構(gòu)進行研究，主要研究內(nèi)容有：探究四桿機構(gòu)存在的條件、四桿機構(gòu)的急回特性和行程運動速比K的關(guān)系以及四桿機構(gòu)的壓力角與回轉(zhuǎn)角。
四桿機構(gòu)最重要的部分為曲柄搖桿機構(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)是進行機器人的步態(tài)設(shè)計，因步行四邊形機器人結(jié)構(gòu)相對簡單，且對其步行功能性要求不大，所以在設(shè)計時只設(shè)計一種步態(tài)即只設(shè)計一種運動模式。
我在設(shè)計步態(tài)時采用的是對角線原則，即對角線上的腿步態(tài)一致。因本步行機器人設(shè)計的腿數(shù)為6條腿分為三對，采用對角線原則可使機器人在行走時保持穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上相對的兩條腿的位置狀態(tài)為當一條腿上升到最高點時另一條腿處于最低點，這樣可使機器人運動速度穩(wěn)定，不會出現(xiàn)突進或停止狀態(tài)。
日期：4月5日
第（6）周
本周的任務(wù)是進行電動機的選型，只有先確定電動機才可以進行后續(xù)關(guān)于軸的計算。
選擇電機有以下幾個步驟：
確定機器人的運動速度；
根據(jù)機器人的速度選擇轉(zhuǎn)速合適的電機；
根據(jù)機器人的重量確定負載轉(zhuǎn)矩；
根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速確定電機型號。
最終我們選用電機型號為160BL-4030H1-LK-B，電機額定功率為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，電機輸出軸徑為25mm。
根據(jù)電動機的參數(shù)可以在下周的設(shè)計中選擇合適的帶輪、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)計的第七周，上周進行了電動機的選擇目的就是為了計算帶輪、軸的各種參數(shù)。
首先進行的是帶輪的設(shè)計，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、計算同步帶齒數(shù)z、傳動中心距n的計算。其中還需要對帶進行選型，才能確定其中的一些參數(shù)。
設(shè)計好帶輪后進行軸的設(shè)計以及校核，主要進行軸徑的設(shè)計和校核，因步行四邊形機器人大小已擬定好，所以長度只需與其他零件進行匹配即可。
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)計的第八周，轉(zhuǎn)眼之間已經(jīng)過去了兩個月，本周繼續(xù)上周的工作，在設(shè)計的帶輪與軸的基礎(chǔ)上進行了對應(yīng)的軸承與鍵的選取。并對選取好的鍵進行校核，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)計的四桿機構(gòu)的可行性。
至此完成了畢業(yè)設(shè)計的一個階段，畢業(yè)論文的撰寫基本完成，在下個階段將進行裝配圖與零件圖的繪制，這是整個畢業(yè)設(shè)計中的重中之重，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)計的第九周，將從這周開始進行裝配圖的繪制，由于步行四邊形機器人的特殊性，直接使用二維軟件進行繪制有些困難，因此我先用三維軟件對機器人進行建模，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)計的非標準件，再選取合適的標準件，最終使用合適的配合關(guān)系使其配合在一起。其中繪制的非標件有軸、帶輪、曲柄、短連桿、長連桿、軸套、腿、足、電動機與機器人的板。標準件有螺栓、螺母、銷軸、墊圈等。
并使用同軸、重合等方式進行裝配，完成裝配體。最終裝配圖如下：
日期：5月3日
第（10）周
上周進行了三維圖的繪制，本周則通過對三維模型進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，不能充分的表達機器人的結(jié)構(gòu)與工作原理，所以我在原有二維圖的基礎(chǔ)上進行了剖視，得到裝配圖。
得到裝配圖后指導(dǎo)老師進行了查看，并指出了一些不合理的地方，如軸承處表達不清晰需要重新繪制，帶輪處沒有限位會導(dǎo)致帶輪運動時出現(xiàn)竄動，軸末端突出會導(dǎo)致曲柄轉(zhuǎn)動時出現(xiàn)干涉等一系列問題。而后又根據(jù)指導(dǎo)老師意見進行了一些修改，將軸承處重新繪制，帶輪使用卡簧進行定位，軸末端進行了縮減防止進行干涉。
日期：5月10日
第（11）周
本周是第十一周，按照進度將進行中期答辯，上周將裝配圖大體繪制完成，這周進行零件圖的繪制，并且準備答辯所需資料。
步行四邊形機器人的結(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比較復(fù)雜的零件，需要進行較為詳細的標注，如帶輪的對稱度、軸鍵槽的對稱度等。其余零件圖只需按標準繪制，需要剖視的地方進行剖視 ，其中側(cè)板孔的數(shù)量與種類較多，按照老師的指導(dǎo)意見進行了階梯剖，將各種孔表達清楚。
中期答辯比較順利，機構(gòu)并沒有太大原理上的問題，但還是有些細節(jié)需要進行修改。
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誤，一些標準、細節(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行了修改工作，并對標注的字體等進行標準化，全部改為仿宋字體，標題欄等也進行了標準化。
修改完成后對論文進行了第一次查重，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，又對論文進行了降重，修改了許多直接引用的文獻，希望下次查重時可以達到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，下周就要進行畢業(yè)答辯了，本周將對論文與圖紙進行最終的修改。
論文方面上周按照查重報告對許多重復(fù)的地方進行了修改，這周主要進行格式上的修改，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；公式有不標準的地方用公司編輯器重新進行編輯；圖片、表格等也按照論文模板進行處理；而且發(fā)展一個重大的錯誤，我的行間距與要求不同，因此對整篇論文逐段進行了修改。
論文格式修改后進行了二次查重，重復(fù)率為13％，可以正常進行畢業(yè)答辯。
日期：5月31日
第（14）周
本周進行了畢業(yè)設(shè)計答辯，答辯過程中我內(nèi)心很緊張也很忐忑，生怕在回答時思路不清晰，由于今年疫情的影響學(xué)校采取了線上答辯的形式，在答辯時老師有些問題因為我的設(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，論文格式上沒有錯誤，但有的地方出現(xiàn)了空白，后續(xù)還需要進行改進；圖紙在標注上有些簡單，特別是零件圖的標注缺少形位公差、尺寸公差等，也需要對其進行補充。
整體來講答辯過程還算順利，當結(jié)束答辯時整個人也感覺心里踏實了。
日期：6月6日