【机械基础】

【机械基础】

材料力学基础

满足原则：强度、刚度、稳定性->最经济的代价

强度

抵抗塑性变形和断裂的能力，或材料抵抗破坏的能力

刚度

在载荷作用下抵抗弹性形变的能力

稳定性

保持原有平衡状态的能力
eg 螺丝是否会因为长时间运行而松动以及金属疲劳

构件的四种基本变形

轴向拉伸、压缩变形（受拉、受压）

杆件沿轴线方向伸长或缩短

剪切变形（受剪切）

杆件位于两力之间截面发生相对错动

扭转变形（受扭转）

杆件的横截面绕轴线产生相对转动

弯曲变形（受弯曲）

杆件出现了上凹下凸或上凸下凹，轴线由直线变为曲线

常用基本零件

【固定件】

板材：碳板、玻纤板、亚克力板

机器人保护壳：无受力无刚度需求可用1mm碳板或者2mm玻纤板
minipc保护壳：2mm碳板或者3mm玻纤
支撑结构：5-6mm玻纤或者碳板

板材加工注意事项

※孔位加工精度误差一般为负偏差(如一个插m3螺栓的孔，一般设计为3.2mm)
精度要求较小时建议留好余量
※板材设计所有角都要倒圆角，防止应力集中、防受伤、易于加工、美观
※碳板导电，在一些电气元件比较多的地方建议不用碳板或者做好绝缘

管材：铝方管、碳管

机器人骨干材料

铝管使用

※同等横截面积(保持质量不变) ，越粗的铝方管(壁厚小)强度越高，
增加强度：优先考虑选用更粗的铝方管，其次考虑增加壁厚
※为增加铝方管抗压性能，可以在管内进行填充(如亚克力、机加工内衬件等)
※因为铝方管中空，安装螺栓时用力过大会导致表面凹陷
安装贯穿铝方管的螺栓时需加垫片，且不可用力过度

碳管使用

有哑光和亮光之分
哑光碳管表面粗糙度大，无法配合直线轴承使用

3D打印件注意事项

※不能作为承力结构
※在拧螺栓的时候使用太大力或者电动螺丝刀会损坏零件，打印件一般孔位较小，设计的时候注意留好余量
※需要打印的3D打印图纸保存为stl格式
※关注喷头是否存在堵头以及耗材是否断裂
※使用3D打印机：
（1）先将加热平面上的残留耗材清理干净，同时检查喷头是否堵头
（2）当所需要的零件打印时的姿态放置悬空时，需要给该零件添加支撑

【连接件】

螺栓螺母

螺栓型号：M-直径X长度 Eg: M3X15
队内一般使用杯头内六角螺栓，型号以M3、M4为主，搭配内六角扳手拆卸
螺母一般情况下选用防滑螺母（带胶圈）
螺母

螺栓

杯头螺栓：最常用的一种，不易滑丝，但是杯头过大在有的时候易干涉
圆头螺栓：是解决杯头螺栓干涉的下位替代品，但是容易滑丝
沉头螺栓：螺栓头可沉入零件内部，解决螺栓干涉的完美方案，但是需要在零件上打沉头孔

※螺栓干涉：螺栓头，螺母干涉

装配干涉：没有给工具预留空间
※螺栓安装时注意合适的拧紧力矩
拧紧力矩不足会导致产生间隙，力矩过大会导致滑丝或者破坏零件
装配力矩不同对最后的装配精度会有很大影响
※必须要考虑防滑问题，包括但不限于防松螺母、弹垫、螺纹胶等方式

角码

连接90度直角相交构件的连接件，常用于两板之间的直接连接角码种类众多

法兰

轴与平面或者轴与轴之间相互连接的零件
电机轴与轮毂之间的连接

联轴器

连接联轴或者轴与回转件
联轴器连接的另一个物体一般已经受到约束，只能做定轴转动，
联轴器的作用在于承受两个转动轴连接误差带来的应力

※两者区别：
联轴器与法兰的功能十分类似，都适用于连接两个做旋转运动的物体
两者区别在于法兰所连接的另一个物体一般是自由的

铰链/合页

普通合页：无阻尼 无回弹 无法任意角度悬停
弹簧合页：有回弹 无阻尼 无法任意角度悬停
阻尼合页：无回弹 有阻尼 可任意角度悬停

铆连接

利用轴向力，将零件铆钉孔内钉杆墩粗并形成钉头，使多个零件相连接的方法
铆接：使用铆钉连接两件或两件以上的工件

【注意事项】
※铆钉规格必须与孔位直径规格一致，否则将影响铆连接强度
※铆钉一旦钉上，难以拆卸，因此在上铆钉前需要三思。
※铆钉的拆卸需要用到冲击钻垂直于铆钉尾巴垂直钻入。

【运动件】

轴承

深沟球轴承：应用最广
主要承受径向载荷，也可承受一定的轴向载荷
法兰轴承：自带轴向定位结构，能简化主机结构、缩小主机尺寸，使轴承更容易定位。由于法兰轴承
推力球轴承：分单向和双向两种，分紧圈和活圈两部分
只能承受轴向载荷，绝不能承受任何径向载荷
直线轴承：直线运动系统，用于直线行程与圆柱轴配合使用。
轴承冲击载荷能力较差
直线轴承在高速运动时振动和噪声大
注意，直线轴承对轴的光滑度和硬度要求较高、故直线轴承一般需配合钢轴使用
交叉滚子轴承：在工业机器人中通常用作关节轴承，常用于云台yaw轴结构

同步带

一般需要张紧轮或腰型孔辅助张紧

电机

M3508

常用于轮组，拨盘，摩擦轮电机
减速箱拆下来的屁股可以用来装摩擦轮(屁股上有螺栓)
GM6020

云台电机
M2006

常用在小弹丸拨盘

电机装配

※定位孔:定位孔一般用于保证同轴度。电机安装面上一般都一圆形凸台结构。定位孔尺寸与该凸台一致，安装是孔与凸台紧配合，从而保证同心
※安装孔:用于安装螺栓的孔位
※指示灯、拨码开关、线头等:这一点要根据具体情况确定。安装结构不能遮挡指示灯，线头，拨码开关等需要经常使用的部位。

舵机

适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统