機械設計計算（9）——移動機械平臺的設計計算

面壁深功

移動機械平臺包括：驅動系統、懸掛系統、結構支撐、摩擦力控制等幾個部分。設計時需要各部分的參數進行計算驗證，以確保平臺在平穩、高效的狀態下運行。具體設計計算步驟如下：
1. 驅動系統設計：
選擇電動機和設計齒輪傳動系統：
i=N2/N1=d2/d1     其中：i：傳動比（無量綱）；N2、N1：齒輪齒數（無量綱）；d2、d1：齒輪直徑（m）
m=d/N     其中：m：模數（m）；d：齒輪直徑（m）；N：齒輪齒數（無量綱）
σc=((P⋅E)/(π⋅b⋅d))^(1/2)      其中：σc：接觸應力（Pa）；P：載荷（N）E：楊氏模量（Pa）；b：齒輪寬度（m）
2. 懸掛系統設計：
設計螺旋彈簧，用于吸收振動和沖擊：
F=k⋅x    其中：F：彈簧力（N）；k：彈簧剛度（N/m）；x：彈簧的行程
k=(G⋅d^4)/(8⋅D^3⋅n)     其中：G：剪切模量（Pa）；d：彈簧絲直徑（m）；D：彈簧平均直徑（m）；n：有效圈數（無量綱）
3. 結構支撐設計：
確保平臺結構不會發生屈曲失效：
Pcr=π^2D/(b/a)^2       其中：Pcr：臨界載荷（N）；D：抗彎剛度（Nm²）；b、a：截面寬度和高度（m）
D=Eh^3/(12(1−ν^2))     其中：E：楊氏模量（Pa）；h：截面高度（m）；ν：泊松比（無量綱）
4. 摩擦力控制：
計算平臺與地面之間的滾動摩擦力，以控制運動中的能量損失：
Fr=μr⋅Fn     其中：Fr：滾動摩擦力（N）；μr：滾動摩擦系數（無量綱）；Fn：正壓力（N）
Fn=m⋅g      其中：m：質量（kg）；g：重力加速度（9.81 m/s²）

另外，對于運動過程中的平穩性要求高的場合，還需要開展振動分析。通過計算平臺在運行中的振動特性并加以控制，以確保不會在臨界轉速下發生共振。這方面涉及到的計算：
fn=(1/2π)(g/δ)^(1/2)      其中：fn：固有頻率（Hz）；g：重力加速度（9.81 m/s²）；δ：撓度（m）
δ=(F⋅L^3)/(3EI)      其中：δ：撓度（m）；F：載荷（N）；L：梁的長度（m）；E：楊氏模量（Pa）；I：慣性矩（m⁴）

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盧Tiger

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