机械设计计算（9）——移动机械平台的设计计算

面壁深功

移动机械平台包括：驱动系统、悬挂系统、结构支撑、摩擦力控制等几个部分。设计时需要各部分的参数进行计算验证，以确保平台在平稳、高效的状态下运行。具体设计计算步骤如下：
1. 驱动系统设计：
选择电动机和设计齿轮传动系统：
i=N2/N1=d2/d1     其中：i：传动比（无量纲）；N2、N1：齿轮齿数（无量纲）；d2、d1：齿轮直径（m）
m=d/N     其中：m：模数（m）；d：齿轮直径（m）；N：齿轮齿数（无量纲）
σc=((P⋅E)/(π⋅b⋅d))^(1/2)      其中：σc：接触应力（Pa）；P：载荷（N）E：杨氏模量（Pa）；b：齿轮宽度（m）
2. 悬挂系统设计：
设计螺旋弹簧，用于吸收振动和冲击：
F=k⋅x    其中：F：弹簧力（N）；k：弹簧刚度（N/m）；x：弹簧的行程
k=(G⋅d^4)/(8⋅D^3⋅n)     其中：G：剪切模量（Pa）；d：弹簧丝直径（m）；D：弹簧平均直径（m）；n：有效圈数（无量纲）
3. 结构支撑设计：
确保平台结构不会发生屈曲失效：
Pcr=π^2D/(b/a)^2       其中：Pcr：临界载荷（N）；D：抗弯刚度（Nm²）；b、a：截面宽度和高度（m）
D=Eh^3/(12(1−ν^2))     其中：E：杨氏模量（Pa）；h：截面高度（m）；ν：泊松比（无量纲）
4. 摩擦力控制：
计算平台与地面之间的滚动摩擦力，以控制运动中的能量损失：
Fr=μr⋅Fn     其中：Fr：滚动摩擦力（N）；μr：滚动摩擦系数（无量纲）；Fn：正压力（N）
Fn=m⋅g      其中：m：质量（kg）；g：重力加速度（9.81 m/s²）

另外，对于运动过程中的平稳性要求高的场合，还需要开展振动分析。通过计算平台在运行中的振动特性并加以控制，以确保不会在临界转速下发生共振。这方面涉及到的计算：
fn=(1/2π)(g/δ)^(1/2)      其中：fn：固有频率（Hz）；g：重力加速度（9.81 m/s²）；δ：挠度（m）
δ=(F⋅L^3)/(3EI)      其中：δ：挠度（m）；F：载荷（N）；L：梁的长度（m）；E：杨氏模量（Pa）；I：惯性矩（m⁴）

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看到计算的公式就头痛