【正文】 aE ? 6）查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaFE 6001 ?? ，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaFE 5502 ?? 。 大端分度圓直徑： mmd 141 ? mmd 412 ? 節(jié)錐頂距 mmudR 2 ??? 節(jié)圓錐角 ?? ?? 大端齒頂圓直徑 151?ad ?ad 齒數(shù) 231?z ， 692?z 模數(shù) m= 齒圓柱齒輪 精度 8 級，小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為 280HBS,大齒輪材料 45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240HBS,兩者材料硬度相差 40HBS。 — 軸計(jì)算載面上的轉(zhuǎn)矩， N為此，可取減速器輸入軸軸端直徑： ma dd )( ?? mm (343) 式中 ad — 減速器輸入軸軸端直徑， mm； md — 電動機(jī)軸直徑， mm。 減速箱軸承的確定 將運(yùn)轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動摩 擦變?yōu)闈L動摩擦，從而減少摩擦損失的一種精密的機(jī)械元件，叫滾動軸承（ rolling bearing） ]6[ 。當(dāng)滾動軸承受純軸向載荷時(shí)，一般選用推力軸承；當(dāng)滾動軸承受純徑向載荷時(shí)，一般選用深溝球軸承或短圓柱滾子軸承；當(dāng)滾動軸承受純徑向載荷的同時(shí)，還有不大的軸向載荷時(shí)，可選用深溝球軸承、角接觸球軸承、圓錐滾子軸承及調(diào)心球或調(diào)心滾子軸承；當(dāng)軸向載荷較大時(shí)，可選用接觸角較大的角接觸球軸承及圓錐滾子軸承，或者選用向心軸承和推力軸承組合在一起，這在極高軸向載荷或特別要求有較大軸向剛性時(shí)尤為適宜 。 （ 2） 十字滑塊聯(lián)軸器 十字滑塊聯(lián)軸器屬于撓性聯(lián)軸器；由兩個(gè)端面上開有凹型槽的半聯(lián)軸器和兩面帶有凸牙的中間盤組成。由于中間滑塊的質(zhì)量較小，具有彈性，可應(yīng)用于較高的轉(zhuǎn)速。齒輪的齒廓曲線為漸開線，嚙合角為 20176。這類 聯(lián)軸器目前應(yīng)用很廣，品種亦愈來愈多。 （ 2） 輪胎聯(lián)軸器 輪胎聯(lián)軸器用橡膠或橡膠織物制成輪胎狀 的彈性元件，兩端用壓板及螺釘分別壓在兩個(gè)半聯(lián)軸器上。 （ 3） 梅花形彈性聯(lián)軸器 這種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)形式及工作原理與星形彈性聯(lián)軸器相似，但半聯(lián)軸器與軸配合的孔可做成圓 柱形或圓錐形，并以梅花形彈性件取代星形彈性件。 C，傳遞的公稱轉(zhuǎn)矩為 16～ 25000Nm。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 23 存儲器按工作方式可分為、隨機(jī)存儲器（ RAM）和只讀存儲器（ ROM）。單片機(jī)計(jì)算的所有結(jié)果也都通過 I/O 輸出到顯示部分或者控制外部其他執(zhí)行 機(jī)構(gòu)。 （ 4）端口 RD 模塊：是一個(gè)具有 8 條引腳的輸入 /輸出可編程的端口。 （ 8）定時(shí)器 TMR2 模塊：是一個(gè) 8 位寬的可編程的定時(shí)器，也可作為計(jì)數(shù)器使用，并且可以與捕捉 /比較 /脈寬調(diào)制 CCP 模塊配合實(shí)現(xiàn)捕捉和比較功能。輸入捕捉功能可以用于測量信號周期、頻率、脈沖等；輸出比較功能可以用于生產(chǎn)寬度不同的正負(fù)方波脈沖信號，以驅(qū)動可控硅、續(xù)電器等；脈寬調(diào)制輸出功能用來產(chǎn)生周期和脈沖可調(diào)的周期性方波信號，以驅(qū)動可驅(qū)動可控硅、步進(jìn)電機(jī)等。 引腳的基本功能： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 24 OSC1（ 13 引腳）：時(shí)鐘振蕩器輸入端，也是晶振連接端。 RB0～ RB7（ 33～ 40 引腳）： RB 是一個(gè)輸入 /輸出可 編程的雙向端口，作為輸入時(shí)內(nèi)部有可編程的弱上位電路。 VSS（ 12， 31 引腳）：接地端。早在上世紀(jì)誕生電機(jī)的時(shí)候，產(chǎn)生的實(shí)用性電機(jī)就是無刷形式，即交流鼠籠式異步電動機(jī)，這種電動機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。 無刷直流電機(jī)（ BLDCM）是在有刷直流電動機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展來的，但它的驅(qū)動電流是不折不扣的交流；無刷直流電機(jī)又可以分為無刷速率電機(jī)和無刷 力矩電機(jī) 。無刷直流電機(jī)在重量和體積上要比有刷直流電機(jī)小的多，相應(yīng)的轉(zhuǎn)動慣量可以減少 40％ —50％左右。增加了視覺系統(tǒng)的機(jī)器人，其自主和自適應(yīng)能力可以大大提高。本章從各個(gè)方面對這些圖像處理技術(shù)進(jìn)行了分析和比較，提出最優(yōu)的圖像處理方法，保證機(jī)器人在導(dǎo)航中能夠有效、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地為視覺 算法提供特征信息，并根據(jù)這些特征信息實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主移動。 CMOS 傳感器的圖像采集方式為主動式，感光二極管所產(chǎn)生的電荷會直接由晶體管放大輸出，但 CCD 傳感器為被動式采集，需外加電壓讓每個(gè)象素中的電荷移動，而此外加電壓通常需要達(dá)到 1218V；因此， CCD 傳感器除了在電源管理電路設(shè)計(jì)上的難度更高之外 (需外加 power IC)，高驅(qū)動電壓更使其功耗遠(yuǎn)高于CMOS 傳感器的水平。 CCD 與 CMOS 傳感器是被普遍采用的兩種圖像傳感器，兩者都是利用感光二極管 (photodiode)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，而其主要差異是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳送的方式不同。系統(tǒng)通過圖像傳感器獲取圖像并傳入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)完成圖像處理任務(wù)。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 25 這種電動機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度好，調(diào)速范圍廣，壽命長，維護(hù)方便噪聲小，不存在因電刷而引起的一系列問題，所以這種電動機(jī)在控制系統(tǒng)中有很大的應(yīng)用潛力。有時(shí)候把前一種叫直流無刷電機(jī)，后一種叫交流 伺服電機(jī) ，確切地講是交流伺服電動機(jī)的一種。本世紀(jì)中葉誕生了晶體管，因而采用晶體管換向電路代替電刷與換向器的直流無刷電機(jī)就應(yīng)運(yùn)而生了。 直流無刷電機(jī) 無刷直流電機(jī) ]3[ 由電動機(jī)主體和驅(qū)動器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。 RD0～ RD7（ 19～ 22， 27～ 30 引腳）： RD 是一個(gè)輸入 /輸出可編程的雙向端口。 MCLR（ 1 引腳）：人工復(fù)位輸入端。 （ 13）主同步串行端口 MSSP 模塊：具有 SPI 和 IC 兩種 工作模式，用來與具有 SPI 和 IC 串行端口的外接器件或者其他單片機(jī)進(jìn)行通信。 （ 10） A/D 轉(zhuǎn)換器模塊：具有 8 個(gè)輸入通道和 10 位分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用來將外部的各種模擬物理量變換為便于單片機(jī)內(nèi)部處理的數(shù)字量。 （ 6）定時(shí)器 TMR0 模塊：是一個(gè) 8 位寬的可編程的定時(shí)器，也可作為計(jì)數(shù)器使用。 （ 2）端口 RB 模塊：是一個(gè)具有 8 條引腳的輸入 /輸出可編程的端口。輸入輸出接口是單片機(jī)的重要組成部分。 4 視覺移動機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)器人電子元件的選型 單片機(jī) PIC16F877 ]2[ 單片機(jī)是將中央 處理器（ CPU）、隨機(jī)存儲器（ RAM）、只讀存儲器（ ROM）、定時(shí)器芯片和一些輸入輸出接口電路集成的一個(gè)芯片上的微控制器。工作溫度范圍為 35～ +80176。缺點(diǎn)是徑向尺寸較大；當(dāng)轉(zhuǎn)矩較大時(shí)，會因過大扭轉(zhuǎn)變形而產(chǎn)生附加軸向載荷。因?yàn)橥ㄟ^蛹狀常用耐油橡膠，以提高其彈性。 有彈性元件的撓性聯(lián)軸器 這類聯(lián)軸器因裝有彈性元件，不僅可以補(bǔ)償兩軸間的相對位移，而且具有緩沖減振的能力。 （ 4） 齒式聯(lián)軸器 齒形聯(lián)軸器由兩個(gè)帶有內(nèi)齒及凸緣的外套和兩個(gè)帶有外齒的內(nèi)套筒組成。一般運(yùn)用于轉(zhuǎn)速 n小于 250r/min,軸的剛度較大，無劇烈沖擊處。但因無彈性元件，故不能緩沖減振。 內(nèi)圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉(zhuǎn)；外圈作用是與軸承座相配合，起本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 21 支撐作用；滾動體是借助于保持架均勻的將滾動體分布在內(nèi)圈和外圈之間，其形狀大小和數(shù)量直接影響著滾動軸承的使用性能和壽命；保持架能使?jié)L動體均勻分布，防止?jié)L動體脫落，引導(dǎo)滾動體旋轉(zhuǎn)起潤滑作用。 確定軸的最小直徑 選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 — 將轉(zhuǎn)矩折合成當(dāng)量彎矩的折算系數(shù)力 當(dāng)所在計(jì)算載面軸段開有鍵槽時(shí)，由上式算得的直徑應(yīng)增大 3%～ 5%（開一個(gè)鍵槽）或 7%～ 10%（開兩個(gè)鍵槽），然后圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑。按彎扭合成強(qiáng)度條件初步計(jì)算軸的各段直徑，軸計(jì)算載面的直徑為 (342) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 20 式中 — 軸計(jì)算載面上的彎矩， N 3) 取抗彎疲勞安全系數(shù) ?FS ， 所以 [ F? ] M P aSK FEFN 2 5 0 1 ???? ? (337) [ F? ] M P aSK FEFN 5 3 8 2 ???? ? 4) 計(jì)算載荷系數(shù) ?????? ?FavA KKKKK (338) 5) 查的齒形系數(shù) , 21 ?? FaFa YY 6) 查取應(yīng)力校正系數(shù) 7 8 ,5 7 21 ?? SaSa YY 7)計(jì)算大 ,小齒輪的 ? ?FSaFaYY? 并加以比較 ? ? 01 31 157 111 ???FSaFa YY ? ? ? 01 5 22 ???F SaFa YY ? 大齒輪的數(shù)值大 (2)設(shè)計(jì)計(jì)算 ? ? 1 5 4 )(2 3 23 21 1 ??? ???? F SaFad YYzKTm ?? 對比計(jì)算結(jié)果 ,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 略大于由齒根彎疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) ,由于齒輪模數(shù) m 的大小取決于抗彎強(qiáng)度所決定的承載能力 ,而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力 ,僅與齒輪直徑有關(guān) ,可取由抗彎強(qiáng)度算得的模數(shù) , 并 就近 圓 為標(biāo) 準(zhǔn) 值 mmm ? , 按 接 觸強(qiáng) 度 算得 的 分度 直 徑mmd ? ,由此可得 241?z 1202 ?z 。.711。 2） 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ?FNK ， ?FNK 3) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=，則， M P aSK FEFNF ][ 111 ?? ?? (318) MPaSK FEFNF 4 4][ 222 ?? ?? 4)載荷系數(shù) K= 5）節(jié)圓錐角 01 r c ta n ?? u? (319) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 15 ooo ???? 6）當(dāng)量齒數(shù) 24c os 111 ?? ?zZV (320) 218c os 222 ?? ?zZV 7）查取齒形系數(shù) ?FaY ?FaY 8）查取應(yīng)力校正系數(shù) ?SaY ?SaY 9）計(jì)算大小齒輪的][ FSaFaYY?，并加以比較 ?][ 1 11FSaFaYY? ?][ 2 22FSaFaYY? 大齒輪的數(shù)值大 4 設(shè)計(jì)計(jì)算 1 6 4 *13*23*)31*(31 4 7**43 22 ????m 綜合分析考慮，取 m=， 271?z ， 812?z （ 1）幾何尺寸計(jì)算 1）計(jì)算大端分度圓直徑 mmd 141 ? mmd 412 ? 2）計(jì)算節(jié)錐頂距 mmudR 2 ??? (321) 3）節(jié)圓錐角 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 16 ?? ?? 4）大端齒頂圓直徑 o s**214c o s2 111 ????? oa mdd ? (322) o s**241c o s2 222 ????? oa mdd ? 5)、齒寬 ??? Rb R? ? (323) 取 721 ??bb 圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)參數(shù) htirnrnmNTWp24000。 （ 3） 材料選擇，小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為 280HBS,大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì) ），硬度為 240HBS,兩者材料硬度相差 40HBS。因此有 31?i ， 52?i ； 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)如下表： 表 設(shè)計(jì)參數(shù) 電動機(jī)軸 1 軸 2 軸 3 軸 工作軸 轉(zhuǎn)速（ r/min） 1500 1500 500 100 100 功率 p（ w） 40 轉(zhuǎn)矩 T （ N m? ） 傳動比 i 1 3 5 1 效率 1 傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 圓錐齒輪傳動 ]6[ 的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知輸入功率 Wpp m ??