【正文】 普通輪式機器人仍需要進行改進以提高其適應性。對非結(jié)構(gòu)環(huán)境的地形及變形情況如圖 21 圖 21 機器人地形適應示意圖 本章小結(jié) 本章從對井下工況條件分析得出應以典型地形特征為越障對象，結(jié)合中國礦業(yè)大學 09 屆本科生畢業(yè)設計論文 第 12 頁 目前的研究基礎以及現(xiàn)有的技術(shù)條件，通過對輪式、履帶式機器人和其它形式的機器人的定性分析，確定煤礦救災機器人采用輪式作為驅(qū)動模塊。 同時在煤礦煤塵爆炸事故后的探測營救過程中，救護人員在井下高 溫環(huán)境下負重作業(yè)，其體力以及氧氣消耗都很大。因此，將主轉(zhuǎn)動輪的驅(qū)動用 2 個自 由度，把兩個擺臂連成一體共用 1個自由度，這樣機器人共有 3 個自由度，需要 3 個驅(qū)動電動機。 然后鏈輪 6 再把動力傳遞給輪邊的鏈輪。傳動軸 9 與大齒輪 7 之間有軸承連接兩個運動相互獨立，互不干涉。 中國礦業(yè)大學 09 屆本科生畢業(yè)設計論文 第 16 頁 圖 34 機器人受力分析模型 GF? uG ?? 30c os60c os ? = 1310 2?? 3310 ? ? ? ?= (31) 電機的最大輸出功率為： 39。一級行星齒輪減速器的傳動效率一般為 — ，取減速器的效率為2?? 93%，則傳動系統(tǒng)的總效率為： 12. 0. 8 0. 93 0. 74 4? ? ?? ? ? ? (34) 所以電機的功率為： 39。其電樞為無鐵心盤式結(jié)構(gòu)，具有轉(zhuǎn)動慣量小、時 間常數(shù)小，無鐵損、效率高，換向性能好和電刷壽命長等特點。 小輪大端分度圓直徑 1d ，由《機械設計》式 65得 ? ?3 121 )()1(2)( uuKTZZZd dHHE ??? ??? (317) 齒寬系數(shù) d? 查《機械設計》表 ，按齒輪相對軸承為非對稱布置 ?d? 小輪齒數(shù) 1z 選 1z =27 大論齒數(shù) 2z 21 3 27 81z iz? ? ? ? 齒 數(shù)比 u 21 81 27 3u z z? ? ? 傳動比誤差 uu? 3 3 3 .9 6 0 0 .0 5uu? ? ? ? ?（ ） 小輪轉(zhuǎn)矩 1T 61 1 19 5 5 0 9 5 5 0 1 0 3 . 1 7 1 8 0 0 1 6 8 1 8 . 6T P n N m? ? ? ? ? ?N最終加工為磨齒， 精度為 6級。 0zx?? 由表 58 和圖 511d 查得 ? 中國礦業(yè)大學 09 屆本科生畢業(yè)設計論文 第 25 頁 g)載荷作用齒頂時的應力修正系數(shù) SaY 由表 511 和圖 520a 查得 ? h)重合度系數(shù) 、 4 4 1 . 6 7 0 . 8 8 133z ?? ?? ?? ? ? 0 . 7 5 0 . 7 50 . 2 5 0 . 2 5 0 . 6 9 91 . 6 7Y? ??? ? ? ? ? i)螺旋角系數(shù) 、 因 =0， = 得 =1 =1 得 =1 g)彈性系數(shù) EZ = 7)、 齒數(shù)比 u 2172 418zu z? ? ? 8)、 計算接觸應力的基本值 = (324) 1 0 4 8 . 3 3 4 12 . 2 6 1 8 9 . 8 0 . 8 8 1 1 4 9 7 . 53 6 2 7 4 M P a?? ? ? ? ? ? ?? 9)、 接觸應力 = (325) = 49 7. 5 1. 25 1. 05 1. 05 1. 2 63 9. 78 M P a? ? ? ? ? 10)、 彎曲應力的基本值 = (326) 1 0 4 8 . 3 32 . 9 2 1 . 5 2 0 . 6 9 9 12 1 2? ? ? ? ?? ? 11)、 齒根彎曲應力 = (327) 1 1 1 . 4 8 1 . 2 5 1 . 0 5 1 . 1 1 1 . 2? ? ? ? ? 中國礦業(yè)大學 09 屆本科生畢業(yè)設計論文 第 26 頁 ? 12)、 確定計算許用接觸應力 時的各種系數(shù) a)壽命系數(shù) NTZ 因 10LN ??，由圖 519 得 ? b)潤滑系數(shù) LZ 由圖 514 取 LZ = c)速度系數(shù) VZ 因 v=? ? 由圖 515 得 VZ = d)粗糙度系數(shù) RZ 因 limH? 1200MPa 和齒面 zR =? 6 = 由圖 516 查得 RZ = e)工作硬化系數(shù) WZ 因大小 齒輪均為硬齒面，且齒面 zR = 6 由圖 517 查得 WZ = f)尺寸系數(shù) 由圖 518 查得 XZ = 13)、 許用接觸應力 l imH P H NT L V R W XZ Z Z Z Z Z??? (328) =1 4 9 0 0 . 9 5 1 . 0 3 0 . 9 5 0 . 9 0 1 . 0 1 . 0? ? ? ? ? ? = 接觸強度安全系數(shù) HS 1 2 8 0 . 4 92 . 06 3 9 . 7 8HPH HS ??? ? ? 14)、 確定計算許用彎曲應力 時的各種系數(shù) a)實驗齒輪的應力修正系數(shù) STY = b)壽命系數(shù)因 10LN ??查圖 525 得 NTY = c)相對齒根圓角敏感系數(shù) 由 ? ，由圖 522 查得 = d)齒根表面 狀況系數(shù) = e)尺寸系數(shù) XY 可查圖 524 XY =1。 傳動比 10i? 行星輪數(shù)目 3pn? 載 荷不均衡系數(shù) pK 低速級采用太陽輪浮動的均載機構(gòu)，查表 73，取 ?? FPHP KK 2) 配齒計算 用比例法配齒， 由傳動比條件、同心條件和裝配條件，聯(lián)立得： znizizizzzz apaaabgaM :)1(:)2 2(:::: ??? 10i? ，帶入上式得 10: : : : 4 : 9 : 3a g b a a a aMz z z z z z z? 18az? ， 72, 162gbzz?? 實際傳動比1 1 10bazi z? ? ? 3)、 齒輪模數(shù) m 及中心距 a 首先計算太陽輪分度圓直徑 3 2 l i m1A H P Ha t ddHTK K K udK u?? ? ?? (320) 式中 u—— 齒數(shù)比為 ： 72/18 4? AK —— 使用系數(shù)為 tdK —— 算式系數(shù)為 768 ?HK —— 綜合系數(shù)為 T—— 太陽輪單個齒傳遞的轉(zhuǎn)矩 ()P apKTTn?? 1 .1 5( ) 4 7 .9 .3 Nm?? .Nm? 其中 d? —— 齒寬系數(shù)暫取 ： M P aH 1300lim?? 代入 3 2 l i m1uuKKKTKHdHHPAtdad ?? ??? 中國礦業(yè)大學 09 屆本科生畢業(yè)設計論文 第 22 頁 3 23 2 0 3 . 1 3 1 . 1 1 . 1 5 2 . 0 4 17 6 8 2 9 . 40 . 6 1 3 0 0 4ad m m m m? ? ? ?? ? ? ?? 模數(shù) 2 9 . 4 1 . 6 318aadm z? ? ? 取 2m? 中心距 0 11( ) 2 ( 1 8 7 2 ) 9 022aga m z z m m? ? ? ? ? ? ? 齒寬 0 . 7 5 3 6 2 7dab d m m?? ? ? ? 4)、 幾何尺寸計算 分度圓 mzd? 齒頂圓 *2aad d mh?? 齒根圓 **f 2 ( )ad d m h c?? 基圓直徑 ?cosddb? 其中， 齒頂高系數(shù) 太陽輪、行星輪 1*?ah 內(nèi)齒輪 *?ah 頂隙系數(shù) : 太陽輪 、 行星輪 : *?c 內(nèi)齒輪 : * ? 代入上組公式 計算： 太陽輪 2 1 8 3 6d m m m m? ? ? 36 2 2 1 40ad m m m m? ? ? ? ? 3 6 2 2 (1 0 . 4 ) 3 0 . 4fd m m m m? ? ? ? ? ? 1 7 0 c o s 2 0 3 3 . 8 3bd m m m m?? ? ? 行星輪 2 7 2 1 4 4d m m m m? ? ? 1 4 4 2 2 1 1 4 8ad m m m m? ? ? ? ? 1 4 4 2 2 ( 1 0 . 4 ) 1 3 8 . 4fd m m m m? ? ? ? ? ? 3 7 0 c o s 2 0 1 3 5 .3 2bd m m m m?? ? ? 內(nèi)齒輪 2 1 6 2 3 2 4d m m m m? ? ? 324 2 13 m m m m? ? ? ? ? 3 2 4 2 1 2 (1 0 . 2 5 ) 3 2 9fd m m m m? ? ? ? ? ? 3 2 4 c o s 2 0 3 0 4 .4 6bd m m m m?? ? ? 5)、嚙合要素驗算 ag傳動端面重合度 ?? 中國礦業(yè)大學 09 屆本科生畢業(yè)設計論文 第 23 頁 ? ? ? ?11 1ta n ta n ta n ta n 2a a a g gzz? ? ? ? ? ???? ? ? ??? (321) 式中 1a? 、 1g? 分別表示太陽輪和行星輪的齒頂圓的壓力角， ? 為嚙合角 1113 3 . 8 3a r c c o s a r c c o s 3 2 . 2 440baadd? ?? ??? ? ??? ?????? 2121 3 5 . 3 2a r c c o s a r c c o s 2 3 . 9148bgadd? ?? ??? ? ??? ?????? ? ? ? ? 11 7 ta n 3 2 . 2 4 ta n 2 0 3 7 ta n 2 3 . 9 ta n 2 0 1 . 6 72a? ???? ? ? ? ? ? ? ??? gb 傳動端面重合度 ?? ? ? ? ?11 1ta n ta n ta n ta n 2a b a g gzz? ? ? ? ? ?? ? ? ? 式中 1a? 、 1g? 分別表示內(nèi)齒輪和行星輪的齒頂圓的壓力角， ? 為嚙合角 1113 0 4 . 4 6a r c c o s a r c c o s 1 8 . 3 63 2 0 . 8baadd? ?? ??? ? ??? ?????? 2121 3 5 . 3 2a r c c o s a r c c o s 2 3 . 9148bgadd? ?? ??? ? ??? ?????? ? ? ? ? 19 1 ta n 2 0 ta n 1 8 . 3 6 3 7 ta n 2 3 . 9 ta n 2 0 1 . 7 32a? ???? ? ? ? ? ? ? ??? 6） 、 齒輪強度驗算