【正文】 齒寬系數(shù)：取齒寬： (310)取實(shí)際齒寬系數(shù)： =/ (311)中點(diǎn)模數(shù)： = (312)中點(diǎn)分度圓直徑: (313)切向變位系數(shù)： =高變位系數(shù)： =頂隙： (314)大端齒頂高： (315)大端齒根高： ） (316)全齒高： ） (317)齒根角： (318)齒頂角： =（采用等頂隙收縮齒） (319)頂錐角： =+ (320)根錐角： = (321)大端齒頂圓直徑:= (322)冠頂距： (323)大端分度圓弧齒厚：(324)大端分度圓弦齒厚： (325)大端分度圓弦齒高：(326)當(dāng)量齒數(shù): (327)當(dāng)量齒輪分度圓直徑：(328) (329)當(dāng)量齒輪頂圓直徑：(330)當(dāng)量齒輪基圓直徑：(331)當(dāng)量齒輪根圓直徑：(332)當(dāng)量齒輪傳動(dòng)中心距：(333)當(dāng)量齒輪基圓齒距： (334)嚙合線長度： (335)端面重合度： (336)齒中部接觸線長度： (337)齒中部接觸線的投影長度： (338) 錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度校核在前面的參數(shù)選取中，有一些參數(shù)是按照經(jīng)驗(yàn)來選取的，必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。齒輪傳動(dòng)圖33 簡支梁的平面草圖ⅠⅡⅢCDⅣⅤⅥⅦ 先參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》式152，即，初步估算軸的最小直徑。：聯(lián)軸器的功率: (351)其中，—彈性套柱銷聯(lián)軸器的效率 —球軸承的效率 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)距： (352)聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩： (353)其中，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表141，轉(zhuǎn)矩變化很小，按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T43231984，選用TL11型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為，半聯(lián)軸器的孔徑，故取，半聯(lián)軸器的長度，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度?；绢~定動(dòng)載荷計(jì)算： (354)—基本額定動(dòng)載荷計(jì)算值，N—當(dāng)量動(dòng)載荷，N—壽命系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表7223—速度因數(shù)，表7224—力矩載荷因數(shù)，（力矩載荷較大）—沖擊載荷因數(shù)，表7225—溫度因數(shù)，表7226當(dāng)量動(dòng)載荷的確定： (355)—徑向載荷，N —軸向載荷，N —徑向動(dòng)載荷系數(shù)查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第十三章表135，137—軸向動(dòng)載荷系數(shù)根據(jù)軸承受力情況，可確定：對角接觸球軸承應(yīng)正裝于是 因此查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》GB/T 2921994選擇7219C型，如圖35所示安裝尺寸：故ⅢC=，而ⅥⅦ右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由手冊上查得7219C型軸承的定位軸肩高度，因此?、酡觥＂?根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器有端面的總寬度為（由整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定），故?、颌?。bhdtt⒈圖36 鍵與軸配合截面圖Ⅱ.平鍵聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算對于采用常見的材料組合和按標(biāo)準(zhǔn)取尺寸的普通平鍵聯(lián)接，其主要失效形式是工作面被壓潰。⑸.精確校核軸的疲勞強(qiáng)度Ⅰ.判斷危險(xiǎn)剖面如圖33，I—VI剖面均為有應(yīng)力集中源的剖面，均有可能是危險(xiǎn)剖面。Ⅱ.截面C左側(cè) 抗彎截面系數(shù)： (358) 抗扭截面系數(shù)： (359)截面C左側(cè)的彎矩M為截面上的扭矩T為截面的彎曲應(yīng)力為 (360)截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 (361)應(yīng)力幅，平均應(yīng)力為軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表151查得，截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按《機(jī)械設(shè)計(jì)》附表32查取,D=98 ，d=95，r=2因，經(jīng)插值后可查得：又由圖31可得軸的材料的敏性系數(shù)為故有效應(yīng)力集中系數(shù) =由附圖32得尺寸系數(shù)，由附圖33得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)，軸按磨削加工，由附圖34，得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，則按《機(jī)械設(shè)計(jì)》或312及312a得綜合系數(shù)為 又由及得碳鋼的特性系數(shù)取，取于是，計(jì)算安全系數(shù)值，按式（156），（157），（158）則得 (362) (363) (364)取 ，故可知其安全。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。⑴.擬定軸上零件的裝配方案，如圖39。圖 310 7022C型角接觸球軸承故與軸承配合的軸ⅤⅥ其長度ⅣⅤ，軸承左端采用軸肩定位，軸肩高度～，取。由ⅠⅡ，《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》查得：該處的鍵公稱尺寸，鍵槽：軸，半徑，鍵長度。假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件為：作用在鍵上的力矩：鍵與輪轂鍵槽的接觸高度：鍵的工作長度： 軸的直徑： 于是 經(jīng)查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表62，輕微沖擊，～＜，故安全。齒形齒廓除了要滿足定傳動(dòng)比外，還必需從設(shè)計(jì)、制造、測量、安裝及使用等方面要求，和其它的齒形相比，漸開線擁有保持瞬時(shí)傳動(dòng)比恒等和可分離性等優(yōu)點(diǎn)，因此絕大部分的齒輪都是采用漸開線作為齒形齒廓的。就是形成的漸開線。漸開線齒輪的輪齒齒形就是由兩條對稱的漸開線所形成。是漸開線在點(diǎn)A的曲率中心，線段AG。在相同展開角處，基圓半徑越大，其漸開線的曲率半徑越大，當(dāng)基圓半徑為無窮大時(shí)，其漸開線變成直線。其中漸開線齒形能夠較為全面地滿足上述方面的要求，漸開線齒形的優(yōu)點(diǎn)如下:⑴．漸開線齒形能夠保證瞬時(shí)傳動(dòng)比不變。這種性質(zhì)稱為漸開線齒輪傳動(dòng)的“可分離性”。加工刀具的通用性也廣，一種模數(shù)的刀具可加工任意齒數(shù)的齒輪。目前，繪制漸開線齒輪齒形的方法有三種，一種是用圓弧近似代替漸開線，這樣雖然能夠近似畫出齒輪輪廓，但存在如下缺點(diǎn):繪制過程復(fù)雜，費(fèi)時(shí)并且容易出錯(cuò)。第三種方法是利用CAD的二次開發(fā)工具來實(shí)現(xiàn)漸開線齒輪齒廓的精確繪制，此種方法能夠比較精確的繪制出漸開線齒輪齒廓。因此,如果需要繪制不同齒輪參數(shù)的齒輪,只需在此文件中修改齒輪的基本參數(shù)值,然后在UG中重新導(dǎo)入,即可生成參數(shù)不同的齒輪漸開線。之后，在XY平面內(nèi)繪制當(dāng)量齒頂圓與兩段漸開線相交所得的圓弧，以及連接坐標(biāo)原點(diǎn)與漸開線的另兩個(gè)端點(diǎn)，形成大端俯視截面草圖。“插入—掃掠—掃掠”，令線1，2，3為截面線串，線4為引導(dǎo)線串，創(chuàng)建出一個(gè)齒的外形，如圖47。圖410 標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪的生成第五章 基于有限元錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)仿真分析 引言UG有限元分析模塊是一個(gè)集成的CAE工具，可以直接將CAD模塊中建立的幾何模型轉(zhuǎn)化有限元模型。這種解是一個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式，它給出連續(xù)體內(nèi)每一點(diǎn)上所要求的未知量的值。把連續(xù)體假想分割成數(shù)目有限的小塊單元，而單元之間只在數(shù)目有限的指定點(diǎn)處相互連結(jié)，用這樣單元的集合體來代替原來的連續(xù)體。 錐齒輪的有限元分析 仿真模型簡化進(jìn)行有限元分析時(shí)，有限元模型的精度是計(jì)算精度的基礎(chǔ)，計(jì)算規(guī)模和長短則與分析類型、模型大小及機(jī)構(gòu)復(fù)雜程度、載荷類型等直接相關(guān)。在齒輪工作過程中，處于嚙合狀態(tài)的輪齒由于傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力發(fā)生變形，并產(chǎn)生很大的輪齒應(yīng)力，而該時(shí)刻不處于嚙合的輪齒，尤其是距離嚙合齒較遠(yuǎn)的輪齒變形和應(yīng)力很小甚至幾乎為零。針對不同的分析對象和不同的分析要求，劃分單元的準(zhǔn)則側(cè)重點(diǎn)和采取的方法也有所不同。所有有限元模型都必須有指定的材料，每一種材料均有相應(yīng)的材料特性和數(shù)值定義。圖51 網(wǎng)格劃分結(jié)果 圖52 仿真對象添加的邊界條件載荷、約束和仿真對象都被認(rèn)為是邊界條件。如圖52。后處理就是應(yīng)用可視化技術(shù)，將分析結(jié)果以顏色、密度、透明度等手段，變不可見為可見，使應(yīng)力、應(yīng)變、位移等物理量直觀顯現(xiàn)出來。根據(jù)下圖顯示，應(yīng)力基本都是在齒根部分最集中，即在正常工作過程中，斷齒都是出現(xiàn)在齒根部。隨著仿生機(jī)械電子工程技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人的機(jī)械運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)也逐漸被要求具有仿生運(yùn)動(dòng)特性，眾所周知，現(xiàn)有的各類齒輪傳動(dòng)都只具備一個(gè)自由度，無論其回轉(zhuǎn)軸是處在何種位置，都只能傳遞兩軸線相對位置固定不變的一維回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，難以滿足這中要求。本機(jī)構(gòu)初步的設(shè)想是采用漸開線球齒輪實(shí)現(xiàn)在一個(gè)范圍內(nèi)的任何角度換向，因此，對于漸開線球齒輪的形成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行簡單的闡述。 球齒輪的形成如圖61陰影所示為一對圓柱直齒輪的端面，O1O2為兩輪中心連線，在圖示位置時(shí)該中心線正好通過一個(gè)齒輪的齒頂中點(diǎn)和另一個(gè)齒輪的齒間中點(diǎn)，將這一對平面嚙合齒輪繞中心線O1O2旋轉(zhuǎn)360176。圖61球齒輪的形成 漸開線齒廓曲面的生成如圖62所示，KK為發(fā)生線，C為基圓，N、S為基圓與極軸的兩個(gè)交點(diǎn)，NS為極軸，發(fā)生線KK與極軸始終在基圓平面內(nèi)P內(nèi)。因此，該球面的齒廓曲面為一個(gè)環(huán)形漸開線曲面。另一個(gè)球齒輪的極軸則通過該輪齒的齒頂中心，該輪齒實(shí)際上是一個(gè)以漸開線為母線，以極軸為中心線的回轉(zhuǎn)體。這種結(jié)構(gòu)限制了單個(gè)球齒輪偏擺角的大小。球齒輪的安裝也是有條件的，只有當(dāng)初始位置處在兩個(gè)球齒輪的極軸共線時(shí)，兩個(gè)配對的球齒輪才能裝入并正確嚙合。隨著齒輪工業(yè)的發(fā)展，一些新的功能需要不斷地加入到系統(tǒng)中去，因此，為了達(dá)到系統(tǒng)的專業(yè)化和實(shí)用化，今后的工作會(huì)更加艱巨和繁重。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅將以前所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了一次系統(tǒng)的復(fù)習(xí)與鞏固，更是將這些知識(shí)的內(nèi)容應(yīng)用到了實(shí)際之中，是一次很好的理論與實(shí)際相結(jié)合的設(shè)計(jì)，這為我將來的工作奠定了一個(gè)基礎(chǔ)。老師言傳身教使我受益匪淺，尤其他對人謙和、品格高尚的做人準(zhǔn)則，必將對我以后的學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生巨大的影響，是我做人的