【正文】 mm 節(jié)圓直徑 mm Ⅱ級(jí)傳動(dòng)系齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 壽 命要求和初步數(shù)據(jù) Ⅱ級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)扭矩 1 450T N mm??，高速軸轉(zhuǎn)速 n1 =200rpm，傳動(dòng)比i=2，使用壽命為 30000 小時(shí)，工作時(shí)有輕度振動(dòng)。 vK ＝ 1。 ⑤ 載荷系數(shù) K＝ 。 （ 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) ??3 圖 1019） 小齒輪許用接觸疲勞應(yīng)力： ? ?1H? = ? ?min1lim1HHHNSK ? = =720 (N/mm2 )。 (532) 齒寬 b= 1dd? =?14=。 （ 3） 許用彎曲疲勞應(yīng)力 ? ?F? = ? ?minlimFFNFS K? (536) ① (根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) ??3 圖 1020) 小齒輪彎曲疲勞極限應(yīng)力 2li m 1 2 8 0 /F N m m? ? ，大齒輪彎曲疲勞極限應(yīng)力2lim 2 2 1 0 /F N mm? ? 。 根據(jù)上述計(jì)算，齒輪數(shù)據(jù) 如表 52。 輪式管道機(jī)器人的行走輪可按空間或平面配制．一般取 46輪，其驅(qū)動(dòng)方式有獨(dú)輪或多輪驅(qū)動(dòng)。考慮到在輸油管道中行走，金屬履帶的抗腐蝕性較差，并且對(duì)管道的壁面產(chǎn)生一定的損壞，管道機(jī)器人的履帶行走系中的履帶部分采用橡膠履帶。梯形齒中按齒距可分為周節(jié)制，模數(shù)制，特殊節(jié)距制。 驗(yàn)算帶速 v v1 = 100060 11?nd? = Vmax （ 61） 求 V 帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度和中心距 初步選取中心距 1 2 0 1 ( ) 2( )d d a d d? ? ? ?；取 0a ＝ 150mm。 （ 67） 同步帶輪型號(hào)選擇和參數(shù) 選擇同步帶中的階梯齒形的模數(shù)制同步帶產(chǎn)品。 （ 3） 載荷系數(shù) 。 (73) e） 縱向重合度 ?? ＝ 0。 （ 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì) ??3 圖 1021） 27 ③ 最小許用接觸安全系數(shù) 設(shè)失效概率 ? 1/100； ? ? ? ?m in m in 1 .0 0HFSS??。 （ 8） 中心距 a ，小、大齒輪的分度圓直徑 12,dd，齒寬 12,bb和模數(shù) m 2131 24 ()(1 0 . 5 ) [ ]EHd d HK T Z Zd u? ? ?? ? )( 22 ??????? ????? ??? 取 20mm 取 m=1mm。 （ 2) 當(dāng)量齒數(shù) ① 小、大齒輪的分錐角 12,??。 根據(jù)上述計(jì)算，齒輪數(shù)據(jù)如 表 71。 （ 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì) ??3 表 102） ② 動(dòng)載荷系數(shù) VK 。 （ 717） d） 縱向重合度 ?? ＝ 0。 設(shè)失效概率 ? 1/100； ? ? ? ?m in m in 1 .0 0HFSS??。 （ 8） 中心距 a ，小、大齒輪的分度圓直徑 12,dd，齒寬 12,bb和模數(shù) m d 1min = ? ?3 21 12 ??????????HEHdZZuukT ? = 3 2575 )( ?????? ?? ???? ?取12mm；中心距 a? 21d (1+i)=21 12（ 1+ ） = 21mm 圓整為 a=21mm；模數(shù) m＝122azz?＝ ；取 m＝ 1mm； Z1 = iZZ ??1 21 =12 取 1z? 12，初選正確； Z2 =30；于是 1d ＝ 1mz＝ 12mm； 2d ＝ 2mz ＝ 30mm；齒寬 b= 1dd? = 12=；取小齒輪寬度 b1 =5mm，大 32 齒輪寬度為 b2 =。 （ 3） 許用彎曲疲勞應(yīng)力 ? ?F? = ? ?minlimFFNFS K? （ 723） ① (根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì) ??3 圖 1020) 小齒輪彎曲疲勞極限應(yīng)力 2lim 1 2 8 0 /F N mm? ? ，大齒輪彎曲疲勞極限應(yīng)力 2lim 2 2 1 0 /F N mm? ? 。 標(biāo)準(zhǔn)齒輪 h*a =1， C? =； 小齒輪的變?yōu)橄禂?shù) x= 1717 1Z? =； 齒頂圓直徑da =Zm+2（ h*a +x） m； 齒根園直徑 df=Zm2（ h*a + C? x） m； 齒全高 h=（ 2 h*a + C? ） 根據(jù)上述計(jì)算，齒輪數(shù)據(jù)如 表 72。 （ 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì) ??3 圖 108） ③ 齒向載荷分布系數(shù) ? ? 。 （ 4） 小齒輪轉(zhuǎn)矩 T1 =1125（ ） 。 ⑤ 大齒輪接觸應(yīng)力當(dāng)量循環(huán)次數(shù) N2e = 1eN /i = 8? = 108 。 （ 2）載荷系數(shù) K及其他參數(shù)均未變，均無(wú)需修正 。 參數(shù)的修正 （ 1）動(dòng)載荷系數(shù) vK 。 ④ 小齒輪接觸應(yīng)力當(dāng)量循環(huán)次數(shù) N1e =60n1 jLh 。 （直齒） e） 總重合度 ? ? ?? ? ???＝ ； K? ＝ 。 取小齒輪齒數(shù) 1z ＝ 16；初估小齒輪圓周速度 1v ＝ 。 （ 726） 2F? =nmbdKT112 Y 2sa Y 2Fa = ?? ?? =。 b=5mm； 1d =12mm； 2d ＝ 30mm； nm =m=1mm。 （ 720） 大齒輪許用接觸疲勞應(yīng)力： ? ?2H? = ? ?min2lim2HHHNSK ? = =575(N/mm2 )。 （ 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì) ??3 圖 1021） ② 大齒輪接觸疲勞極限應(yīng)力 lim2H? ＝ 575 2/Nmm 。 b） 螺旋角 0?? 。 （ 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) ??3 表 107） （ 3） 載荷系數(shù) 。 （ 713） ? ?2F? = ? ?min22limFFNFS K? = ? =(N/mm2 )。 （ 3） 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸及參數(shù)保持不變 。 (76) 大齒輪許用接觸疲勞應(yīng)力： ? ?2H? = ? ?min2lim2HHHNSK ? = =575(N/mm2 )。 標(biāo)準(zhǔn)直齒 （ 7） 許用接觸疲勞應(yīng)力 ? ?H? ＝ ? ?minlimHHNHS K? (74) ① 小齒輪接觸疲勞極限應(yīng)力 lim1H? ＝ 720 2/Nmm 。 ④ 載荷分布系數(shù) K? a） 大齒輪齒數(shù) 21z iz? ＝ 20＝ 30； 取 2z ＝ 30。 接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)推薦，按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 2231 24 ()(1 0 . 5 ) [ ]EHd d HK T Z Zd u? ? ?? ? (71) 26 （ 1） 齒數(shù)比 u=i=。 （ 66） 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì) ??3 表 12178可得許用壓強(qiáng) 22 N mm ?? 。 選普通 V 帶型號(hào) 因?yàn)?用于履帶傳動(dòng) ，所以根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) 3 表 87得 AK ＝ ； cP ＝ AIKP＝ ； 模數(shù)制同步帶產(chǎn)品： 2 6 5 1 1 5bsm z b? ? ? ? ?節(jié)線長(zhǎng)度 mm? 。同時(shí)，由于不是靠摩擦傳遞動(dòng)力，帶的預(yù)張緊力可以很小，因此作用于軸和軸承上的力也就很小。履帶行走系的裝置包括履帶 ,驅(qū)動(dòng)輪，張緊機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，原動(dòng)件，張緊緩沖裝置 (本設(shè)計(jì)中將此機(jī)構(gòu)設(shè)置在機(jī)架上 )組成。管道機(jī)器人實(shí)現(xiàn)在管內(nèi)行走必須滿(mǎn)足機(jī)器人移動(dòng)載體對(duì)管壁的附著力 ,既牽引力 eF ，大于移動(dòng)載體的阻力 fF ： efFF? 。 所以 校 驗(yàn)合格 。 1d =14mm； 2d ＝ 28mm； nm =m=1mm。 (530) Z1 = iZZ ??1 21 =14，取 1z? 14，初選正確； Z2 =28。 ⑤ 大齒輪接觸應(yīng)力當(dāng)量循環(huán)次數(shù) N2e = 1eN /i=? 810 。 (523) d） 縱向重合度 ?? ＝ 0。 （ 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) ??3 表 102） ② 動(dòng)載荷系數(shù) VK 。 15 標(biāo)準(zhǔn)齒輪 h*a =1， C? =； 小齒輪的變?yōu)橄禂?shù) x= 1717 1Z? =； 齒頂圓直徑da =Zm+2（ h*a +x） m； 齒根園直徑 df=Zm2（ h*a + C? x） m； 齒全高 h=（ 2 h*a + C? ）m。 （ 3） 許用彎曲疲勞應(yīng)力 ? ?F? = ? ?minlimFFNFS K? （ 516） ① (根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) ??3 圖 1020)小齒輪彎曲疲勞極限應(yīng)力 2lim 1 2 8 0 /F N mm? ? ，大齒輪彎曲疲勞極限應(yīng)力 2lim 2 2 1 0 /F N mm? ? 。 參數(shù)的修正 （ 1）動(dòng)載荷系數(shù) kv 小齒輪實(shí)際圓周速度 111 1 4 4 0 0 0 . 2 9 3 2 ( / )6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0dnv m s? ? ??? ? ???。 （ 57） 從上兩式中取小者作為許用接觸疲勞應(yīng)力： ? ? ? ? 22 5 7 5 ( / )HH N m m????。 （ 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) ??3 圖 1021） ② 大齒輪接觸疲勞極限應(yīng)力 lim2H? ＝ 575 2/Nmm 。 （直齒） c） 端面重合度12111 . 8 8 3 . 2 ( ) c o szz?????? ? ?????＝ 。 （ 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) ??3 表 107） （ 3） 載荷系數(shù) AVK K K K K??? （ 52） ① 工況系數(shù) ? 。 帶入式 (45)可算出需要 輸入的切向力 F2 ? ?? NN , 。 由 (44),(45)， (47)可知，隨著能所適應(yīng)的管道半徑的減小，機(jī)架部分所需要的推力和電機(jī)的轉(zhuǎn)矩是逐漸增大的。 絲杠螺母所產(chǎn)生的切向力 F2 =F1 tan（ ??? ） 。 摩擦系數(shù)由材料和接觸條件決定，不能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整 。 圖 41 機(jī)架部分三維圖 機(jī)架 部分的功能和結(jié)構(gòu) 機(jī)架部分的主要功能為支撐在管道內(nèi)行走的管道機(jī)器人，使履帶行走系能緊密的貼在管道壁面，產(chǎn)生足夠的附著力，帶動(dòng)管道機(jī)器人往前行走。 綜合以上幾點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多方查閱資料。 5 第 2章 管道探傷機(jī)器人的要求指標(biāo) 根據(jù)所要設(shè)計(jì)內(nèi)容管道探傷機(jī)器人的初步構(gòu)想如圖 21所示。 從上世紀(jì) 50 年代起，為了滿(mǎn)足長(zhǎng)距離管道的自動(dòng)清理及檢測(cè)的需求，英、美等國(guó)相繼開(kāi)展了這方面的研究，其最初的成果是在 1965 年，美國(guó) Tuboscope 公司采用漏磁檢測(cè)裝置 Linalog 首次進(jìn)行了管內(nèi)檢測(cè)，盡管當(dāng)時(shí)尚屬于定性檢測(cè)，但具有劃時(shí)代的意義。因此，管道的維護(hù)管理、泄漏的檢測(cè)、保障管道安全運(yùn)行已成為界上重要的研究課題并日益受到重視。因此，人們?cè)絹?lái)越多地把焦點(diǎn)放到管道探傷機(jī)器人身上。本設(shè)計(jì)采用 SG27ZYJ 直流電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，電動(dòng)機(jī)輸出軸和減速器的高速軸通過(guò)聯(lián)軸器聯(lián)接，通過(guò)減速器輸出比較慢的轉(zhuǎn)速，輸出軸通過(guò)主動(dòng)輪帶動(dòng)履帶是機(jī)器人在管道中前進(jìn)或后退。track。本課題中所研究的管道探傷機(jī)器人也是應(yīng)用在特殊作業(yè)環(huán)境下的一類(lèi)特種機(jī)器人，其可以沿管道內(nèi)壁行走，通過(guò)攜帶的機(jī)電儀器，能夠完全自主或在人工協(xié)助下完成特定的管道作業(yè)，包括管道腐蝕程度、裂紋、焊接缺口的探傷檢測(cè)，以及對(duì)焊接縫防腐補(bǔ)口等處理。 管道探傷機(jī)器人的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 管道探傷機(jī)器人是目前智能機(jī)器人研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。各種管道探傷機(jī)器人仍在研究中，成熟的產(chǎn)品尚未開(kāi)發(fā)出來(lái)。 考慮到整個(gè)機(jī)構(gòu)適用于 200~300mm 管徑的管道內(nèi)部探傷，因而整體尺寸受到嚴(yán)格限制，進(jìn)而 限定了電動(dòng)機(jī)的尺寸。 圖 31 上圖為電動(dòng)機(jī)實(shí)物參考 圖 配件選用 根據(jù)探傷機(jī)器人的要求以及目前市場(chǎng)所有的相關(guān)配件種類(lèi)本裝