【正文】 計 說 明 書 10 了同時滿足接觸疲勞強度，需要按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑 mmd ?來計算應有的齒數(shù) .于是由 : ??z 取 281?z ，那么 2821 ??zz 。3 ??? 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 6 （ 3）各軸輸入轉矩 mNnPT mdd ????? mNiTT d ???????????? ??? mNiTT ?????????? ?? mNiTT ?????????? ?? 輸出轉矩： mNTTmNTTmNTT??????????????????339。 ?? （齒輪精度為 7級） ?? （圓柱滾子軸承） ?? （彈性聯(lián)軸器） 4544321 ??????? ?????? WFvP ???? ? 通過比較，選用博山電機廠生產的 S661DT1 電磁式直流伺服電動機。 指標要求 表 全向移動機器人底盤設計指標要求 總體結構 輪式結構 結構指標 自重 50Kg 載重 200Kg 尺寸 mmmmmm 180560600 ?? 機動指標 轉速 sm/ 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 3 轉向能力 全向移動 總體方案設計 根據(jù)功能要求和指標要求設計傳 動裝置運動，傳動路線為：電機 —— 聯(lián)軸器—— 減速裝置 —— 輪子。因而，輪式移動機構在機器人技術中得到廣泛應用，目前已成為移動機器人運動機構的最主要形式。隨著我國經濟建設的不斷開展和人民生活水平的提高，廣泛應用服務機器人必將成為趨勢。各國尤其是西方發(fā)達國家正致力于研究、開發(fā)和廣泛應用服務機器人。畢 業(yè) 設 計 說 明 書 1 摘 要 隨著移動機器人在現(xiàn)代制造業(yè)的廣泛應用，對機器人的移動能力有了更高的要 求。進入九十年代以來，人們廣泛開展了對服務機器人的研制和開發(fā)。在我國的移動服務機器人的研究和應用還處于起步階段，上海大學、哈爾濱工業(yè)大學曾先后研制成功導購機器人、導游 機器人和清掃機器人。 但是，目前機器人工作的場所幾乎都是人工建造的平地，并且畢 業(yè) 設 計 說 明 書 2 即使有臺階，只要以車輪式移動機構為基礎再附加幾個自由度便不難解決。預計底盤以 sm/ 的速度移動。的時候傳動效率最高，可以達到 ，這里取 ?? 。2 ??? WPP 39。 4)選擇 齒數(shù) Z1=Z2=24。 4)選擇齒數(shù) Z1=Z2=24。 則：圓整后齒寬 mm152 ?B ，齒寬 mm201 ?B 。 ????? VBA KKKK ⑶確定彈性影響系數(shù) EZ 因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼 蝸輪相配，故 21160MPa?EZ ⑷確定接觸系數(shù) ?Z 先假設蝸桿分度圓直徑 1d 和傳動中心距 a 的比值 ? ，從 [1]圖 1118得 ??Z 。 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 ⑴ 蝸桿 軸向齒距 : mmmP a ???? ? 直徑系數(shù) : ?q 分度圓直徑： mmd 201 ? 齒頂圓直徑 : mmhdd aa 111 ??????? 齒根圓直徑 : ? ? mmhdd ff 111 ????????? 分度圓導程角 : 2539。39。 軸的設計 蝸桿軸的設計 1P 轉速 1n 和轉矩 1T wP ? min/571 rn ? mmNmNT ???? 2 0 0 0 0201 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 22 因已知低速級齒輪的分度圓直徑為 mmzmd t ???? NdTF t 00022 21 ???? NFF ntr o st a n ?? ?? ， NFF ta ?? ? 圓周力 tF ，徑向力 rF ，軸向力 aF 的方向如 [1]圖 1524。參照工作要求并根據(jù) d Ⅰ Ⅱ =14mm，由軸承產品目錄中初步選取 0畢 業(yè) 設 計 說 明 書 23 基 本 游 隙 組 、 標 準 精 度 級 的 單 列 圓 錐 滾 子 軸 承 30202 ， 其 尺 寸 為mmTDd 113515 ????? 。 軸 1 的設計 1. 輸出的功率 1P 轉速 1n 和轉矩 1T wP ? min/571 rn ? mmNmNT ???? 2 0 0 0 0201 因已知低速級齒輪的分度圓直徑為 mmzmd t 5025222 ???? 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 25 NdTF t 800502020 022 21 ???? NFF ntr os 20t a n800c ost a n ???? ???? NFF ta 0 a n8 0 0t a n ???? ?? 圓周力 tF ，徑向力 rF ，軸向力 aF 的方向如 參考文獻 [1]圖 1524。由 參考文獻 [1]表 61 查得平鍵截面 mmmmhb 55 ??? ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 10mm，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪畢 業(yè) 設 計 說 明 書 26 輪 轂 與 軸 的 配 合 為 67nh ； 同 樣 半 聯(lián) 軸 器 與 軸 的 連 接 ， 選 擇 用 平 鍵mmmmmm 1033 ?? ，半聯(lián)軸器與軸的配合為 67kh ，滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差 6m 。選取軸的材料為 45鋼，調質處理。根據(jù)軸的計算，分別按水平面和垂直面計算各力產生的彎矩，并按計算結果分別做出水平面上的彎矩HM 和垂直面上的彎矩 VM ，然后按下式計算總彎矩并做出 M。參照工作要求并根據(jù) mmd ? ，由軸承產品目錄中初步選取 0 基本游隙組、標準精度級的 單列圓錐滾子軸承 30202，其尺寸為mmTDd 113515 ????? 。根據(jù) [1]式 155 及上列的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取 ?? ，軸的計算應力 ? ? MP aw TMca ??? ?? 已選定軸的材料為 45 鋼，調質處理，由 [1]表 151 查得 ? ? MPa601 ?? ，因此 ? ?1?? ?ca ，故安全。Unigraphics NX 針對用戶的 虛擬產品設計 和工藝設計的需求，提供了經過實踐驗證的解決方案。 (3)創(chuàng)建運動副：在本文中只選用了一種運動副形式。還 利用較簡單的問題代替復雜問題后再求解。 圖 軸 2 的有限元分析 按設計要求，選用材料為 45 鋼，蝸桿軸受到的的應力為 。 圖 渦輪的有限元分析 按設計要求，選用材料為 ZCuSn10P1，蝸桿軸受到的的應力為 。 圖 圓柱直齒輪的有限元分析 按設計要求，選用材料為 45 鋼，蝸桿軸受到的的應力為 。 基于 SolidWorks 的有限元分析 有限元分析功能實現(xiàn)的一般步驟為： （ 1）建立幾何模型； （ 2）定義材料屬性； （ 3）定義邊界條件 (約束和載荷 )； （ 4）劃分網(wǎng)格； （ 5）求解； （ 6）查看和評估結果； 圖 蝸桿軸的有限元分析 按設計要求，選用材料為 45 鋼，蝸桿軸受到的的應力為 。雙擊已創(chuàng)建的運動副，點擊駕 駛員選項，選擇恒定驅動，設置速度。 UG 的功能可以對運動機構進行大量的裝配分析工作、運動合理性分析工作，諸如干涉檢查、軌跡包絡等，得到大量運動機構的運動參數(shù)。參照工作要求并根據(jù) mmd ? ，由軸承產品目錄中初步選取 0基 本 游 隙 組 、 標 準 精 度 級 的 單 列 圓 錐 滾 子 軸 承 30202 ， 其 尺 寸 為mmTDd 113515 ????? 。 （ 4）確定軸上圓角和倒角尺寸，參考文獻 [1]表 152，取軸端倒角 ??451 。 查 [1]公式（ 152）初步估算軸的最小直徑。 故 mmd 15? 。 現(xiàn)將計算出的截面處的相關值求得如下 mmmmmmLL 75552032 ???? NFLL LF tNH 5532 31 ?????? NFLL LF tNH 2032 22 ?????? NLLDFLFFarNV 223231 ????????? NFFF NVrNV 8 0 012 ????? mmNLFM NHH ????? 1 1 7 3 8 621 mmNLFM NVV ????? 5 7 3 8 6211 mmNLFM NVV ????? mmNMMM VH ?????? 3 0 5 95 7 3 21 1 7 3 4 222 121 mmNMMM VH ?????? 1 7 5 77 3 71 1 7 3 4 222 222 表 低速軸設計受力參數(shù) 載 荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 NFNH ? ， NFNH ? NFNV ? ， NFNV ? 彎矩 M mmNM H ?? 11734 mmNM V ?? 57321 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 27 mmNM V ?? 7372 總彎矩 mmNM ?? , mmNM ?? 扭矩 T mmNT ?? 202020 進行校 核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面）的強度。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。 （ 4）確定軸上圓角和倒角尺寸，查 [1]表 152，取軸端倒角 ??451 。半聯(lián)軸器的孔徑 d Ⅰ mm14? ，故取 d Ⅰ Ⅱ =14mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 mmL 18? ，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 mmL 161? 。 精度等級公差和表面粗糙度確定 考慮到所設計的蝸桿傳動是動力傳動，屬于通用機械減速器，從(GB/T100891988)圓柱蝸桿，蝸輪精度中選擇 8級精度，側隙種類為 f，標注為8f(GB/T100891988)，各加工表面粗糙度 Ra值表 所示 ： 表 各加工表面粗糙度 Ra值 加工表面 精度 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 21 7 8 9 蝸桿渦輪 ~ ~ ~ 齒頂圓 ~ 軸孔 ~ 與軸肩相配端面 ~ 其他加工表面 ~ 熱平衡計算 (1)估算散熱面積 A maA ??????????????? (2)驗算油的工作溫度 it 室溫 0t ：通常取 ?20 。?? 查 [1]表 118中查得由 ZCuSn10P1制造蝸輪基本許用彎曲應力 ? ? MPaF 5639。HHNH ?? ⑹計算中心距 : ? ? mmZZKTaHE 2 4 6 01 7 4 0 22 ???????????????????? ? ? 取中心距 a=50 , i=20，故從 [1]表 112 中取模數(shù) m=，蝸桿分度圓直徑 d1=20mm。 表 錐齒輪傳動尺寸 名稱 計算公式 計算值 法面模數(shù) nm 2 mm 錐角 21?? ??4545 齒數(shù) 21zz 25 25 傳動比 1i 1 分度圓直徑 21dd 50mm 50mm 齒頂圓直徑 2a2a21a11a c o sh2dd c o sh2dd ???? ?? 齒根圓直徑 2f2f21f11f c o sh2dd c o sh2dd ???? ?? 錐距 2221 zz2ms in2 mz ??? ?R 齒寬 21BB 20mm 15mm 分度圓齒厚 2ms ?? 蝸輪蝸桿的設計 根據(jù) GB/T100851988 的推薦，采用漸開式蝸桿 (ZI) 考慮到蝸桿傳動功率不大， 速度只是中等，故蝸桿采用 45 鋼；因希望效率畢 業(yè) 設 計 說 明 書 17 高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為 45 55HRC，蝸輪用鑄錫