【正文】 （ 733） 大齒輪許用接觸疲勞應(yīng)力： ? ?2H? = ? ?min2lim2HHHNSK ? = =575(N/mm2 )。 b） 螺旋角 0?? 。 33 ? ?2F? = ? ?min22limFFNFS K? = ? =(N/mm2 )。 ⑤ 大齒輪接觸應(yīng)力當(dāng)量循環(huán)次數(shù) N2e = 1eN /i = 810 。 （ 根據(jù) 機械設(shè)計 ??3 圖 108） ③ 齒向載荷分布系數(shù) ? ? 。 （ 4） 許用彎曲疲勞應(yīng)力 ? ?F? = ? ?minlimFFNFS K? （ 712） ① 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 m m? ? 。 ⑤ 大齒輪接觸應(yīng)力當(dāng)量循環(huán)次數(shù) N2e = 1eN /i = 108 。 取小齒輪齒數(shù) 1z ＝ 20；初估小齒輪圓周速度 1v ＝ 。 單位帶寬 ,單位長度的質(zhì)量 3 1 10bm kg m m m? ? ??? ； 由 Fc =mb v2 =103? ； 可求得 bs ? ?? 31 10?? vFFk pcaz； 履帶帶寬 bs =26； 符合帶寬要求 。 履帶傳動機構(gòu)可 用類似同步帶傳動機構(gòu)代替。 螺桿的強度計算 ca? =A1 212 43 ????????? dTF ≦ ??? （ 540） 式中 Fmax =； Tmax = mm； A=4? （ d20 — d20 ）； ? ?? =4s? = 4640 =160mpa；ca? =??? 故強度滿足要求。 （ 2）載荷系數(shù) K及其他參數(shù)均未變，均無需修正 。 （ 根據(jù)機械設(shè)計 ??3 圖 1021） 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??。 （ 2） 齒寬系數(shù) d? ：直齒取 d? ＝ 。 b=； 1d =14mm； 2d ＝ 28mm； nm =m=1mm。 ⑥ 大、小齒輪接觸壽命系數(shù) k 1HN =k 2HN =1。（ 根據(jù)機械設(shè)計 ??3 圖 104） ④ 載荷分 布系數(shù) K? 。 由設(shè)計的尺寸可得 h=23mm,h1 =51mm， L=88mm， L1 =L2 = ,ph =3mm， d1 /2=11mm 由式 (43)可算出 cot? =。利用管道機器人自適應(yīng)管徑的平行四邊形絲杠螺母機構(gòu)，可提供附加的正壓力以增加管道機器人的附著力。 1200 范圍內(nèi)可以探視。 本文研究的主要內(nèi)容 本文根據(jù)直線電機的工作原理及其結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計了以 直流 電機為移動動力的管道探傷機器人。一旦管道破損，僅維護搶修的成本巨大，從中泄露的物質(zhì)會對周圍的生態(tài)環(huán)境及人類生命安全造成威脅。 1 摘 要 管道機器人的運行機構(gòu)主要由減速器、主動輪、從動輪、傳動軸和一些連接件組成。如果 能夠及時發(fā)現(xiàn)并確定泄漏點，就能有效地減輕泄漏事故造成的損失和危害。本課題 將在以下兩個方面開展研究工作 （ 1）管道探傷機人機架 的研究 機架是主要有四桿機構(gòu)和傳動螺桿以及減速器組成，四桿機構(gòu)保證機器人可以在一定范圍不同直徑的管道內(nèi)均能使用，傳動螺桿保證四桿機構(gòu)能夠達到所需要的位置，減速器保起到緩沖和提 高精度的作用。雙頭白光二級管探照光源。 通過遠程控制可調(diào)節(jié)電動機輸出扭矩 T 帶動絲杠螺母相對 轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生推動力 F 推動推桿運動，使得各組履帶壓緊貼在管道內(nèi)壁，產(chǎn)生附加的正壓力 P 。 帶入式 (44), 由 [0,50 ]PN?? ，可算出所需要的推力 F 的范圍為?? NN , 。 a） 大齒輪齒數(shù) 21z iz? ＝ 2 14＝ 28 取 2z ＝ 28。 （ 根據(jù)機械設(shè)計 ??3 圖 1019） 小齒輪許用接觸疲勞應(yīng)力： ? ?1H? = ? ?min1lim1HHHNSK ? = =720（ N/mm2 ） 。 （ 2）齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)（根據(jù)機械設(shè)計 ??3 表 105） 小齒輪齒形系數(shù) 1 ? ，大齒輪齒形系數(shù) 2 ? 。 （ 根據(jù)機械設(shè)計 ??3 表 107） （ 3） 載荷系數(shù) 。 ④ 小齒輪接觸應(yīng)力當(dāng)量循環(huán)次數(shù) N1e =60n1 jLh 。 （ 3） 直齒圓柱齒輪傳動的幾何尺寸及參數(shù)保持不變 。 21 第 6章 履帶行走系設(shè)計 履帶行走系的初步構(gòu)想圖如圖 61所示。同步帶傳動是靠帶上的齒和帶輪的齒相互嚙合來傳動的，因此工作時不會產(chǎn)生滑動，能獲得準確的傳動比。 剪切應(yīng)力驗算 ? d smPmb z v? ?= 11 ???? =(N/mm2 ) （ 65） 根據(jù)機械設(shè)計 ??3 表 121 可得許用剪切應(yīng)力 20 .5 0 .8p N mm? ?? 可得 p??? 符合剪切應(yīng)力的要求 。 vK ＝ 1。 ⑥ 大、小齒輪接觸壽命系數(shù) k 1HN =k 2HN =1 。 ② 最小許用彎曲安全系數(shù) 保失效概率 1/100? ，選擇最小安全系數(shù) ? ? ? ?m in 1 m in 2 1FFSS??.3。（ 根據(jù) 機械設(shè)計 ??3 表 104） ④ 載荷分布系數(shù) K? 。 ⑥ 大、小齒輪接觸壽命系數(shù) k 1HN =k 2HN =1 。 （ 724） ? ?1F? = ? ?min11limFFNFS K? = ? =(N/mm2 )。 （直齒） c） 端面重合度12111 . 8 8 3 . 2 ( ) c o szz?????? ? ?????＝ 。 （ 734） 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) 機械設(shè)計 ??3 圖 1019） 小齒輪許用接觸疲勞應(yīng)力： ? ?1H? = ? ?min1lim1HHHNSK ? = =720 (N/mm2 )。 a） 大齒輪齒數(shù) 21z iz? ＝ 16＝ 40； 取 2z ＝ 40。 ③ 彎曲壽命系數(shù) （根據(jù) 機械設(shè)計 ??3 圖 1018） 1eN = 108 ； 2eN = 108 ； K 1FN =K 2FN =。 （ 719） 1n ＝ 267 r/min； J=1； Lh =30000h； 1eN ＝ 810 。 vK ＝ 1。 1 1 1/ c o s 2 4 .0 4ezz ???； 2 2 2/ c o s 9 4 .8 8ezz ??? （ 711） （ 3) 齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù) （根據(jù)機械設(shè)計 ??3 表 105） 小齒輪齒形系數(shù) 1 ? ，大齒輪齒形系數(shù) 2 ? 小齒輪應(yīng)力校正系數(shù) 1 ? ，大齒輪應(yīng)力校正系數(shù) 2 ? 。 (75) 1n ＝ 200r/min； J=1； Lh =30000h； max1 1TT? ； 1eN ＝ 810 。 （ 根據(jù) 機械設(shè)計 ??3 表 102） ② 動載荷系數(shù) VK 。 （ 63） 帶寬 sb bs? ?? vFFk pcaz ?1 ?103? （根據(jù) 機械設(shè)計 ??3 表 122） （ 64） 式中 aF 為單位帶寬的許用應(yīng)力， 根據(jù) 機械設(shè)計 ??3 表 121 模數(shù) 2m? 時，單位帶寬許用拉力 16aF N mm?? 。它噪聲小，不損壞路面，接地壓力均勻。 耐磨性條件計算 d2 = ? ?pF? (539) 式中 ? =2dH =3 ； Fmax =；查表 512 ??p =11；代入計算 d2 ≧ ，故耐磨性滿足要求。 參數(shù)的修正 （ 1）動載荷系數(shù) kv 小齒輪實際圓周速度 v1 = 100060 11?nd? = (534) 與初估 1v = /ms相符， vK 值無需修正。 （ 根據(jù)機械設(shè)計 ??3 圖 1021） ② 大齒輪接觸疲勞極限應(yīng)力 lim2H? ＝ 575 2/Nmm 。 接觸疲勞強度設(shè) 計計算 因為是軟齒輪，故 根據(jù)機械設(shè)計 ??3 按接觸疲勞強度設(shè)計計算 d1 ? ? ?3 21 12 ??????????HEHdZZuukT ? (521) （ 1） 齒數(shù)比 u=i=2。 彎曲強度校驗計算 SaFanF YYmbdKT1 12?? （ 515） （ 1）基本尺寸 K=； 1T ＝ 300Nmm? ； 2T ＝ 600Nmm? 。 ⑤ 大齒輪接觸應(yīng)力當(dāng)量循環(huán)次數(shù) N2e = 1eN /i=?108 。 （ 根據(jù)機械設(shè)計 ??3 圖 108） ③ 齒向載荷分布系數(shù) ? ? 。采用的是履帶中驅(qū)動的同種電機，額定轉(zhuǎn)矩 300T N mm? ,額定輸出轉(zhuǎn)速為200rpm 。 12N N G?? （ 41） 隨著管道機器人在管內(nèi)移動的距離的增加，或者在爬坡的時候，機器人可能由于自身重量所提供的附著力不夠時，導(dǎo)致打滑，這就需要管道機器人提供更大的牽引力來支持機器的行走。 攝象頭 ： CCD 探頭，具體尺寸可選。盡管某些科研單位己經(jīng)研制出了幾種功能樣機，但它們只能對空管道進行檢測，難以滿足工程上的要求。 既然管道在工業(yè)現(xiàn)場中有著如此廣泛的應(yīng)用，其安全運行問題也越來越受到人們的重視。 運行機構(gòu)的總體設(shè)計有：運行阻力的計算、電動機的選擇、減速比的計算、齒輪強度的計算、軸強度的計算、四桿機構(gòu)的設(shè)計。然而由于管道埋地較深，通過常規(guī)的巡線檢測方法很難步到泄漏點，另外長輸管道距離長，沿途多為荒漠、沼澤或河流，而檢測方法多為人工定期巡檢，這都限制了泄漏檢測與定位的實時性 ,準確性。 （ 2）管道探傷機人履帶移動部分 的研究 該部分主要是由減速器、驅(qū)動輪、從動輪、履帶組成，驅(qū)動輪主要是帶動履帶轉(zhuǎn)動，履帶和管道接觸產(chǎn)生移動。 7 第 4章 機架部分的設(shè)計計算 根據(jù)圖 21的設(shè)想知機架部分的初步構(gòu)想圖如圖 41所示。 將各個履帶由于重力而產(chǎn)生的作用反力定義為 N? ,由附加正壓力所產(chǎn)生的作用反力定義為 P? ，絲杠螺母桿的推力為 F ，由力平衡原理可得： （ ? ?? PN ） cot? =F1 （ 42） 由 Lsin? +h1 +h=R得 cot? =1212 )(hhR hhRL ?? ??? （ 43） 絲杠螺母需施加的推力 F1 為 ： F1 =（ ? ?? PN ）1212 )(hhR hhRL ?? ??? （ 44） 式中 L、 R、 h、 h1 如圖 42所示 。 由式 （ 46） 計算 tan（ ??? ） =。 b） 螺旋角 0?? 。 （ 56） 大齒輪許用接觸疲勞應(yīng)力： ? ?2H? = ? ?min2lim2HHHNSK ? = =575（ N/mm2 ） 。 小齒輪應(yīng)力校正系數(shù) 1 ? ， 大齒輪應(yīng)力校正系數(shù) 2 ? 。 AVK K K K K??? (522) ① 工況系數(shù) ? 。 (525) 1n ＝ 200r/min； Lh =30000h； 1eN ＝ 810 。 彎曲強度校驗計算 SaFanF YYmbdKT1 12??? ? ?F? (535) （ 1）基本尺寸 K=； 1T