【正文】 ＝ 600Nmm? ； 2T ＝ 1200Nmm? 。 圖 61 履帶行走系的三維圖 行走系的選擇 管道機(jī)器人的行走系現(xiàn)大部分采 用輪式結(jié)構(gòu)和履帶式模塊結(jié)構(gòu)的行走系。它兼有帶傳動和齒輪傳動的特性和優(yōu)點(diǎn)，傳動效率可高達(dá) 。 壓強(qiáng)驗(yàn)算 p 24 dsmPp mb z v? = 11 ???? =(N/mm2 )。 （ 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì) ??3 表 108） ③ 齒向載荷分布系數(shù) /(2 ) 0 .2 6 5RRu????， ? ? 。 （ 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 )。 ③ 彎曲壽命系數(shù) 1eN = 10? ； 2eN 10??； K 1FN =K 2FN = （ 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì) ??3 圖 1018） ? ?1F? = ? ?min11limFFNFS K? = ? =(N/mm2 )。 a） 大齒輪齒數(shù) 21z iz? ＝ 12＝ 30 ， 取 2z ＝ 30。 (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 )。 （ 725） 1F? =nmbdKT112 Y 1Fa Y 1sa = ?? ?? =。 （ 730） 35 d） 縱向重合度 ?? ＝ 0。 （ 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 )(112 5243 ?????? ?? ????＝ 36 取 16mm；中心距 a? 21d (1+i) =21 16（ 1+） =28mm， 圓整為 a=28mm；模數(shù) m＝122azz? ＝ ；取 m＝ 1mm； Z1 = iZZ ??1 21 =16 取 1z? 16，初選正確； Z2 =40；于是 1d＝ 1mz ＝ 16mm； 2d ＝ 2mz ＝ 40mm；齒寬 b=d? d1 = 16=；取小齒輪 寬度 b1 =13mm，大齒輪寬度為 b2 =。 ⑥ 大、小齒輪接觸壽命系數(shù) k 1HN =k 2HN =1。（ 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì) ??3 表 104） ④ 載荷分布系數(shù) K? 。 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) ? ? 1minFS =? ? 2minFS =。 ④ 小齒輪接觸應(yīng)力當(dāng)量循環(huán)次數(shù) N1e =60n1 jLh 。 取小齒輪齒數(shù) 1z ＝ 12；初估小齒輪圓周速度 1v ＝ 。 221 1 1c o s / 1 / 1 0 .8 3 2c tg c tg u u? ? ?? ? ? ? ?； 2cos ? ? （ 710） ② 小、大齒輪的當(dāng)量齒數(shù) 12,eezz。 ④ 小齒輪接觸應(yīng)力當(dāng)量循環(huán)次數(shù) N1e =60n1 jLh 。 AVK K K K K??? (72) ① 工況系數(shù) ? 。 L ?PO 02a ? 2? 1(d 2d? 4 )() 0 12 ??? a ddmm； （ 62） 與 原先取的節(jié)線長 pL ＝ 相符合；可取齒數(shù) 65bz ? ； 履帶中中心距是可以調(diào)整的：0 1 4 1 .52p o pLLa a m m?? ? ?。橡膠履帶是用橡膠模壓成的整條連續(xù)的履帶。 表 52 二級齒輪組具體數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 單位 小齒輪 大齒輪 中心距 a mm 模數(shù) m mm 1 傳動比 i 2 端面壓力角 t? ()? 20 齒數(shù) z 14 28 齒寬 b mm 12 分度圓直徑 d mm 14 28 齒高 h mm 20 齒頂圓直徑 ad mm 30 齒根圓直徑 fd mm 節(jié)圓直徑 mm 傳動螺桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 壽命要求和初步數(shù)據(jù) 螺紋大徑 d=22mm；螺紋中經(jīng) d2 =19mm；螺距 P=3mm；螺紋小徑 d1 =16mm 螺紋內(nèi)經(jīng) d0 =10mm；螺母高度 H=20mm。 (533) 取小齒輪寬度 b1 =12mm，大齒輪寬度為 b2 =。 （ 4） 小齒輪轉(zhuǎn)矩 1T =600（ ） 17 （ 5） 材料彈性系數(shù) ? （ 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) ??3 表 106） （ 6） 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ? （ 標(biāo)準(zhǔn)直齒 ） （ 7） 許用接觸疲勞應(yīng)力 ? ?H? ＝ ? ?minlimHHNHS K? (524) ① 小齒輪接觸疲勞極限應(yīng)力 lim1H? ＝ 720 2/Nmm 。 選用材料 16 采用 7級精度軟齒閉式圓柱直齒輪 ； 小齒輪 40Cr 鋼，鍛件，調(diào)質(zhì) ， 1 270H HB? ； 大齒輪 45 鋼，鍛件，調(diào)質(zhì)， 2 250H HB? ；齒面粗糙度 。 14 （ 3） 直齒圓柱齒輪傳動的幾何尺寸及參數(shù)保持不變 。 （ 55） n1 =400r/min； j=1； ht =30000h； 1eN ＝ 810 。 vK ＝ 1。估算 P? 的范圍在 [0,50 ]N之間。因此，管道機(jī)器人在行走過程中，最多只有兩個(gè)履帶承受壓力，即其頂部的壓力為零 (如圖 42所示 )。 圖 31 上圖為電動機(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所有的相關(guān)配件種類本裝置應(yīng)選擇配件為： 蓄 電池 : 12V, 9000mAh。各種管道探傷機(jī)器人仍在研究中，成熟的產(chǎn)品尚未開發(fā)出來。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)境下的一類特種機(jī)器人，其可以沿管道內(nèi)壁行走，通過攜帶的機(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，以及對焊接縫防腐補(bǔ)口等處理。本設(shè)計(jì)采用 SG27ZYJ 直流電動機(jī)為動力源，電動機(jī)輸出軸和減速器的高速軸通過聯(lián)軸器聯(lián)接，通過減速器輸出比較慢的轉(zhuǎn)速，輸出軸通過主動輪帶動履帶是機(jī)器人在管道中前進(jìn)或后退。因此，管道的維護(hù)管理、泄漏的檢測、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。 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。 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，帶動管道機(jī)器人往前行走。 絲杠螺母所產(chǎn)生的切向力 F2 =F1 tan（ ??? ） 。 帶入式 (45)可算出需要 輸入的切向力 F2 ? ?? NN , 。 （直齒） c） 端面重合度12111 . 8 8 3 . 2 ( ) c o szz?????? ? ?????＝ 。 （ 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????。 （ 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? ? 。 （ 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) ??3 表 102） ② 動載荷系數(shù) VK 。 ⑤ 大齒輪接觸應(yīng)力當(dāng)量循環(huán)次數(shù) N2e = 1eN /i=? 810 。 1d =14mm； 2d ＝ 28mm； nm =m=1mm。管道機(jī)器人實(shí)現(xiàn)在管內(nèi)行走必須滿足機(jī)器人移動載體對管壁的附著力 ,既牽引力 eF ，大于移動載體的阻力 fF ： efFF? 。同時(shí)，由于不是靠摩擦傳遞動力，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。 （ 66） 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì) ??3 表 12178可得許用壓強(qiáng) 22 N mm ?? 。 ④ 載荷分布系數(shù) K? a） 大齒輪齒數(shù) 21z iz? ＝ 20＝ 30； 取 2z ＝ 30。 (76) 大齒輪許用接觸疲勞應(yīng)力： ? ?2H? = ? ?min2lim2HHHNSK ? = =575(N/mm2 )。 （ 713） ? ?2F? = ? ?min22limFFNFS K? = ? =(N/mm2 )。 b） 螺旋角 0?? 。 （ 720） 大齒輪許用接觸疲勞應(yīng)力： ? ?2H? = ? ?min2lim2HHHNSK ? = =575(N/mm2 )。 （ 726） 2F? =nmbdKT112 Y 2sa Y 2Fa = ?? ?? =。 （直齒） e） 總重合度 ? ? ?? ? ???＝ ； K? ＝ 。 參數(shù)的修正 （ 1）動載荷系數(shù) vK 。 ⑤ 大齒輪接觸應(yīng)力當(dāng)量循環(huán)次數(shù) N2e = 1eN /i = 8? = 108 。 （ 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì) ??3 圖 108） ③ 齒向載荷分布系數(shù) ? ? 。 （ 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? ? 。 設(shè)失效概率 ? 1/100； ? ? ? ?m in m in 1 .0 0HFSS??。 （ 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì) ??3 表 102） ② 動載荷系數(shù) VK 。 （ 2) 當(dāng)量齒數(shù) ① 小、大齒輪的分錐角 12,??。 （ 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??。 （ 3） 載荷系數(shù) 。 驗(yàn)算帶速 v v1 = 100060 11?nd? = Vmax （ 61） 求 V 帶基準(zhǔn)長度和中心距 初步選取中心距 1 2 0 1 ( ) 2( )d d a d d? ? ? ?；取 0a ＝ 150mm?？紤]到在輸油管道中行走，金屬履帶的抗腐蝕性較差，并且對管道的壁面產(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。 根據(jù)上述計(jì)算，齒輪數(shù)據(jù) 如表 52。 (532) 齒寬 b= 1dd? =?14=。 ⑤ 載荷系數(shù) K＝ 。 表 51 一級齒輪組的具體數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 單位 小齒輪 大齒輪 中心距 a mm 模數(shù) m mm 1 傳動比 i 2 端面壓力角 t? ()? 20 齒數(shù) z 14 28 齒寬 b mm 12 分度圓直徑 d mm 14 28 齒高 h mm 齒頂圓直徑 ad mm 30 齒根圓直徑 fd mm 節(jié)圓直徑 mm Ⅱ級傳動系