【文章內(nèi)容簡介】 紋小徑d=16mm螺紋內(nèi)經(jīng)d=10mm；螺母高度H=20mm。 耐磨性條件計(jì)算 d= (539)式中==3 ；F=；查表512 =11；代入計(jì)算d≧，故耐磨性滿足要求。 螺桿的強(qiáng)度計(jì)算 =≦ （540） 式中F=；T=mm；A=（d—d）；===160mpa；= 故強(qiáng)度滿足要求。第6章 履帶行走系設(shè)計(jì) 履帶行走系的初步構(gòu)想圖如圖61所示。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。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，大于移動載體的阻力：。 當(dāng)電機(jī)的驅(qū)動力足夠大的時候，牽引力: 其中為履帶與管道壁面接觸的正壓力。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)動方式有獨(dú)輪或多輪驅(qū)動。它的附著力只與驅(qū)動輪和管壁間的接觸正壓力有關(guān)。對于履帶式管道機(jī)器人基于履帶的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，它在單個電機(jī)驅(qū)動的情況下，正壓力等于載體與管壁產(chǎn)生的正壓力，因此有大的附著力。同時，在管道內(nèi)行走的穩(wěn)定性和越障性能上，履帶式行走系的總體性能要優(yōu)與輪式行走系。因此，本次機(jī)械設(shè)計(jì)采用履帶式行走系的模塊設(shè)計(jì)。 履帶行走系 履帶行走系的功能是支撐管道機(jī)器人的機(jī)體，并將由傳動系輸入的轉(zhuǎn)變?yōu)楣艿罊C(jī)器人在管道內(nèi)的移動和牽引力。履帶行走系的裝置包括履帶,驅(qū)動輪，張緊機(jī)構(gòu)，傳動機(jī)構(gòu)，原動件，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。 履帶按材料可分為金屬履帶，金屬橡膠履帶和橡膠履帶?？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。橡膠履帶是用橡膠模壓成的整條連續(xù)的履帶。它噪聲小，不損壞路面，接地壓力均勻。履帶傳動機(jī)構(gòu)可用類似同步帶傳動機(jī)構(gòu)代替。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(zhǔn)確的傳動比。它兼有帶傳動和齒輪傳動的特性和優(yōu)點(diǎn)。同時，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。同步帶按齒形可分為梯形齒和圓弧形齒兩種。梯形齒中按齒距可分為周節(jié)制，模數(shù)制，特殊節(jié)距制。結(jié)合管道機(jī)器人履帶部分的尺寸，選取模數(shù)制帶形。由機(jī)械設(shè)計(jì)表12155可查得現(xiàn)有的模數(shù)制同步帶產(chǎn)品，選取，節(jié)線長。其中模數(shù),齒數(shù) ,帶寬(此為最大的帶寬，廠方可根據(jù)客戶的要求進(jìn)行切割)，履帶中帶寬。為了增大履帶的接觸地面的摩擦力，將另一段帶的背面和在帶輪上的帶的背面用強(qiáng)力膠水粘和。 同步帶和帶輪(履帶)的設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)算功率 V帶傳動比：＝1；驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速：＝43r/min；驅(qū)動輪的輸出功率＝11w。 選普通V帶型號 因?yàn)橛糜诼膸鲃樱愿鶕?jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表87得 ＝；＝＝； 模數(shù)制同步帶產(chǎn)品：節(jié)線長度。 求大小帶輪基準(zhǔn)直徑 取 。 驗(yàn)算帶速v v== Vmax （61） 求V帶基準(zhǔn)長度和中心距初步選取中心距；?。?50mm。 Lmm； （62）與原先取的節(jié)線長＝；可取齒數(shù)；履帶中中心距是可以調(diào)整的：。 （63） 帶寬 bs10（根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表122） （64）式中為單位帶寬的許用應(yīng)力，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表121模數(shù)時，單位帶寬許用拉力。單位帶寬,單位長度的質(zhì)量；由F=mv=10；可求得b；履帶帶寬b=26；符合帶寬要求。 剪切應(yīng)力驗(yàn)算 ==(N/mm) （65） 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表121可得許用剪切應(yīng)力 可得 符合剪切應(yīng)力的要求。 壓強(qiáng)驗(yàn)算p ==(N/mm)。 （66） 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表12178可得許用壓強(qiáng)。 求作用在帶輪軸上的切向力F模數(shù)制同步帶輪：F===F。 （67） 同步帶輪型號選擇和參數(shù) 選擇同步帶中的階梯齒形的模數(shù)制同步帶產(chǎn)品。從現(xiàn)有的同步帶產(chǎn)品中選擇出，節(jié)線長＝。校驗(yàn)符合實(shí)際情況。第7章 行走系中傳動系統(tǒng) 根據(jù)機(jī)器人不宜行走過快，所以選用總傳動比：i=；Ⅰ級傳動：；Ⅱ級傳動：i=；Ⅲ級傳動：i=，行走系初步構(gòu)想圖如圖71所示。圖71 行走系傳動系統(tǒng)的三維圖 Ⅰ級圓錐齒輪傳動系齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 壽命要求和初步數(shù)據(jù)Ⅰ級直齒錐齒輪傳動的傳動扭矩，高速軸轉(zhuǎn)速，傳動比，使用壽命為30000小時，工作時有輕度振動。 選用材料 采用7級精度軟齒閉式圓錐直齒輪；小齒輪40Cr鋼，鍛件，調(diào)質(zhì)，；大齒輪45鋼，鍛件，調(diào)質(zhì)，；。 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 (71)（1）齒數(shù)比 u=i=。（2）齒寬系數(shù)：直齒?。?。（3）載荷系數(shù)。 (72) ① 工況系數(shù)。（根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) 表102） ② 動載荷系數(shù)。 取小齒輪齒數(shù)＝20；初估小齒輪圓周速度＝。 ＝1。（根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) 表108） ③ 齒向載荷分布系數(shù) 。 ④ 載荷分布系數(shù) a）大齒輪齒數(shù)＝20＝30；?。?0。 b）螺旋角（直齒） c）端面重合度＝。 (73) e）縱向重合度＝0。（直齒） d）總重合度＝ 查表得＝ 。 ⑤ 載荷系數(shù)K＝。（4）小齒輪轉(zhuǎn)矩。（5）材料彈性系數(shù)。（根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) 表15－17）（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 ＝ (74) ① 小齒輪接觸疲勞極限應(yīng)力＝720 。（根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) 圖1021） ② 大齒輪接觸疲勞極限應(yīng)力＝575 。（根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) 圖1021） ③ 最小許用接觸安全系數(shù)設(shè)失效概率1/100；。 ④ 小齒輪接觸應(yīng)力當(dāng)量循環(huán)次數(shù) N=60njL 。 (75)＝200r/min；J=1；L =30000h；；＝。 ⑤ 大齒輪接觸應(yīng)力當(dāng)量循環(huán)次數(shù) N=/i =10。 ⑥ 大、小齒輪接觸壽命系數(shù)k=k=1 。 （根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) 圖1019） 小齒輪許用接觸疲勞應(yīng)力：===720 (N/mm)。 (76) 大齒輪許用接觸疲勞應(yīng)力：===575(N/mm)。 (77) 從上兩式中取小者作為許用接觸疲勞應(yīng)力：。（8）中心距，小、大齒輪的分度圓直徑，齒寬和模數(shù)取20mm 取m=1mm。 小齒輪齒數(shù)20, 大齒輪齒數(shù)30；于是＝＝20mm；＝＝30mm。 R = ，齒寬；取小齒輪寬度，大齒輪寬度為。 參數(shù)的修正（1）動載荷系數(shù)k小齒輪實(shí)際圓周速度。 （78）與初估=，值無需修正。（2）載荷系數(shù)K及其他參數(shù)均未變，均無需修正。（3）直齒圓柱齒輪傳動的幾何尺寸及參數(shù)保持不變。 彎曲強(qiáng)度校驗(yàn)計(jì)算 （79）（1）已知數(shù)據(jù) K=；＝300；＝450 。（2) 當(dāng)量齒數(shù) ① 小、大齒輪的分錐角。 ； （710） ② 小、大齒輪的當(dāng)量齒數(shù)。 ； （711） （3) 齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)（根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表105） 小齒輪齒形系數(shù)，大齒輪齒形系數(shù) 小齒輪應(yīng)力校正系數(shù)，大齒輪應(yīng)力校正系數(shù)。（4）許用彎曲疲勞應(yīng)力 = （712） ① 小齒輪彎曲疲勞極限應(yīng)力，大齒輪彎曲疲勞極限應(yīng)力。 ② 最小許用彎曲安全系數(shù) 保失效概率。 ③ 彎曲壽命系數(shù) = ；；K=K= （根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) 圖1018） ===(N/mm)。 （713）===(N/mm)。 （714） 因?yàn)?；；所以校驗(yàn)合格。根據(jù)上述計(jì)算，齒輪數(shù)據(jù)如表71。表71 一級齒輪組的具體數(shù)據(jù)項(xiàng)目單位小齒輪大齒輪大端模數(shù)1傳動比端面壓力角20齒數(shù)2030齒寬5大端分度圓直徑2030中點(diǎn)分度圓直徑17齒高大端齒頂圓直徑大端齒根圓直徑錐距 Ⅱ級傳動系齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 壽命要求和初步數(shù)據(jù)Ⅱ級圓柱齒輪傳動的傳動扭矩，高速軸轉(zhuǎn)速，傳動比i=，使用壽命為30000小時，工作時有輕度振動。 選用材料 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)，；大齒輪45鋼，鍛件，調(diào)質(zhì)，；。 接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 因?yàn)槭擒淉X輪，故按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算，按彎曲疲勞強(qiáng)度校驗(yàn)計(jì)算。 d （715）（1）齒數(shù)比 u=i=。（2）齒寬系數(shù)：直齒?。?。（根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表107）（3）載荷系數(shù) 。 （716） ① 工況系數(shù)。（根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表102） ② 動載荷系數(shù)。 取小齒輪齒數(shù)＝12；初估小齒輪圓周速度＝。 ＝1。（根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)圖108） ③ 齒向載荷分布系數(shù)。（根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表104） ④ 載荷分布系數(shù)。 a）大齒輪齒數(shù)＝12＝30 ，取＝30。 b）螺旋角。（直齒） c）端面重合度＝。 （717） d）縱向重合度＝0。（直齒） e）總重合度＝；＝ 。 ⑤ 載荷系數(shù)K＝。（4）小齒輪轉(zhuǎn)矩（5）材料彈性系數(shù)。（根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)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 ＝ （718） ① 小齒輪接觸疲勞極限應(yīng)力＝720 。（根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)圖1021） ② 大齒輪接觸疲勞極限應(yīng)力＝575 。（根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)圖1021） ③ 最小許用接觸安全系數(shù)。 設(shè)失效