【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1%，安全系數(shù) S=1，由參考書 [1]式（1012）得 ??11lim1()/HNHKS??????1(.409)/???? 22li2 22）計(jì)算①計(jì)算小齒輪分度圓直徑 ，代入 中較小的值1td??H?=30()6t???②計(jì)算圓周速度 v 1/(60).1402/(10).34/tvdn ms?????③計(jì)算齒寬 b 已知 可得dt??.5b?④計(jì)算齒寬與齒高之比 ：已知模數(shù) ，齒高/h1//得： =15/=???/h⑤計(jì)算載荷系數(shù)：根據(jù) v=，7 級(jí)精度，由參考書 [1]圖 108 查得動(dòng)載系數(shù) ?直齒輪，假設(shè) 。由參考書 [1]表 103 查得/10/atKFbNm?HaF由參考書 [1]表 102 查得使用系數(shù) ?由參考書 [1]表 104 查得 7 級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)： ().Hdd????????將數(shù)據(jù)代入后得： .4HK?由參考書 [1]圖 1013 查得 ??.3684AVH???⑥按實(shí)際載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑由參考書 [1]式（1010a）得： =30 =131(/)tdKt?13.()機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）⑦計(jì)算模數(shù) m 1/??(3)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)：由參考書 [1]式（105）得彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式： （）??132()FaSdYKTz???式中：m....代表齒輪模數(shù)　　　k....代表載荷系數(shù)　　 …小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩1T　　　 …齒寬系數(shù)d?1)確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值①由參考書 [1]圖 1020c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 1590FEMPa??大齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限 2FE②由參考書 [1]圖 1018 查得彎曲疲勞壽命系數(shù)： ??③計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S=，由參考書 [1]式 1012 得??1/????283K?④計(jì)算載荷系數(shù) K ?????⑤查得齒形系數(shù)由參考書 [1]表 105 查得： ⑥查得應(yīng)力校正系數(shù)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）由參考書 [1]表 105 查得： ?⑦計(jì)算大小齒輪的 并加以比較??Fa???????　　可知小齒輪的數(shù)值大?！　?）設(shè)計(jì)計(jì)算　　對(duì)此計(jì)算結(jié)果，由于齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算模數(shù)的數(shù)值，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒面直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度所算得的模數(shù) ，可就近圓正為 ，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù) 取 20，? ?dZ。 ???Zu 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)?！　。?）計(jì)算幾何尺寸　　1）計(jì)算分度圓直徑：　　 ???　　 52　　2）計(jì)算中心距　　 )346(/)(21 ???　　3）計(jì)算齒輪寬度　　 ?bd?　　取 mB7,2?　　（5）演算：機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） NdTFt ??? ，合適。mbKtA ???089537?　　通過(guò)以上方案設(shè)計(jì)初選車輪直徑 d=110mm，第二級(jí)齒輪轉(zhuǎn)速 N =，傳動(dòng)比2u=。 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)（1）求出輸出軸上的功率 P 轉(zhuǎn)速 n 和轉(zhuǎn)矩 T 已知：傳遞功率 ， 轉(zhuǎn)速 n=???扭矩 T=9550000 mN???（2）求作用在齒輪上的力因已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為 ???Zmdt　　圓周力 NdTFt 徑向力 ta 3tan6n???（3）初步確定軸的最小直徑：　　先按參考書 [1] 式（）初步估算軸的最小直徑選軸的材料,由參考書 [1]表（151）選 35SiMn 調(diào)質(zhì)處理，毛坯直徑 此種材料的機(jī)械特性m10?80?b?57s硬度 299286HBS。35???201??　　根據(jù)參考書 [1]表（153）取 A0?　　則 ).1/94.(1)/( 330min??TAd　　又軸端安裝車輪需用鍵槽應(yīng)擴(kuò)大 7%8%　　故 ）=，圓正為 8mm。%8(??　　軸的具體尺寸設(shè)計(jì)見(jiàn)（圖 32） 。機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖 32 齒輪軸　?。?）按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度　　1）計(jì)算各力的大小　　由估算的車的重量和阻力得　　 , , 。???　　由力矩平衡得 　　 ， .40an?　　2）畫彎矩,扭矩圖（如圖 33）所示。　　3）校核軸的強(qiáng)度已知軸的彎矩和扭矩后，可針對(duì)某些危險(xiǎn)截面做彎矩合成強(qiáng)度校核計(jì)算。按第三強(qiáng)度理論計(jì)算應(yīng)力，其公式為 。24????ca通常由彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力 是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，而由扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力則常不是對(duì)稱循環(huán)便應(yīng)力。為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù) ，則? ?計(jì)算應(yīng)力為 （式中 ）22)(4?????ca 1?機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）. 圖 33 軸彎矩、扭矩圖對(duì)于直徑為 d 的圓周，彎曲應(yīng)力 ，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ，將 和 代入WM/??TW/????上式，則軸的彎矩合成強(qiáng)度條件為 （）??12222 )()(4)( ?????????TTWca式中： 軸的計(jì)算應(yīng)力，單位為 MPa?ca M 軸所受的彎矩，單位為 Nmm? T 軸所受的扭矩，單位為 Nmm? W 軸的抗彎截面系數(shù)，單位為 mm ，計(jì)算公式見(jiàn)參考書 [1]表 154? 3 對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力，其值可按參考書 [1]表 151 選用???1??機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）經(jīng)計(jì)算得 。故經(jīng)校核該設(shè)計(jì)可用。??????ca 前軸和后軸相比除沒(méi)有齒輪外可選用相同的尺寸，因?yàn)楹筝S承受了主要的彎矩力矩，軸經(jīng)校核符合要求，前軸也應(yīng)符合要求。4）軸承的選擇 由于滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承相比，具有①摩擦阻力矩較?。虎趶较蛴邢遁^小、運(yùn)轉(zhuǎn)精度較高；③結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，而軸承主要須傳遞徑向載荷，所以選用應(yīng)用廣泛的深溝球軸承。根據(jù)軸徑選取型號(hào)：兩對(duì)型號(hào)為 100 的深溝球軸承。 導(dǎo)向輪系統(tǒng) 導(dǎo)向輪系統(tǒng)原理 為控制機(jī)器人在管道中前進(jìn)方向，在機(jī)器人前方左右兩端各安裝一個(gè)導(dǎo)向輪。在清掃之前，調(diào)整支撐臂上的螺釘來(lái)控制兩個(gè)導(dǎo)向輪的橫向距離，保證機(jī)器人處于管道中央時(shí)導(dǎo)向輪兩端距管道壁各有約 20mm。清掃工程中，兩導(dǎo)向輪分別以大小相同，方向相反的速度旋轉(zhuǎn)（其中左導(dǎo)向輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，右導(dǎo)向輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)） ，其旋轉(zhuǎn)速度比機(jī)器人前進(jìn)速度略大（如圖 34） 。如左邊的導(dǎo)向輪碰到管道的左壁，則導(dǎo)向輪的切向摩擦力 F 向機(jī)器人中心偏移，簡(jiǎn)化成牽引力 F，及順時(shí)針的扭矩 M，迫使機(jī)器人右轉(zhuǎn)。其左轉(zhuǎn)的原理相同。在此處可以仿照汽車的機(jī)構(gòu)—后輪采用差動(dòng)裝置，這樣可以更方便的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。但考慮到這樣會(huì)使結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，同時(shí)增加車重，會(huì)帶來(lái)一系列的問(wèn)題。最重要的是，設(shè)計(jì)的機(jī)器人質(zhì)量較輕，并且行進(jìn)速度不高。這樣完全可以旨在導(dǎo)向輪的輔助作用下即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。 電機(jī)的選取因已知導(dǎo)向輪輸出線速度比驅(qū)動(dòng)輪線速度 ，暫定 ，導(dǎo)向輪直徑暫定 66mm，帶的傳動(dòng)比為 2，則電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為 。在此選用小型交流減速電機(jī)，因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)緊湊，體積小，價(jià)格低，且購(gòu)買方便。通過(guò)網(wǎng)上查詢并對(duì)它的輸出轉(zhuǎn)距，輸出轉(zhuǎn)速，以及安裝尺寸進(jìn)行比較，再次用北京臺(tái)立偉成機(jī)電有限公司的電機(jī)，型號(hào)為 2IK6AC。電動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)和尺寸如表 31：機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）表 31 電機(jī)性能參數(shù)輸出功率 P 電壓 U 頻率 f 電流 I 輸出轉(zhuǎn)速 N 允許負(fù)載 T6W 220V 50Hz 50r/min 圖 34 機(jī)器人在管道中前進(jìn)示意圖 傳動(dòng)帶的選擇 傳動(dòng)方案的確定由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)與導(dǎo)向輪是遠(yuǎn)距離傳動(dòng)，所以采用傳動(dòng)帶，并且?guī)鲃?dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖吸振，且造價(jià)低廉，不需要潤(rùn)滑，維護(hù)容易等特點(diǎn)。平帶雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是尺寸較大，最小尺寸系列的平帶的最小帶輪直徑為112mm，所以不合適。雖然輕型 V 帶系列，尺寸小，傳動(dòng)功率大，但是它適合傳動(dòng)中高速轉(zhuǎn)速，即小帶輪轉(zhuǎn)速在 100—5000r/min 之間。而所設(shè)計(jì)的減速電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為 50r/min，雖然傳遞功率并不大，但是由于轉(zhuǎn)速太低，帶所傳遞的力