【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 水平方向之間的夾角，是連桿AB與水平方向之間的夾角，凡為管道內(nèi)壁作用在車輪上的壓力即封閉力，是滾珠絲杠螺母作用在推桿上的軸向推力，是作用在滾珠絲桿軸上的有效扭矩。 是電機(jī)軸的輸出扭矩。在坐標(biāo)系XOY中，由幾何關(guān)系可得： （21）對(duì)上式兩邊分別取微分可得： （22）化簡(jiǎn)上式得： （23）由虛功原理得： （24）將式代入上式并化簡(jiǎn)得： （25） 所采用的滾珠絲杠螺母副的導(dǎo)程記為P， 為滾珠絲杠和絲杠螺母之間的相對(duì)轉(zhuǎn)角，則絲杠螺母的位移為： 對(duì)上式等號(hào)兩邊分別取微分得： （26）考慮滾珠絲杠螺母副，由虛位移原理可得： （27）式中， 為滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率。合并整合上兩式得： （28）此式即為滾珠絲杠螺母副調(diào)節(jié)方式的力學(xué)特性。(2)彈簧壓緊調(diào)節(jié)方式如圖所示的是從動(dòng)輪的彈簧壓緊調(diào)節(jié)方式示意圖，其工作原理與滾珠絲杠螺母副調(diào)節(jié)方式原理類似，只是在張緊力調(diào)整方面采用被動(dòng)調(diào)整方式。當(dāng)管徑發(fā)生變化時(shí)，作用在從動(dòng)輪上的壓力變化，使得壓緊彈簧產(chǎn)生伸縮，而帶動(dòng)推桿運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)連桿AB繞支點(diǎn)A轉(zhuǎn)動(dòng)，使車輪撐開(kāi)或者緊縮以達(dá)到適應(yīng)不同的管徑的目的。與滾珠絲杠螺母副調(diào)節(jié)方式的主要區(qū)別就在于在壓緊力的調(diào)節(jié)方面由調(diào)整電機(jī)的主動(dòng)調(diào)整變?yōu)閴壕o彈簧的被動(dòng)調(diào)整。故在彈簧壓緊調(diào)節(jié)方武的力學(xué)特性如下：圖23彈簧壓緊調(diào)節(jié)方式選取其中的一個(gè)支承臂作為研究對(duì)象，其受力分析如圖所示，由前述滾珠絲杠螺母副調(diào)節(jié)方式的分析可知，彈簧壓緊調(diào)節(jié)方式的力學(xué)平衡方程為： （29）式中，—彈簧的壓緊力，N。整理得： （210）彈簧壓緊力可表示為： （211） f為彈簧的初始長(zhǎng)度(mm)，k為彈簧的彈性系數(shù)(N/mm)。從上邊的式子可以看出，彈簧壓緊力f只是位移函數(shù)，因此該機(jī)構(gòu)具有負(fù)反饋?zhàn)饔?，在一定的管徑變化范圍?nèi)，封閉力之和N變化不大。由此可見(jiàn)該機(jī)構(gòu)具有常封閉特性，這樣便增加了載體的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)由于彈簧壓緊力f的回饋?zhàn)饔每墒箼C(jī)構(gòu)具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)的功能。在計(jì)算前。機(jī)器人在管道內(nèi)進(jìn)行清洗作業(yè)時(shí)，必須克服來(lái)自管道內(nèi)表面的滾動(dòng)摩擦阻力 （212）式中， 是滾動(dòng)摩擦因數(shù)，即輪子在一定條件下滾動(dòng)所需要的推力。∑NG為機(jī)器人輪子負(fù)荷之和。也就是： = （213）式中—機(jī)器人管內(nèi)作業(yè)姿態(tài)角，—機(jī)器人本體重量。當(dāng)姿態(tài)角分別為60176。或者60176。時(shí)候，系統(tǒng)的阻力最大。，打撈最大質(zhì)量300，由于輪子手的是彈簧調(diào)節(jié)，則彈簧對(duì)輪子又很大的壓力，由于我們采用的是型芯磨頭切削，對(duì)車身的穩(wěn)定性要求較其他更為嚴(yán)格，=。 總阻力 根據(jù)實(shí)際情況，我們?cè)O(shè)計(jì)主動(dòng)輪半徑，總阻力矩為： = 已經(jīng)設(shè)過(guò)機(jī)器人行進(jìn)速度為，也就是，則主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速應(yīng)該是：nw= = = 電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為系統(tǒng)傳動(dòng)比為： 電機(jī)提供的驅(qū)動(dòng)力矩為： = 考慮機(jī)器人在管道內(nèi)行進(jìn)出現(xiàn)的在和突變情況，取安全系數(shù)為，則電機(jī)的功率為,電機(jī)選用型。如下表。得：轉(zhuǎn)速為 額定功率為 額定電流為 效率為 功率因數(shù)為 額定轉(zhuǎn)矩為 表21 YS系列電機(jī)技術(shù)參數(shù)表21 YS系列電機(jī)技術(shù)參數(shù)續(xù)在選擇了電機(jī)型號(hào)之后，需要選擇與之相應(yīng)的減速器。在確定了減速器的類型后，減速器的選擇關(guān)鍵在減速比的選擇。考慮驅(qū)動(dòng)能力時(shí)減速比的計(jì)算根據(jù)電機(jī)的相關(guān)資料，可知電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為 ，為滿足機(jī)器人能正常行駛，則整個(gè)軀動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)減速增扭后，驅(qū)動(dòng)力矩應(yīng)大于等于機(jī)器人所受到的總的阻力矩，即應(yīng)保證傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比 應(yīng)滿足： 2．考慮機(jī)器人最高運(yùn)行速度傳動(dòng)比的計(jì)算根據(jù)電機(jī)相關(guān)資料，可知電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為則傳動(dòng)系統(tǒng)的最大傳動(dòng)比 應(yīng)該滿足： 基于上述傳動(dòng)比，我們可以確定傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比 應(yīng)該滿足： （214）傳動(dòng)比里面蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比為：=580，選用20則減速器的出動(dòng)比 為： （215）我們選用 根據(jù)《小功率計(jì)算機(jī)》書(shū)上說(shuō)明，選用GBX40行星減速器。其參數(shù)如表22所示：表22 減速器參數(shù)表效率 最大允許徑向受力N 200最大允許軸向受力N 200連續(xù)輸出轉(zhuǎn)矩 20減速比 12：1確定電機(jī)和減速器后，我們必須進(jìn)行機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度和驅(qū)動(dòng)能力的校核，以確保機(jī)器人有足夠驅(qū)動(dòng)力的同時(shí)，能滿足機(jī)器人的最高行走速度要求。根據(jù)以上所選電機(jī)和減速器的性能指針，可知電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，減速器的傳動(dòng)比是，以及機(jī)器人所要求的主動(dòng)輪半徑，可以計(jì)算出機(jī)器人在確定電機(jī)和減速器后的最高車速 。雖然 大于預(yù)期設(shè)定速度，但是我們可以通過(guò)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速使機(jī)器人低于此速度行駛，而且還有一定得速度儲(chǔ)備，在機(jī)器人需要快速行進(jìn)至工作位置的情況下，盡可能有較快的速度。根據(jù)電機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩為，傳動(dòng)比 為，則機(jī)器人總的驅(qū)動(dòng)力矩為：因?yàn)闄C(jī)器人總的驅(qū)動(dòng)力矩大于其所受到的總的阻力矩，所以機(jī)器人能夠有足夠的動(dòng)力起車，并有一定的動(dòng)力儲(chǔ)備。 經(jīng)過(guò)上述計(jì)算和校核，所選的施奈德BSH4552T伺服電機(jī)和GBX40行星齒輪減速器能夠滿足管道射流清洗機(jī)器人的性能要求，從而可以由其組成機(jī)器人的行駛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。3 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算鏈輪設(shè)計(jì)的初始條件如圖31所示表31初始條件經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)手冊(cè)的計(jì)算，得到的鏈輪計(jì)算結(jié)果如：表32設(shè)計(jì)結(jié)果由上面我們得到鏈輪的基本尺寸：排距 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 由手冊(cè)計(jì)算我們的歷史結(jié)果如表：表33 歷史結(jié)果4 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 ：普通圓柱蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)果報(bào)告在輸入基本數(shù)據(jù)之前，我們要知道作用在蝸桿上的功率蝸桿的轉(zhuǎn)矩應(yīng)該是電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩經(jīng)減速器后的力矩，則：傳遞轉(zhuǎn)矩 輸入計(jì)算如下： 蝸輪蝸桿基本參數(shù)設(shè)計(jì) 圖41蝸桿設(shè)計(jì)參數(shù)1．傳遞功率P （ ） 8．傳動(dòng)比誤差 2．蝸桿轉(zhuǎn)矩T1 ( ) 9．預(yù)定壽命H 4800（小時(shí)）3．蝸輪轉(zhuǎn)矩T2 () 電動(dòng)機(jī)4．蝸桿轉(zhuǎn)速n1 ( ) 平穩(wěn)5．蝸輪轉(zhuǎn)速n2 ( ) 噴油6．理論傳動(dòng)比 漸開(kāi)線蝸桿7．實(shí)際傳動(dòng)比 3側(cè)1．蝸桿材料牌號(hào) 45（表面淬火） 3．蝸桿材料硬度 HRC45～552．蝸桿熱處理 表面淬火 4．蝸桿材料齒面粗糙度 ～ 對(duì)渦輪蝸桿精度等級(jí)我們都選為8級(jí)得出：5．蝸輪材料牌號(hào)及鑄造方法 ZCuSn10P1(砂模)6．蝸輪材料許用接觸應(yīng)力 200 7．蝸輪材料許用接觸應(yīng)力 2008．蝸輪材料許用彎曲應(yīng)力 329．蝸輪材料許用彎曲應(yīng)力 30圖42蝸桿蝸輪設(shè)計(jì)參數(shù) 2 (mm) 40 (mm) 數(shù)m (mm) (mm) (mm) (mm)5．蝸桿分度圓直徑dl (mm) 176。 (mm) (mm) 176。 (mm) (mm) (mm) 176。 (mm) 176。 (mm)* (mm)* (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) 否 (mm) (mm) (mm) (mm) （mm） (mm) 39．蝸桿節(jié)圓直徑 (mm) (mm) 126（mm）表41 蝸輪精度項(xiàng)目