【文章內(nèi)容簡介】 =2，使用壽命為 30000 小時，工作時有輕度振動。 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 。 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 ?????????? H EHd ZZuukT ? (521) （ 1）齒數(shù)比 u=i=2。 （ 2）齒寬系數(shù) d? ：直齒取 d? ＝ 。（根據(jù)機械設(shè)計 ??3 表 107） （ 3）載荷系數(shù)。 AVK K K K K??? (522) ① 工況系數(shù) ? 。（根據(jù)機械設(shè)計 ??3 表 102） ② 動載荷系數(shù) VK 。 取小齒輪齒數(shù) 1z ＝ 14；初估小齒輪圓周速度； 1v ＝ 。 vK ＝ 1。（根據(jù)機械設(shè)計 ??3 圖 108） ③ 齒向載荷分布系數(shù) ? ? 。（根據(jù)機械設(shè)計 ??3 表 104） ④ 載荷分布系數(shù) K? 。 a）大齒輪齒數(shù) 21z iz? ＝ 2 14＝ 28 取 2z ＝ 20。 b）螺旋角 0?? 。（直齒） c）端面重合度12111 . 8 8 3 . 2 ( ) c o szz?????? ? ?????＝ 。 (523) d）縱向重合度 ?? ＝ 0。（直齒） e）總重合度 ? ? ?? ? ???＝ ； K? ＝ 。 ⑤ 載荷系數(shù) K＝ 。 （ 4）小齒輪轉(zhuǎn)矩 1T =600（ ） 17 （ 5）材料彈性系數(shù) ? （根據(jù)機械設(shè)計 ??3 表 106） （ 6）節(jié)點區(qū)域系數(shù) ? （標準直齒） （ 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/N mm 。（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/N mm 。（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??。 ④ 小齒輪接觸應(yīng)力當量循環(huán)次數(shù) N1e =60n1 jLh 。 (525) 1n ＝ 200r/min； Lh =30000h； 1eN ＝ 810 。 ⑤ 大齒輪接觸應(yīng)力當量循環(huán)次數(shù) N2e = 1eN /i=? 810 。 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 1019） 小齒輪許用接觸疲勞應(yīng)力： ? ?1H? = ? ?min1lim1HHHNSK ? = =720 (N/mm2 )。 (526) 大齒輪許用接觸疲勞應(yīng)力： ? ?2H? = ? ?min2lim2HHHNSK ? = =575(N/mm2 )。 (527) 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???? 。 （ 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 ?????????? H EHd ZZuukT ?＝ 取 14mm。 (528) 中心距 a? 21d (1+i)=21 ?14?（ 1+2） =21mm 圓整為 a=21mm。 (529) 模數(shù) m＝122azz? ＝ ；取 m＝ 1mm。 (530) Z1 = iZZ ??1 21 =14，取 1z? 14，初選正確； Z2 =28。 (531) 18 于是 1d ＝ 1mz ＝ 14mm； 2d ＝ 2mz ＝ 28mm。 (532) 齒寬 b= 1dd? =?14=。 (533) 取小齒輪寬度 b1 =12mm，大齒輪寬度為 b2 =。 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。 （ 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。 彎曲強度校驗計算 SaFanF YYmbdKT1 12??? ? ?F? (535) （ 1）基本尺寸 K=； 1T ＝ 600Nmm? ； 2T ＝ 1200Nmm? 。 1d =14mm； 2d ＝ 28mm； nm =m=1mm。 （ 2）齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù) 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 105） 小齒輪應(yīng)力校正系數(shù) 1 ? ，大齒輪應(yīng)力校正系數(shù) 2 ? 。 （ 3）許用彎曲疲勞應(yīng)力 ? ?F? = ? ?minlimFFNFS K? (536) ① (根據(jù)機械設(shè)計 ??3 圖 1020) 小齒輪彎曲疲勞極限應(yīng)力 2lim 1 280 /F N mm? ? ，大齒輪彎曲疲勞極限應(yīng)力2lim 2 210 /F N mm? ? 。 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。 19 ③ 彎曲壽命系數(shù) 1eN =?108 ； 2eN =?108 ； K 1FN =K 2FN =。（根據(jù)機械設(shè)計 ??3 圖 1018） ? ?1F? = ? ?min11limFFNFS K? = ? =(N/mm2 )。 (537) ? ?2F? = ? ?min22limFFNFS K? = ? =(N/mm2 )。 (538) 1F? =nmbdKT112 Y 1Fa Y 1sa =(N/mm2 )； 2F? =nmbdKT112 Y 2sa Y 2Fa =(N/mm2 ) 因為 11[]FF??? ； 22[]FF??? 。 所以校 驗合格。 標準齒輪 h*a =1， C? =；小齒輪的變?yōu)橄禂?shù) x= 1717 1Z? =；齒頂圓直徑da =Zm+2（ h*a +x） m；齒根園直徑 df=Zm2（ h*a + C? x） m；齒全高 h=（ 2 h*a + C? ）m。 根據(jù)上述計算，齒輪數(shù)據(jù)如表 52。 表 52 二級齒輪組具體數(shù)據(jù) 項目 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)計計算 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。 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。 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。 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。 圖 61 履帶行走系的三維圖 行走系的選擇 管道機器人的行走系現(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。管道機器人實現(xiàn)在管內(nèi)行走必須滿足機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? 。 當電機的驅(qū)動力足夠大的時候，牽引力 eF : eeFN?? 其中 eN 為履 帶與管道壁面接觸的正壓力。 輪式管道機器人的行走輪可按空間或平面配制．一般取 46輪，其驅(qū)動方式有獨輪或多輪驅(qū)動。它的附著力 eF 只與驅(qū)動輪和管壁間的接觸正壓力有關(guān)。對于履帶式管道機器人基于履帶的結(jié)構(gòu)特點，它在單個電機驅(qū)動的情況下，正壓力 eN 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 22 上，履帶式行走系的總體性能要優(yōu)與輪式行走系。因此，本次機械設(shè)計采用履帶式行走系的模塊設(shè)計。 履帶行走系 履帶行走系的功能是支撐管道機器人的機體，并將由傳動系輸入的轉(zhuǎn)變?yōu)楣艿罊C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，張緊機構(gòu)，傳動機構(gòu)，原動件，張緊緩沖裝置 (本設(shè)計中將此機構(gòu)設(shè)置在機架上 )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。 履帶傳動機構(gòu)可 用類似同步帶傳動機構(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，能獲得準確的傳動比。它兼有帶傳動和齒輪傳動的特性和優(yōu)點，傳動效率可高達 。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)合管道機器人履帶部分的尺寸，選取模數(shù)制帶形。由機械設(shè)計??3 表 12155可查得現(xiàn)有的模數(shù)制同步帶產(chǎn)品，選取 2 6 5 1 1 5bsm z b? ? ? ? ?，節(jié)線長 mm? 。其中模數(shù) 2m? ,齒數(shù) 65bz ? ,帶寬 115sb? (此為最大的帶寬，廠方可根據(jù)客戶的要求進行切割 )，履帶中帶寬 26sb mm? 。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 帶的背面用強力膠水粘和。 同步帶和帶輪 (履帶 )的設(shè)計計算 計算功率 V 帶傳動比： 0i ＝ 1；驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速： 1n ＝ 43r/min；驅(qū)動輪的輸出功率 IP ＝ 11w。 選普通 V 帶型號 因為用于履帶傳動，所以根據(jù)機械設(shè)計 3 表 87得 AK ＝ ； cP ＝ AIKP＝ ； 模數(shù)制同步帶產(chǎn)品： 2 6 5 1 1 5bsm z b? ? ? ? ?節(jié)線長度 mm? 。 23 求大小帶輪基準直徑 取 1240d d mm?? 。 驗算帶速 v v1 = 100060 11?nd? = Vmax （ 61） 求 V 帶基準長度和中心距