【文章內(nèi)容簡介】 +攝像頭系統(tǒng)質(zhì)量。大體估計總重為 15kg。 （ 2） 計算驅(qū)動機器人所需要的牽引力 F F=履帶輪摩擦力 +旋轉(zhuǎn)刷摩擦力，據(jù)估計牽引力大小在 125N 左右 （ 3） 電機的選取 小型減速電機具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、輸出轉(zhuǎn)速低、輸出扭矩大等優(yōu)點，比較符合該機器人的設(shè)計準(zhǔn)則，因此優(yōu)先選用。 初選減速交流電機，型號： 70YN152 的減速單相電容可逆電動機，生產(chǎn)廠家江蘇無錫紅湖電機有限公司。電動機的性能參數(shù)如下： 輸出功率： P=20W；電壓： U=220V；頻率： f=50HZ； 電流： I=；輸出轉(zhuǎn)速： 20r/min；允許負載： F=5Nm 外形尺寸如（圖 31）： 機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 70 X7 0?5912 233315圖 31驅(qū)動電機的外形尺寸 傳動齒輪的設(shè)計 方案設(shè)計如下： 初選車輪直徑 d=110mm，由車的前進速度 ： 2 /( ) 9 /N V d r s?? ? ? 則傳動比 ： u= 1220 1 .1 50 .2 9 6 0NN ??? （ 1） 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 1） 由選定的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動 2） 管道清潔機器人速度和扭矩不大，故選用 7 級精度（ GB1009588） 3） 材料選擇：由 參考書 [1]表 101 選擇大小齒輪皆為 40Cr 調(diào)制淬火硬度為241256HBS 或 4855HRC 選用小齒輪數(shù) 1Z 和大齒輪數(shù) 2Z 21Z u Z?? （ ） 1 24Z? 2 24 ? ? ? 機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 取 2 28Z ? （ 2） 按齒面接觸強度設(shè)計 由 參考書 [1]設(shè)計計算公式（ 109a）進行試算，即 ? ?3 11 )(HEdtt ZuuTKd ?? ???? （ ） 式中： 1td ....小齒輪分度圓直徑 ； tK ? .載荷系數(shù) ； 1T ? ..小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 ； d? ? .齒寬系數(shù) ； u ? ..傳動比 ； EZ ? 彈性影響系數(shù) ； H? ? 接觸疲勞許用應(yīng)力 。 1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ① 試選載荷系數(shù) ? ② 計算小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩 541 1 195 .5 10 / 1. 91 10T P n N m m? ? ? ? ? ③ 由 參考書 [1]表 107 選取齒寬系數(shù) ? ? ④ 由 參考書 [1]表 106 查德材料的彈性影響系數(shù) 9 MPaZ E ? ⑤ 由 參考書 [1]圖 1021d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限1limH?，大齒輪的接觸疲勞強度極限2limH?。其中：1limH?=1090MPa，2limH?=1090MPa。 ⑥ 由 參考書 [1]式 1013 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 11160 hn jLNn? ， 21/N N u? 71 10N??， 72 10N ??。 ⑦ 由 參考書 [1]圖 1019查得接觸疲勞壽命系數(shù)1HNK，2HNK 1HNK=，2HNK= ⑧ 計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1， 由 參考書 [1]式（ 1012）得 機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 ? ? 11lim1 ( ) /H H N HKS???? ? ?1 (1 .1 4 1 0 9 0 ) / 1 1 2 .4 2 .6H M P a? ? ? ? ? ? 22lim2 ( ) /H H N HKS???? ? ? 2 (1 .1 4 1 0 9 0 ) / 1 1 2 4 2 .6H M P a? ? ? ? 2）計算 ① 計算小齒輪分度圓直徑 1td ，代入 ? ?H? 中較小的值4 231 1 . 3 1 . 5 1 1 0 2 . 1 5 1 8 9 . 82 . 3 2 ( )0 . 5 1 . 1 5 1 2 4 2 . 6td ??? ? ?=30 ② 計算圓周速度 v 11 /( 60 100 0) 4 30 20 /( 60 100 ) 314 /tv d n v m s?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ③ 計算齒寬 b 已知 1dtbd??? 可得 0 .5 3 0 1 5b mm? ? ? ④ 計 算齒 寬與 齒高 之 比 /dh： 已知 模數(shù) 11/ 30 / 24 t d z? ? ?，齒高 5 5 5 12 5h mt mm? ? ? ? ?得： /dh=15/= ⑤ 計算載荷系數(shù)： 根據(jù) v=， 7 級精度，由 參考書 [1]圖 108 查得動載系數(shù) ? 直齒輪，假設(shè) / 100 /atK F b N mm。由 參考書 [1]表 103查得 FaKK?? 由 參考書 [1]表 102查得使用系數(shù) ? 由 參考書 [1]表 104查得 7 級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時： 2 2 31. 12 0. 18 ( 1 0. 6 ) 0. 23 10H d dKd? ?? ?? ? ? ? ? ? 將數(shù)據(jù)代入后得： ? ? 由 參考書 [1]圖 1013 查得 ? ? 則有載荷系數(shù) V H HK K K K K???? ⑥ 按實際載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 由 參考書 [1]式（ 1010a）得： 1311 ( / )td d K Vt?? =30 ()? = ⑦ 計算模數(shù) m 機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 11/ 7 / 24 d z m m? ? ? (3)按齒根彎曲強度設(shè)計： 由 參考書 [1]式 （ 105）得彎曲強度計算公式： ? ?13 22 ()Fa SadFYYKTm z??? （ ） 式中： m....代表齒輪模數(shù) k....代表載荷系數(shù) 1T ? 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 d?? 齒寬系數(shù) 1)確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 ① 由 參考書 [1]圖 1020c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 1 590FE MPa? ? 大齒輪彎曲疲勞強度極限 2 590FE MPa? ? ② 由 參考書 [1]圖 1018查得彎曲疲勞壽命系數(shù)： 1 ? 2 ? ③ 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=， 由 參考書 [1]式 1012 得 ? ? 111 / 0 .9 7 5 9 0 / 1 .4 4 0 8 .7 9F F N F EK S M P a??? ? ? ? ? ? 222 / 0. 98 59 0 / 1. 4 41 3F F N F EK S M P a??? ? ? ? ④ 計算載荷系數(shù) K 1 .0 0 1 .0 0 1 .1 1 .1 5 1 .2 6 6A V H HK K K K K??? ? ? ? ? ? ⑤ 查得齒形系數(shù) 由 參考書 [1]表 105 查得：1 ? 2 ? ⑥ 查得應(yīng)力校正系數(shù) 由 參考書 [1]表 105 查得：1 ? 2 ? 機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 ⑦ 計算大小齒輪的 ? ?Fa SaFYY? 并加以比較 ? ?111 2 . 8 0 1 . 5 5 / 4 0 8 . 7 9 0 . 0 1 0 6 2F a S aFYY? ? ? ? ? ?222 2 . 7 2 1 . 5 7 / 4 2 4 . 3 0 . 0 1 0 0 9F a S aFYY? ? ? ? 可知小齒輪的數(shù)值大 。 2）設(shè)計計算 對此計算結(jié)果，由于齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) m 大于齒根彎曲疲勞強度的計算模數(shù)的數(shù)值，由于齒輪模數(shù) m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載 能力，僅與齒面直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強度所算得的模數(shù) ，可就近圓正為 ，按接觸強度算得的分度圓直徑 mmd ? ， 算 出 小 齒 輪 齒 數(shù) ?? mdZ 取 20 ， 大 齒 輪 齒 數(shù) ?????? ZuZ 。 這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。 （ 4）計算幾何尺寸 1）計算分度圓直徑： mmmZd ????? mmmZd ??? 2） 計算中心距 mmdda )3426(2/)( 21 ????? 3） 計算齒輪寬度 ????? db d? 取 mmBmmb 70,15 12 ?? （ 5） 演算： NdTF t ????? 機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 mmNmmNbFK tA ?????? ?， 合適 。 通過以上方案設(shè)計初選車輪直徑 d=110mm， 第二級齒輪轉(zhuǎn)速 N2 =， 傳動比u=。 傳動軸的設(shè)計 （ 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 kwwP 0 1 9 ???? ， 轉(zhuǎn)速 n=扭矩 T=9550000 mmNnP ??????? （ 2）求作用在齒輪上的力 因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為 ???? Zmd t 圓周力 NdTFt ????? 徑向力 NFF ta 3 820t a 5 5t a n ????? ? （ 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 mm100? 此 種 材 料 的 機 械 特 性800?b? 570?s? 3551 ??? 2051??? 硬度 299286HBS。 根據(jù) 參考書 [1]表（ 153）取 A 1000? 則 )(100)/( 31310m i n ????? nTAd 又軸 端 安裝車輪需用鍵槽應(yīng)擴大 7%8% 故 %81( in ??d ） =， 圓正為 8mm。 軸的具體尺寸設(shè)計見（圖 32） 。 機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 圖 32齒輪軸 （ 4） 按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強度 1） 計算各力的大小 由估算的車的重量和阻力得 NFF NHNH 21 ??, NFF NVNV 21 ??, NFF NVNV 43 ??。 由力矩平衡得 NFt ? ， NFF tr ??? 2） 畫彎矩 ,扭矩圖（ 如 圖 33）所示 。 3）校核軸的強度 已知軸的彎矩和扭矩后，可針對某些危險截面做彎矩合成強度校核計算。按第三強度理論計算應(yīng)力，其公式為 22 4??? ??ca 。 通常由彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力 ?