【文章內(nèi)容簡介】 im 2 70FaMP? ? ，彎曲疲勞壽命系數(shù) 1 ? 、 ?FNK 。 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 8116 0 6 0 5 0 1 1 0 3 0 0 1 6 1 .4 4 1 0hN n jL? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 42） 8721 / 1 .4 4 1 0 / 2 7 .2 1 0N N u? ? ? ? ? 取定彎曲疲勞安全系數(shù) ? ，應(yīng)力修正系數(shù) 2STY ? ，得 ? ?1 1 l im1 / 8 0 0 .8 8 2 / 1 .4 1 0 0 .5 7F F N S T F F aK Y S M P??? ? ? ? ? （ 43） ? ?1 2 l im 2 / 7 0 0 .9 2 / 1 .4 9 0F F N S T F F aK Y S M P??? ? ? ? ? 查表可得齒形系數(shù) 1 ? 、 2 ? 和應(yīng)力修正系數(shù) 1 ? 、 2 ? 計(jì)算大、小齒輪的 ? ?1 1 1/Fa Sa FYY ? 與 ? ?2 2 2/Fa Sa FYY ? ，并加以比較，取其中大值代公式計(jì)算 ? ?111 2 .6 2 1 .5 9 0 .0 4 1 41 0 0 .5 7F a S aFYY? ??? ? ?222 2 .2 2 1 .5 9 0 .0 3 9 290F a S aFYY? ??? 按小齒輪進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，則 ? ?1 33 2212 2 1 . 5 3 9 0 0 . 0 4 1 4 0 . 4 2 61 2 5F a S at dF YYKTm m mz?? ??? ? ? ? ?? 計(jì)算圓周速度 v 11 3 . 1 4 0 . 4 2 6 2 5 5 0 0 . 0 2 7 9 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0tmznv m s? ? ? ?? ? ??? （ 44） 查表得使用系數(shù) 1AK? ；根據(jù) /v m s? 、 7級精度，查圖得 ? ；查圖得? ? 。則載荷系數(shù) 1 1 .0 8 1 .1 5 1 .2 4 2AvK K K K ?? ? ? ? ? （ 45） 校核并確定模數(shù) 33 / 0 .4 2 6 1 .2 4 2 / 1 .5 0 .4ttm m K K m m? ? ? ? （ 46） 取模數(shù) 1m mm? 。 計(jì)算齒輪傳動的幾何尺寸，見表 41。 表 41 肩關(guān)節(jié)齒輪的 幾何尺寸 名稱 符號 公式 分度圓直徑 d mmmzd 2525111 ???? mmmzd 5050122 ???? 齒頂高 ah 1 1 1aah h m mm?? ? ? ? 齒根fh ? ? ? ?1 0 .2 5 1 1 .2 5afh h c m m m??? ? ? ? ? ? 高 全齒高 h mmhhh fa ????? 齒頂圓直徑 ad mmhdd aa 27211 ??? mmhdd aa 52222 ??? 齒根圓直徑 fd mmhdd ff ??? mmhdd ff ??? 基圓直徑 bd mmdd b o s11 ?? ? mmdd b o s22 ?? ? 齒 P mmmp ???? ? 距 齒厚 s mmms ?? ? 齒槽寬 e mmme ?? ? 中心距 a ? ?12 / 2 37 .5a d d m m? ? ? 頂隙 c 1 c m?? ? ? ? 肘腕部齒輪設(shè)計(jì) 齒 輪采用 PVC，齒輪精度等級為 7級，取 1 20Z? ，則 2 2 20 40Z ? ? ? ，經(jīng)計(jì)算齒輪滿足要求。計(jì)算齒輪的幾何尺寸，見表 42。 表 42 肘腕部齒輪的幾何尺寸 名稱 符號 公式 分度圓直d 11 1 20 20d m z m m? ? ? ? 22 1 40 40d m z m m? ? ? ? 徑 齒頂高 ah 1 1 1aah h m mm?? ? ? ? 齒根高 fh ? ? ? ?1 0 .2 5 1 1 .2 5afh h c m m m??? ? ? ? ? ? 全齒h mmhhh fa ????? 高 齒頂圓直徑 ad 11 2 22aad d h mm? ? ? 22 2 42aad d h mm? ? ? 齒根圓直fd 11 2 1 7 .5ffd d h m m? ? ? 22 2 37 .5ffd d h m m? ? ? 徑 基圓直徑 bd 11c o s 1 8 .8bd d m m??? 22 c os 37. 6bd d m m??? 齒距 P mmmp ???? ? 齒厚 s mmms ?? ? 齒槽寬 e mmme ?? ? 中心距 a ? ?12 / 2 30a d d m m? ? ? 頂隙 c 1 c m?? ? ? ? 頭部齒輪的設(shè)計(jì) 齒輪采用 PVC，齒輪精度等級為 7級，取 1 35Z? ，則 2 2 35 70Z ? ? ? ，經(jīng)計(jì)算齒輪滿足要求。計(jì)算齒輪的幾何尺寸，見表 43。 表 43 頭 部齒輪的幾何尺寸 名稱 符號 公式 分度圓直徑 d 11 1 35 35d m z m m? ? ? ? 22 1 70 70d z m m? ? ? ? 齒頂ah 1 1 1aah h m mm?? ? ? ? 高 齒根高 fh ? ? ? ?1 0 .2 5 1 1 .2 5afh h c m m m??? ? ? ? ? ? 全齒高 h mmhhh fa ????? 齒頂ad 11 2 37aad d h mm? ? ? 22 2 72aad d h mm? ? ? 圓直徑 齒根圓直徑 fd 11 2 32 .5ffd d h m m? ? ? 22 2 67 .5ffd d h m m? ? ? 基圓bd 11 c os 32. 89bd d m m??? 22 c os 65. 78bd d m m??? 直徑 齒距 P mmmp ???? ? 齒厚 s mmms ?? ? 齒槽寬 e mmme ?? ? 中心距 a ? ?12 / 2 52 .5a d d m m? ? ? 頂隙 c 1 c m?? ? ? ? 軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ??3 根據(jù)肩部電機(jī)輸出扭矩，選擇肩部軸的材料為 PVC。 ? ?TTW???? （ 47） 式中： T —— 為軸上的傳遞扭矩 ，其值為 0 2 390 702T i T N mm?? ? ? ? ? ? （ 48） 許用剪切應(yīng)力 ? ? 5 3 .2 3 0 .71 .7 3 23s aMP?? ? ? ? （ 49） 把有關(guān)數(shù)據(jù)代入公式 47，得 3702 ? mm? 段軸徑的確定 階梯軸各軸段直徑的變化應(yīng)遵循下列原則：①配合性質(zhì)不同的表面，直徑應(yīng)有所不同；②加工精度、粗糙度不同的表面，一般直徑亦應(yīng)有所不同；③應(yīng)便于軸上零件的裝拆。通常從初步估算的軸端最小直徑 mind 開始，考慮軸上配合零部件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和定位、固定、裝拆、受力情況等對軸結(jié)構(gòu)的要求，依次確定各軸段（包括軸肩、軸環(huán)等）的直徑。 如圖 41，軸 mind 是軸段 1的直徑，由于軸要起固定作用，所以軸段 1車螺紋，用螺母擰 緊固定，估 1d =6mm。軸段 2左右兩端要承受載荷，估 2d =10mm。軸段 3起軸向固定作用，估 3d =14mm。軸段 4同樣起軸向固定作用，并開有 2個孔，用螺釘與連接板固定，估4d =30mm。 各軸段的長度決定于軸上零件的寬度和零件固定的可靠性。根據(jù)螺母的寬度及承載處的寬度取 1l =8mm，考慮到裝配要求及結(jié)構(gòu)要求取 2l =121mm， 3l =8mm， 4l =5mm。 圖41 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖 軸的強(qiáng)度計(jì)算 軸的強(qiáng)度計(jì)算主要有 3 種：許用切應(yīng)力計(jì)算、許用彎曲應(yīng)力計(jì)算和安全系數(shù)校核計(jì)算。許用切應(yīng)力主要用于軸的強(qiáng)度計(jì)算和初步估算軸 的最小直徑，許用彎曲應(yīng)力計(jì)算包括彎曲強(qiáng)度計(jì)算和彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算，安全系數(shù)校核計(jì)算包括軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核計(jì)算和靜強(qiáng)度安全系數(shù)校核計(jì)算。 圖 42 軸的受力分析和彎扭矩圖 a. 軸上的轉(zhuǎn)矩 T 軸上的傳遞功率 0 . 0 0 0 8 4 0 . 0 0 1 0 50 . 8PP k W?? ? ?傳 66 0 . 0 0 1 0 59 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 4 0 1 . 125PT N m mn? ? ? ? ? ? ? ? 求作用在齒輪上的力 2 2 4 0 1 . 1 3 2 . 0 8 825t TFNd ?? ? ? ta n 32. 088 ta n 20 11. 68rtF F N?? ? ? ? ? b. 畫軸的受力簡圖 見圖 42 所示。 c. 計(jì)算軸的支承反力 由平衡方程，得 0yF?? ， 20A B rF F F F? ? ? ? 0AM?? ， 1 0 1 1 5 1 2 5 6 0 022 BrFF FF? ? ? ? ? ? ? ? 得 V B VF F N?? 水平方向的支反力 162tAH BH FF F N? ? ? d. 畫彎矩圖 見圖 42 彎矩圖。垂直平面彎矩 C 截面上的彎矩， 10 V A VM F N mm? ? ? ? D 截面上的彎矩， 60 50 51. 4D V A VM F N m m? ? ? ? ? ? E 截面上的彎矩， 10 V B VM F N mm? ? ? ? 水平平面彎矩 C 截面上的彎矩， 10 160C H A HM F N mm? ? ? ? D 截面上的彎矩， 6 0 4 .9 5 0 7 1 5D V A HM F N m m? ? ? ? ? ? E 截面上的彎矩， 10 160E H B HM F N mm? ? ? ? 合成彎矩 2 2 2 24 9 .4 1 6 0 1 6 7 .4 5E E V E HM M M N m m? ? ? ? ? ? e . 畫轉(zhuǎn)矩圖 見圖 42 轉(zhuǎn)矩圖。 e. 判斷危險截面 結(jié)合軸的結(jié)構(gòu)分析彎矩圖與扭矩圖，確定 11 為危險截面，只要 11 處滿足強(qiáng)度校核就行了。 f. 軸的彎扭合成強(qiáng)度校核 根據(jù)第三強(qiáng)度理論，可推得圓軸彎扭合成的計(jì)算彎矩為 ? ?22caM M T??? = ? ?221 6 7 .4 5 0 .6 4 0 0?? = mm? 式中： ? —— 折算系數(shù)，用以考慮扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ? 與彎曲正應(yīng)力 ? 循環(huán)特性不同的影響。當(dāng) ? 為靜應(yīng)力時，應(yīng)取 ? ? ，但考慮啟動、停機(jī)等 的影響， ? 仍可被視為脈動循環(huán)變應(yīng)力，估取 ? ? 。 查表 ? ?1 aMP?? ? 3 3 10 100W d m m? ? ? ? / 292 .64 / 100 3c a c a aM W M P? ? ? ?? ?1??? g. 軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核計(jì)算 抗彎截面系數(shù) 3 3 30. 1 0. 1 10 10 0bW d m m? ? ? ? 抗扭截面系數(shù) 3 3 30. 2 0. 2 10 20 0TW d m m? ? ? ? 彎曲應(yīng)力 / 1 6 7 .4 5 / 1 0 0 1 .6 7b b aM W M P? ? ? ? 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 / 4 0 0 / 2 0 0 2T T aT W M P? ? ? ? 平均應(yīng)力 0m?? / 2 1m T aMP???? 應(yīng)力幅 b aMP????