【正文】 柔軟的輕吮啟動使得吸著動作特別輕柔，不傷工件，且易于。結(jié)構(gòu)形狀因吸附對象而異，種類較多。吸盤的材料有丁晴膠、硅橡膠、聚氨酯、氟橡膠等。 ⑵ 真空吸盤 真空吸盤按結(jié)構(gòu)不同可分為普通型與特殊型兩大類。取螺紋柱直徑為 5mm,軸肩后的軸段直徑為 6mm。 圖 420 磁吸盤結(jié)構(gòu)圖 吸盤在底盤是一個陣列，經(jīng)過合理的布局分析，得出吸盤的作用面直徑為 16mm,取 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 30 頁 共 46 頁 其厚度為 2 mm。我們將兩種方案都列出，并將兩種吸盤進行結(jié)構(gòu)設計，進行尺寸規(guī)劃，并分析它們的合理性。 已知 T=， r= 因此， Fmax=Trmax/ri2= (4 )=5N ② 螺栓連接承受工作剪力 0 m i n5 0 . 6 71 F M p adL? ? ? ?? 21.5 . /1404 54F M pad? ??? ? ? 螺栓設計選用的是 45Cr，所以計算得的數(shù)據(jù)滿足設計要求。 ① 根據(jù)分析可知驅(qū)動裝置法蘭盤處的連接螺栓組連接只受轉(zhuǎn)矩。 ⑤ 避免螺栓承受附加的彎曲載荷。本次設計設計取螺栓數(shù)目是 4。 表 49 螺栓間距 t0 工作壓力 /MPa ? ? ~4 ? 4~10 ? 10~16 ? 16~20 ? 20~30 t0/mm 7d 4d 3d 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 29 頁 共 46 頁 根據(jù)設計，已知 d=, 所以， t0=7d=, 可知設計滿足條件。布置螺栓時，各螺栓軸線間以及螺栓軸線和機體 壁間的最小距離，應根據(jù)扳手所需活動空間的大小來決定。當螺栓連接承受彎矩或轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩時，應使螺栓的位置適當靠近連接接合面的邊緣，以減小螺栓的受力。 ② 螺栓的布置應使各螺栓的受力合理。 圖 419 螺栓組連結(jié)結(jié)構(gòu)圖 ① 連接接合面的幾何形狀通常都設計成軸對稱的簡單幾何形狀 ,如圓形、環(huán)形、矩形、框形、三角形等。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 28 頁 共 46 頁 螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設計 ⑴ 螺栓組連接結(jié)構(gòu)設計的主要目的 ,在于合理地確定連接接合面的幾何形狀和螺栓的布置形式 ,力求各螺栓和連接接合面間受力均勻 ,便于加工和裝配。其尺寸為：與底盤面的距離為 23 mm，長為 142 mm，寬為 49 mm，厚度為 1 mm。減速機構(gòu)的下箱體與底盤嵌入為一體，長 54 mm，寬 120 mm，深度為 13 mm，邊緣的圓角半徑均為 5 mm。從長度方向，它們之間的距離分別為 13 mm， 2 mm， 7 mm；從寬度方向，距離分別為 10 mm， 10 mm。導向輪的直徑為 mm,中心有 2 mm 的圓孔用于安裝在底盤上，厚度為 1 mm。前端有一定的角度，與底盤的角度為 300長度分別是 50 mm，36 mm。 接著是導向裝置，設計它的目的是防止機器人在清洗玻璃的邊緣時，機器人的側(cè)面與玻璃框摩擦。從機器人的前部開始，首先是連接嵌入式驅(qū)動裝置的凸 臺，其尺寸為：長、寬均為 32mm,厚度為 5mm。由于實際應用中很少出現(xiàn)底盤損壞的情況，考慮到采角鋁底盤存在比較多的問題，所以一般機器人的底盤設計采用鋁合金焊接工藝。即使從重量角度講鋁材雖然比重較輕，但是強度不如 不銹鋼；再有就是其截面積相對較大，加之其附加的連接螺栓，其總重量可能會大于不銹鋼底盤。首先，由于鋁材較軟，可以用切鋁機進行切割，制作比較方便；其次，由于可以自己制作，而且關(guān)鍵是效率高，因此制作周期很短；最后，在機器人的調(diào)試運行階段，當?shù)妆P出現(xiàn)問題的時候，可以很容易地進行維修，維修周期要短很多。從重量角度講，鋁材雖然體積質(zhì)量較小，但強度不如不銹鋼，因此，其截面積相對較大，加之其附加的連接角鋁和螺栓，其總重量要遠遠大于不銹鋼焊接底盤。底盤除按材料不同劃分外，還可以按加工工藝劃分為零件連接底盤和焊接底盤。軸承蓋與上蓋底的距離為 24mm。上蓋的形狀為 7型，長為 56mm,寬為 122mm,缺的部分長為 16mm,寬為 40mm。上面有三個圓環(huán)厚度分別為 5mm,6mm,3mm。而減速箱的寬度為 56mm，所有為了把軸承蓋和上蓋設計為一個整體，用腹板連接它們，翼展為 46mm,腹板上為了與軸進行配全，設計了直徑為 12mm 半圓筒。 圖 417 減速箱上蓋結(jié)構(gòu)圖 ⑵ 上蓋的結(jié)構(gòu)尺寸規(guī)劃 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 26 頁 共 46 頁 玻璃清潔機器人減速傳動機構(gòu)共有三根軸，為了減小彎矩，后輪驅(qū)動軸的軸承安裝位置靠近底板的最后端、緊貼底板兩個邊緣。材料為 ABS(一種工程塑料 )，厚度為 1mm,一部分軸承蓋集成在箱體上，降低了制造和裝配難度。 圖 416 電機連結(jié)軸結(jié)構(gòu)圖 后輪減速機構(gòu)箱體結(jié)構(gòu)設計 ⑴ 減速箱上箱體要求在保證足夠剛度的條件下，應盡量減輕車架的重量，以提高有效承載重量。 從左至右，第一段軸的長度為 ，直徑為 d1=5mm,用于安放軸承，軸肩為 h=,所以第二段軸的直徑為 d2=6mm,長度為 31mm,其中齒輪輪轂的厚度為 12mm,軸肩 h=,得第三段軸的直徑為 d3=7mm 為了便于另一端軸承的安裝和減輕軸的重量，第四段軸的 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 25 頁 共 46 頁 直徑我們?nèi)?d4=6mm,長度為 12mm,最后一段軸即安裝右軸承，長度取 ,直徑 d5=5mm。同時，因為重量的限制，因此選擇硬質(zhì)鋁合金作為驅(qū)動軸的材料，其裝配方案如圖 415 所示。 圖 415 中間軸彎矩和轉(zhuǎn)矩 危險截面的彎矩為 M=FL=20N = 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 24 頁 共 46 頁 轉(zhuǎn)矩為 T=31 40+ 20= ⑶ 校核軸的強度 軸的抗 彎截面系數(shù)為 所以軸的計算應力 選定軸的材料為鋁合金，經(jīng)查 1?? =60MPa,故設計數(shù)據(jù)安全。中間軸彎矩和轉(zhuǎn)矩分析如圖 415所示。軸的受力分析如圖 414 所示。 ⑴ 按抗扭強度條件來進行軸的強度校核 已知鋁合金的許用抗扭強度為 60MPa,所以計算結(jié)果滿足設計要求。已知齒輪輪轂的寬度為 12 mm，而第二段軸的長度取的是 28 mm，所以套筒的長度取 16 mm，其厚度為 1 mm，而同樣的如前面的一樣，我們用 D型軸來傳遞轉(zhuǎn)矩，軸 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 23 頁 共 46 頁 上的切面與軸截面圓心的距離為 mm。參照工作要求并根據(jù) d1=5mm,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游隙、 4 級公差的深溝球軸承。 圖 412 中間軸裝配方案圖 ② 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 (a)為了滿足軸承的定位要求，從左到右第一段需制出一軸肩，故第一段直徑d1=5mm,每二段的直徑 d2=6mm. (b)初步選擇滾動軸承。同樣，為了減輕重量，我們選擇用硬質(zhì)鋁合金作為中間軸的材料。 圖 410 后輪驅(qū)動軸 與之配合的齒輪，我們也把其的軸孔設計成為 D型孔，該段軸的直徑為 6mm,D 型的 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 21 頁 共 46 頁 切面與軸截面圓心的距離為 ，它能能實現(xiàn)把轉(zhuǎn)矩從齒輪傳遞給軸。鍵是一種標準零件，分為平鍵連接、半圓鍵連接、楔鍵連接和切向鍵連接，因為本設計是玻璃清潔機器人，總體尺寸較小，如果使用鍵來進行齒輪的周向定位，會大大削弱軸的強度，所以這里，我們使用四驅(qū)車常用的 D 型軸來進行齒輪的周向定位。 齒輪的定位結(jié)構(gòu)設計 軸上零件的定位方式如下 :軸向定位主要靠軸肩、擋圈定位；周向定位主要靠平鍵連接和過盈配合來定位。 其中，危險截面的彎矩為： M=F’ L= = 轉(zhuǎn)矩為 T=u F 吸 D/4= 100 軸所承受的最大的輸出轉(zhuǎn)矩是由電動機提供的最大轉(zhuǎn)矩來決定的，本機器人采用的是 博山電機 的 90SZ01，電機的最大轉(zhuǎn)矩為 ,減速比為 4，因此電動機最大的輸出轉(zhuǎn)矩為 . m,所以取 T=。軸的受力分析如圖 48所示： 圖 48 力學模型簡圖 清潔機器人在工作時，受到的最大吸附力為 100N，所以每個輪子受到的支持力為 F=F 吸 /4=25N 軸受到齒輪的徑向力為 Fr= Fttan200=60 = 支反力為 F’ =(F+Fr)/2= ② 作出彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖。 IV．驅(qū)動軸的較核 ⑴ 按抗扭強度條件來進行軸的強度校核 394 . 5 11 . 1 9 8 3 5 [ ] 4 50 . 2 0TTTT M P a M p aW?? ?? ? ????? （ 416） ⑵ 按彎矩轉(zhuǎn)矩合成條件校核的強度 ① 畫出力學模型簡圖。同時，根據(jù)設計要求，機器人有重量限制，因此選用硬質(zhì)鋁合金作為驅(qū)動軸的材料，其結(jié)構(gòu)圖如圖 46所示。 本次設計因為減速部分的齒輪箱體并不完全是密閉的，所以使用鈣鈉基潤滑脂作為潤滑劑，其適用于 801000C，有水分或較潮濕的環(huán)境中工作的齒輪傳動，但不適 于低溫工作情況，所以滿足設計產(chǎn)品的使用要求。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 17 頁 共 46 頁 1122 .8 2 .4 0 .0 2 3 2 3[ ] 2 8 9 .3F a SaFYY? ?? 2222 .4 1 .6 0 .0 1 4 3[ ] 2 8 2 8F a S aFYY? ??? 小齒輪的數(shù)值較大 ⑵ 設計 計算 m? （ 2 271 400） /3= 對比計算結(jié)果 ,由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，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，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強度算得的模數(shù) ,并就近圓整為標準值 m=,按接觸強度算得的分度圓直徑 d1=,算出小齒輪齒數(shù) z1=d1/m= 大齒輪齒數(shù) :z2=2 20=40 這樣設計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。故載荷系數(shù)： K=KAKV KHα KHΒ =1 = （ 48） ⑹ 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（ 10— 10a）得 3311 1 . 6 8 71 0 1 0 . 9 11 . 3ttKd d m mK? ? ? （ 49） ⑺ 計算模數(shù) m m =d1/z1=（ 410） 由機械設計 201 頁式 105得彎曲強度的設計公式為： 23 2 []Fa SaFKT Y Ym ??? （ 411） ⑴ 確定公式內(nèi)的各計算數(shù) 值 ① 由機械設計 208 頁圖 1020c 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 σ FE1=450Mpa；大齒輪的彎曲強度極限σ FE2=420Mpa。 根據(jù) v=, 5級精度，由機械設計 194頁圖 10— 8查得動載系數(shù) KV= 根據(jù)機械設計課本 P195 表 103直齒輪， KH? =KF? =1。 取失效概率為 1％，安全系數(shù) S=1，由機械設計 205 頁式（ 10— 12）得 [σ H]1=σ Hlim1KHN1/S=750 4/ =705Mpa [σ H]2=σ Hlim2 KHN2/S=700 =686Mpa II、計算 ⑴ 試算小齒輪分度圓直徑 d1t,代入 [σH] 中較小的值。KHN2=。 ⑹ 由機械設計 206 頁式 10— 13 計算應循環(huán)，計算應力