【正文】 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則： 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)表達(dá)式： ? ? ? ?2 131 24 1 H RRZ Z K Tdu? ????? ????? （ 42） 其中， d? =， u=5 經(jīng)查得： HZ =， MPa? ， 轉(zhuǎn)矩： 661 0 . 29 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 9 5 5 0200PT N m mn? ? ? ? ? ? 材料的接觸疲勞極限應(yīng)力： 1lim 580H MPa? ? ， 2 lim 560H MPa? ? 材料的接觸疲勞極限應(yīng)力： 1lim 230F MPa? ? ， 2 lim 210F MPa? ? 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 91160 60 20 00 30 0 8 16 4. 23 10N n at? ? ? ? ? ? ? ? 則 9 812 4 . 2 3 1 0 8 . 4 6 1 05NN u ?? ? ? ? 接觸疲勞壽命系數(shù)： 1 ? ， 2 ? 彎曲疲勞壽命系數(shù)： 121NNYY?? 接觸疲勞安全系數(shù)： min 1HS ? 齒全高 h 分度圓直徑ad 齒根圓直徑 fd 2 h h m m? ? ? ? ? 11 2 2 0aad d h m m? ? ?22 2 5 2d d h m m? ? ? 11 2 1 1ffd d h m m? ? ?22 2 4 3ffd d h m m? ? ? 東北林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 彎曲疲勞安全系數(shù)： min ? ? ，試選 ? 許用接觸應(yīng)力： ? ? 1l i m11m i n 580 1 .1 6 3 81HHNH Z M P aS?? ? ? ? ? ? ? 2 l i m22m i n 560 1 . 0 2 5 9 1 . 61HHNH Z M P aS?? ? ? ? ? 許用彎曲應(yīng)力： ? ? 1l i m11m i n 2 3 0 2 1 3 0 6 . 6 71 . 5F S TFNF Y Y M P aS?? ?? ? ? ? ? ? 2 l i m22m i n 2 1 0 2 1 2 8 01 . 5F S TFNF Y Y M P aS?? ?? ? ? ? 代入式中： ? ? ? ? ? ?2 213 31 224 189 .8 4 955 0 1 1 2HEtH RRZ Z K Td m mu? ???? ? ? ???? ? ??? ????? ? ? ? ? ??? 則 111 4 3 . 3 2 0 0 0 4 . 5 3 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0tdnv m s? ? ??? ? ??? 112 4 0 4 . 5 3 1 . 9 2 /1 0 0 1 0 0zvv m s?? ? ? 經(jīng)查得： 動(dòng)載荷系數(shù) VK = 使用系數(shù) AK = 動(dòng)載荷分布不均勻系數(shù) K? = 齒間載荷分配系數(shù) K? = 則 1. 01 1. 0 1. 02 1. 0 1. 03H A VK K K K K??? ? ? ? ? ? 修正3311 1 . 0 34 3 . 3 3 9 . 11 . 3TttKd d m mK? ? ? ? 模數(shù) 1139 .1 140dm m mz? ? ?，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=1. 基本尺寸計(jì)算： 11 1 4 0 4 0d m z m m? ? ? ? 22 1 4 0 4 0d m z m m? ? ? ? ? ?12 4 0 4 0 4022zza m m m? ?? ? ? 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核： 復(fù)合齒形系數(shù)： 1 ? ， 2 ? ，取 ?? 齒輪彎曲強(qiáng)度： ? ? ? ? ? ?11 1 1222 3 2 2 3 21 4 4 1 . 0 3 9 5 5 0 4 . 1 2 11 0 . 5 1 0 . 8 2 0 2 1 0 . 5 0 . 8 1 5F F S FRR KT Y M P az m u???? ??? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?22 1 21 3 . 82 1 1 94 . 1FSF F FFSY M P aY? ? ?? ? ? ? ? 故齒輪強(qiáng)度滿足要求。 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)表達(dá)式： ? ? 2 1312 1HEt HdZ Z Z KT udu????? ?? ???? （ 41） 其中， d? =， u=2 經(jīng)查得： HZ =， MPa? ， Z? = 轉(zhuǎn) 矩： 661 0 . 29 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 9 5 5 0200PT N m mn? ? ? ? ? ? 材料的接觸疲勞極限應(yīng)力： 1 lim 580H MPa? ? ， 2 lim 560H MPa? ? 材料的接觸疲勞極限應(yīng)力： 1lim 230F MPa? ? ， 2 lim 210F MPa? ? 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 91160 60 20 00 30 0 8 16 4. 23 10N n at? ? ? ? ? ? ? ? 則 9 912 4 . 2 3 1 0 2 . 1 6 1 02NN u ?? ? ? ? 接觸疲勞壽命系數(shù)： 1 ? ， 2 ? 彎曲疲勞壽命系數(shù)： 121NNYY?? 接觸疲勞安全系數(shù)： min 1HS ? 東北林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 彎曲疲勞安全系數(shù)： min ? ? ，試選 ? 許用接觸應(yīng)力： ? ? 1l i m11m i n 580 1 .1 6 3 81HHNH Z M P aS?? ? ? ? ? ? ? 2 l i m22m i n 560 1 . 0 2 5 9 1 . 61HHNH Z M P aS?? ? ? ? ? 許用彎曲應(yīng)力： ? ? 1l i m11m i n 2 3 0 2 1 3 0 6 . 6 71 . 5F S TFNF Y Y M P aS?? ?? ? ? ? ? ? 2 l i m22m i n 2 1 0 2 1 2 8 01 . 5F S TFNF Y Y M P aS?? ?? ? ? ? 代入式中： ? ?2 21 331 2 1 189 .8 2 955 0 2 1 .6 2HEtHdZ Z Z KT ud m mu????? ? ? ? ? ? ???? ? ? ??? ?????? 則 111 4 1 . 3 2 0 0 0 4 . 3 2 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0tdnv m s? ? ??? ? ??? 112 1 6 4 . 3 2 0 . 6 9 /1 0 0 1 0 0zvv m s?? ? ? 經(jīng)查得： 動(dòng)載荷系數(shù) VK = 使用系數(shù) AK = 動(dòng)載荷分布不均勻系數(shù) K? = 齒間載荷分配系數(shù) K? = 則 1. 01 1. 0 1. 02 1. 0 1. 03H A VK K K K K??? ? ? ? ? ? 修正3311 1 . 0 34 1 . 3 3 8 . 11 . 3TttKd d m mK? ? ? ? 模數(shù) 11 mmz? ? ?，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=2. 基本尺寸計(jì)算： 11 2 1 6 3 2d m z m m? ? ? ? 22 2 4 8 9 6d mz mm? ? ? ? ? ?12 1 6 4 8 2 6 422zza m m m? ?? ? ? ? 1 32 d mm?? ? ? ? 取 1 26b mm? ， 2 16b mm? 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核： 復(fù)合齒形系數(shù)： 1 ? ， 2 ? ，取 ?? 齒輪彎曲強(qiáng)度： ? ?11 1 12 3 2 312 2 1 . 0 3 9 5 5 0 4 . 1 0 . 7 1 1 0 . 0 20 . 8 1 6 2F F S Fd KT Y Y M P azm ???? ??? ? ? ? ? ??? ? ?22 1 21 3 . 81 1 0 . 0 2 1 0 1 . 9 74 . 1FSF F FFSY M P aY? ? ?? ? ? ? ? 故齒輪強(qiáng)度滿足要求。 手腕俯仰傳動(dòng)比的分配：總傳動(dòng)比 i總 2 =2，二級(jí)傳動(dòng)，第一級(jí)傳動(dòng)為圓柱齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比 21i =2，第二級(jí)傳動(dòng)為圓錐齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比 22i =1。 9 5 5 .4 / m in22nr????? ? ? 故總傳動(dòng)比： 2021 39。 9 5 5 .4 / m in22nr????? ? ? 故總傳動(dòng)比： 2021 39。 6 3 7 / m in22nr????? ? ? 故總傳動(dòng)比： 2021 39。 技術(shù)參數(shù)詳見(jiàn)表 42。 1 .2 1 .2 2 0 0 2 4 0P P W? ? ? ? 綜合考慮傳動(dòng)損失和摩擦因素對(duì)機(jī)械手的影響，最終選用的電機(jī)功率 400PW?額 。 30176。 30176。 30176。 腕部是連接臂部以及末端執(zhí)行器（手爪）的重要部件，為此安裝在本次設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的最尾端，它的功能是指在三個(gè)自由度分別為臂部，腰部以及手爪的前提下，由手腕來(lái)執(zhí)行末端執(zhí)行器（手爪）在作業(yè)空間的三個(gè)姿態(tài)位置，也就是腕關(guān)節(jié)具有的三個(gè)自由度。 （ 2）手轉(zhuǎn)：使手部繞自身軸線方向回轉(zhuǎn)。所以它應(yīng)該具有相對(duì)獨(dú)立的自由度，以事先機(jī)器人手部行動(dòng)復(fù)雜的動(dòng)作姿態(tài)。 該機(jī)構(gòu)其余各軸計(jì)算方法與上述相圖再次不一一列出，經(jīng)計(jì)算均滿足強(qiáng)度要求。 1 1 4 1 .1 5 3 1 9 0 3 3 8 7 .9a a H a VM M M N m m? ? ? ? ? 計(jì)算軸的轉(zhuǎn)矩 502 2 0 5 5 0 022dT F N m m?? ? ? ? 危險(xiǎn)截面的判斷，易知在 a— a 截面左右的合成彎矩中左側(cè)的合成彎矩相對(duì)較大，所以斷定截面 a— a 左側(cè)為危險(xiǎn)截面，故需要 a— a 左側(cè)滿足強(qiáng)度校核即該軸可以滿足強(qiáng)度的要求。 39。 3 9 .3 5 2 9 1 1 4 1 .1 5aH R HM F l N m m? ? ? ? 在垂直面上 1139。 圖 手腕連接軸具體尺寸 a a 3 底座（ 腰部）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 對(duì)Ⅰ軸的校核計(jì)算： 39。 蝸桿軸轉(zhuǎn)速： 1 1750 minnr? 蝸輪軸轉(zhuǎn)速：2 1750 m in21?? 各軸輸入功率 蝸桿軸輸入功率： 10 8 0 0 0 .9 8 7 6 8zP P W?? ? ? ? 式中 z? —— 制動(dòng)器效率 蝸輪軸軸 輸入功率： 1 7 6 8 0 .9 8 0 .9 9 5 7 4 8 .9abP P W??? ? ? ? ?Ⅱ 式中 a? —— 齒輪嚙合效率 b? —— 角接觸球軸承效率 各軸輸入扭矩 蝸桿軸 輸入扭矩： 11 1 0 .89 5 5 0 9 5 5 0 4 .41750PT N mn? ? ? 蝸輪軸輸入扭矩： 0 . 7 6 89 5 5 0 9 5 5 0 1 6 . 7 64 3 7 . 5PT N mn? ? ?ⅡⅡ Ⅱ 蝸輪軸強(qiáng)度校核 該軸為采用實(shí)心軸，材料選 用 45 號(hào)鋼，查表可知軸的許用剪切應(yīng)力 ? ? 30MPa? ? ，許用應(yīng)力確定的系數(shù)為 C=120. Ⅰ軸已知 輸入扭矩 1T = ，轉(zhuǎn)速 1 1750 minnr? ，輸入功率 1P? 768W 所以軸徑： 33 0 .7 6 81 2 0 9 .1 21750Pd C m mn? ? ? 因該軸為齒輪軸，所以將軸徑適量增加以滿足齒輪嚙合是的強(qiáng)度要求。 東北林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 蝸輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)主軸轉(zhuǎn)速 4n rad s? 。36? ? 蝸輪