【正文】 平鍵連接（動(dòng)連接）校核計(jì)算結(jié)果 傳遞的轉(zhuǎn)矩 T =712200 Nmm 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 由式（ 311）得： ? ? 22 8 8 .3 4ca MTW ?? ???MPa 軸的材料為 40Cr 鋼，查 文獻(xiàn) [12]得 ? ?1?? =110MPa。 由式（ 311）得： ? ? 2211 1 1 3 7 1 . 2eqM M T?? ? ?N 22 )( TMM eq ??? (311) 式中 ? 是考慮彎矩和轉(zhuǎn)矩所產(chǎn)生的應(yīng)力的循環(huán)特性不同而引入的修正系數(shù)， 是彎曲應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力。 3) 作軸的扭矩圖 7122T? Nm 2 2 2 22 2 2 M M? ? ? ? ?Nm 332 1 17 5 1 0 1 1 0 1 0 1 2 6 2 .3 5 7V r VM F R??? ? ? ? ? ? ? ?Nm 332 1 17 5 1 0 7 1 1 0 1 0 9 6 2 .8 0 4H t HM F R??? ? ? ? ? ? ? ?N 2) 作軸的彎矩圖 根據(jù)上述簡(jiǎn)圖，分別計(jì)算軸上的水平面內(nèi)彎矩 HM 、豎直面內(nèi)彎矩 VM 。把主軸簡(jiǎn)化為圖 39a中受集中力作用的鉸支梁。應(yīng)當(dāng)注意，這 樣求出的直徑，只能作為承受扭矩作用的軸段的最小直徑。對(duì)于直徑小于 100mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大 5%~7%；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大10%~15%。 軸的設(shè)計(jì) 軸的設(shè)計(jì) 已知：傳遞扭矩為 7122T? Nmm； T——軸所受的扭矩，單位為 N 作出彎矩圖 根據(jù)上述簡(jiǎn)圖，分別按水平面和垂直平面計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩，并按計(jì)算結(jié)果分別作出平面上彎矩 和垂直面上的彎矩 ； 然后按下式計(jì)算總彎矩并作出 M圖； 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 22HVM M M?? （ 38） 作出扭矩圖 校核軸的強(qiáng)度 已知軸的彎矩和扭矩后，可針對(duì)某些危險(xiǎn)截面作彎扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算。 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算 作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（即力學(xué)模型） 在作計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)，應(yīng)先求出軸上受力零件的載荷（若為空間力系，應(yīng)把空間力分解為圓周力，徑向力和軸向力，然后把它們?nèi)哭D(zhuǎn)化到軸上），并將其分解為水平分力和垂直分力。 應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)軸截面上開有鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱。m ； TW ——軸的抗扭截面系數(shù)，單位為 mm3； n——軸的轉(zhuǎn)速，單位為 r/min； P——軸傳遞的功率，單位為 kW； d——計(jì)算截面處軸的直徑，單位為 mm； ? ?T? ——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為 MPa。 軸的強(qiáng)度計(jì)算 軸的計(jì)算準(zhǔn)則是滿足軸的強(qiáng)度或剛度要求，必要時(shí)還應(yīng)校核軸的振動(dòng)穩(wěn)定性。 (2) 零件的徑向定位 徑向定位的目的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。流動(dòng)軸承的定位軸肩高度必須低于軸承內(nèi)圈端面的高度，以便拆卸軸承。因此，軸肩位多用于軸向力較大的場(chǎng)合。軸肩分為定位軸肩和非定位軸肩兩類。 ２ 、軸上零件的定位 為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸上 零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn)的要求者外，都必須進(jìn)行軸向和周向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。 １ 、擬定軸上零件的裝配方案 擬定軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，它決定著軸的基本形式。由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最長(zhǎng)用的是 45 鋼。對(duì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算，以防止發(fā)生共振而破 壞。這時(shí)只需對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或塑性變形。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 軸的工作能力計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等到方面的計(jì)算。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。因此軸的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 軸的概述 １ 、軸的用途 軸是組成機(jī)器的主要零件之一。 精度等級(jí)公差和表面粗糙 度的確定 考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)式動(dòng)力傳動(dòng)，屬于通用機(jī)械減速器，從GB/T100891988 圓柱蝸桿、渦輪精度中選擇 8 等級(jí)精度，側(cè)隙種類為 f，標(biāo)注為 8f GB/100891988。 驗(yàn)算效率 ( ) t a n / t a n( )rr??? ? ? 已知 r= 9039。 5 4 v zz ?? ? ? (3) 確定齒形系數(shù) FY 根據(jù) 2vz ? , 2 ?? ,查 機(jī)械設(shè)計(jì)教材，從文獻(xiàn) [14]中查 得 ? ? . (4) 確定螺旋角系數(shù) Y? 9 . 11 1 0 . 9 3 51 4 0 1 2 0Y? ?? ? ? ? ? (5) 校核彎曲強(qiáng)度 ? ?2121 . 5 3 1 8 7 9 6 . 7 4 2 . 5 5 2 9 . 3 7 M P a 39。 蝸輪分度圓直徑 22 51 m m 81. 6 m md m z? ? ? ? 蝸輪喉圓直徑 ? ?2 2 22 8 3 .3 m maad d h x m?? ? ? ? 蝸輪齒根圓直徑 ? ?2 2 22 7 6 .1 6 m mfad d h c x m??? ? ? ? ? 渦輪咽喉母圓半徑 221 8 .3 52gar a d m m? ? ? 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 ? ?2121 .5 3F F a FKT YYd d m ?????? (1) 計(jì)算蝸桿導(dǎo)程角 ? 111 . 6 2a r c ta n a r c ta n 9 0 39。 蝸輪和蝸桿主要幾何尺寸計(jì)算 (1)蝸桿 蝸桿 分度圓直徑 1 20mmd? 蝸桿軸向齒距 Pa=π m= = 蝸桿直徑系數(shù) 1 20 m? ? ? 蝸桿齒頂圓直徑 ? ?11 2 2 0 2 1 .6 m m 2 3 .2 m mad d m? ? ? ? ? ? 蝸桿齒根圓直徑 ? ?11 2 .4 2 0 2 .4 1 .6 1 6 .1 6 m mfd d m? ? ? ? ? ? 蝸桿導(dǎo)程角 111a r c ta n a r c ta n 9 0 39。 56 0. 63 35 .2 8F F N FK M P a??? ? ? ? （ 6）計(jì)算中心距 9 2 ()[]EHZZa K T ??? = 取中心距 a=50mm， i=25， 因此 m=，蝸桿分度圓直徑 d1=20mm， 1 a ? 查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖 1118可查得接觸系數(shù) Z? = 因?yàn)?39。則 5 1 25AvK K K K?? ? ? ? ? （ 3）確定彈性影響系數(shù) 12160EZ MPa? （ 4）確定彈性系數(shù) Z? 設(shè)蝸桿分度圓直徑 d1和傳動(dòng)中心距 a 的比值 1 a ? ，因此 Z? = （ 5）確定許用接觸應(yīng)力 []H? 根據(jù)渦輪蝸桿材料為 ZCuSn10P1，金屬模 制造，蝸桿螺旋齒面硬度＞ 45HRC，查得渦輪的基本許用應(yīng)力 []H? =268MPa 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 726 0 6 0 1 5 6 1 9 2 0 0 6 .5 1 0hN n jL? ? ? ? ? ? ? 壽命系數(shù) 78710 0 .7 96 .5 1 0HNK ??? 69710 0 .6 36 .5 1 0FNK ??? 許用應(yīng)力 ? ? ? ? 39。 選擇傳動(dòng)的類型和精度等級(jí) 考慮到傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速低， 選用 漸開線蝸桿（ ZI） ， GB10089～ 88 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 選擇材料 ,確定許用應(yīng)力 蝸桿： 45 號(hào)鋼，要求 表面淬火 ，淬火后的硬度為 硬度 4555HRC， 蝸輪 ： 鑄錫青銅 ZCUSN10P1，金屬模鑄造， 查機(jī)械設(shè)計(jì)第八版，由西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室 編著。）稱為從動(dòng)件的“壓力角”，以 α 表示。 （ 4）近休止階段：α 4=180176。 （ 2）遠(yuǎn)休止階段：α 2=28176。滾子從動(dòng)件在節(jié)線上取圓心，滾子半徑為 rR =15mm，用滾子半徑 rR 作一系列圓，圓族的包絡(luò)線即為凸輪廓線或者稱“工作廓線”；用廓線上的最小半徑 OA 作圓，所作的圓稱為“根圓”。用最小半徑 bR =OA 的圓為“基圓”。bbCC R R R h R? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 解得： R= 1? = bRR? =50+= rR =15mm 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 rR ——滾子半徑，單位為 mm； 最小曲率半徑 1? rR ，所以設(shè)計(jì)的合理。 ( 39。? = 39。 任選 39。 （ 3）凸輪按照順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 OD=82mm。 內(nèi)徑： mmdDD 31 ??? 外經(jīng)： mmdDD 52 ??? 節(jié)距： mm2p? 有效圈數(shù)： n=15mm 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 銷的校核 銷的受力如圖 36： 圖 36 銷的受力圖 材料為 45 號(hào)鋼 F= d=8mm 列平衡方程： F2FS=0 FS=2F ][1M P108 5)10(84 5AF 623S ???? ???? ????? 強(qiáng)度滿足要求。= (N/mm)，載荷作用次數(shù) N=10000 (次 )，載荷類型 NType=Ⅱ類。= (N)，安裝高度 H1=35 (mm)，工作載荷 (要求 ) F239。由于此機(jī)器人鉤爪所承受的載荷不是很大，在滿足最小彈簧力的條件下，選用材料最細(xì)，中徑最大的彈簧，這樣就可以保證壓縮力的前提下設(shè)計(jì)出來(lái)的彈簧圈數(shù)盡可能的多，也就可以保證彈簧在 壓緊時(shí)，最大壓力盡可能的小。 24 m102 .2 5151 .5=S ??? ][ 5 24G 44 ?? ?????拉 所以滿足條件。 ][ 4 ?? ????? ? 爪片的設(shè)計(jì) 一個(gè)滑桿上連接 4 只爪子，一個(gè)滑桿受到 2G N 的力，一個(gè)爪子受到 8G N 的力，一個(gè)爪子上有 3 個(gè)爪片，所以，每個(gè)爪片受到 24G N 的力。 校核滑桿的抗拉強(qiáng)度 當(dāng)機(jī)器人爬垂直墻壁時(shí)，滑桿受到的拉應(yīng)力最大，所以校核該運(yùn)動(dòng)狀態(tài)即可。 4. 截面為圓形時(shí) 32dW 2?? 根據(jù) WM MAXMAX ?? (d) MMAX= N? m (e) W= 692 ????? (f) 根據(jù)（ d）（ e）（ f）得： ][ 6M A X ?? ???? 所以滑桿在最上面的位置也滿足條件。 （ 2）桿 1 運(yùn)動(dòng)到最上面的位置時(shí) L1? 249mm L2? 339mm ? ?0Fy FA1? FB1? 2G ? 0 ? A1M ? 0 FB1(L11? L21) ? 2G L21? 0 FB1? 150211111LL L?? =150 588249? ? FA1? 150? ? 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 如圖（ 3） ? ?0Fy FA1? FS1? 0 FS1? ?S1M ?0 MS1? FA1X1? 0 MS1? X1 如圖（ 4） ? ?0Fy FA1? FB1? 2G ? 0 FB1=? 150? ? ?S2M ?0 MS2? 2G (X2? L11) ? FA1X2? 0 MS2? (FA1? 2G )X2? 2G L1? ? ? 2G L1 MMAX? ? m FMAX? 如圖 34： 圖 34剪力圖、彎矩圖 滑桿的截面為實(shí)心矩形 最大正應(yīng)力 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 ZM A XM A Xm ax I yM ??? 正應(yīng)力不僅與 M 有關(guān)，而且也和截面的形狀和尺寸有關(guān)，實(shí)心與空心也有很大的關(guān)系。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 所以，引用 MAXMAXyMW? WM MAXMAX ?? W抗彎截面系數(shù) 1. 當(dāng)截面為矩形時(shí) 6bhW 2? 截面的高為 h，截面