【正文】 據(jù)軸徑 d 選取軸承號(hào)為 6000 的深溝球軸承，?固定，軸向固定通過(guò)與軸過(guò)盈配合?！　。?）初選軸徑由于軸為傳動(dòng)軸，主要受轉(zhuǎn)距，受很小的彎矩，所以利用根據(jù)按轉(zhuǎn)距計(jì)算軸徑的計(jì)算公式，由參考書(shū) [2]中表 2010 知：對(duì)于實(shí)心軸： d （）3NPA?式中： P…軸的輸出功率 　 N…軸的轉(zhuǎn)速 　 A…與軸材料及其相應(yīng)的許用扭剪應(yīng)力有關(guān)的設(shè)計(jì)系數(shù)，選取 A=1058（由參考書(shū) [2]表 2011 查得） ，計(jì)算得：d 。同時(shí)為了增大摩擦力，適當(dāng)增大其高度（15mm）及直徑（5mm） ，加工好之后再在導(dǎo)向輪外面纏上一層工業(yè)橡膠。機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）因此選擇了圓弧齒同步帶（HTD）,它能在低速下傳遞較大功率，預(yù)緊力小，結(jié)構(gòu)緊湊，而且它的耐磨性好，工作時(shí)噪音小，不需要潤(rùn)滑，可用于有粉塵的惡劣環(huán)境，已在食品、汽車(chē)、紡織、制藥、印刷、造紙等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。雖然輕型 V 帶系列，尺寸小，傳動(dòng)功率大，但是它適合傳動(dòng)中高速轉(zhuǎn)速，即小帶輪轉(zhuǎn)速在 100—5000r/min 之間。電動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)和尺寸如表 31：機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）表 31 電機(jī)性能參數(shù)輸出功率 P 電壓 U 頻率 f 電流 I 輸出轉(zhuǎn)速 N 允許負(fù)載 T6W 220V 50Hz 50r/min 圖 34 機(jī)器人在管道中前進(jìn)示意圖 傳動(dòng)帶的選擇 傳動(dòng)方案的確定由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)與導(dǎo)向輪是遠(yuǎn)距離傳動(dòng)，所以采用傳動(dòng)帶，并且?guī)鲃?dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖吸振，且造價(jià)低廉，不需要潤(rùn)滑，維護(hù)容易等特點(diǎn)。在此選用小型交流減速電機(jī)，因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)緊湊，體積小，價(jià)格低，且購(gòu)買(mǎi)方便。這樣完全可以旨在導(dǎo)向輪的輔助作用下即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。但考慮到這樣會(huì)使結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，同時(shí)增加車(chē)重，會(huì)帶來(lái)一系列的問(wèn)題。其左轉(zhuǎn)的原理相同。清掃工程中，兩導(dǎo)向輪分別以大小相同，方向相反的速度旋轉(zhuǎn)（其中左導(dǎo)向輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，右導(dǎo)向輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)） ，其旋轉(zhuǎn)速度比機(jī)器人前進(jìn)速度略大（如圖 34） 。 導(dǎo)向輪系統(tǒng) 導(dǎo)向輪系統(tǒng)原理 為控制機(jī)器人在管道中前進(jìn)方向，在機(jī)器人前方左右兩端各安裝一個(gè)導(dǎo)向輪。4）軸承的選擇 由于滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承相比，具有①摩擦阻力矩較??；②徑向有隙較小、運(yùn)轉(zhuǎn)精度較高；③結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，而軸承主要須傳遞徑向載荷，所以選用應(yīng)用廣泛的深溝球軸承。故經(jīng)校核該設(shè)計(jì)可用。mm? T 軸所受的扭矩，單位為 N24????ca通常由彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力 是對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力，而由扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力則常不是對(duì)稱(chēng)循環(huán)便應(yīng)力?！　?）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)截面做彎矩合成強(qiáng)度校核計(jì)算。機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖 32 齒輪軸　　（4）按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度　　1）計(jì)算各力的大小　　由估算的車(chē)的重量和阻力得　　 , , 。35???201??　　根據(jù)參考書(shū) [1]表（153）取 A0?　　則 ).1/94.(1)/( 330min??TAd　　又軸端安裝車(chē)輪需用鍵槽應(yīng)擴(kuò)大 7%8%　　故 ）=，圓正為 8mm。mbKtA ???089537?　　通過(guò)以上方案設(shè)計(jì)初選車(chē)輪直徑 d=110mm，第二級(jí)齒輪轉(zhuǎn)速 N =，傳動(dòng)比2u=。 ???Zu 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿(mǎn)足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿(mǎn)足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。由參考書(shū) [1]表 103 查得/10/atKFbNm?HaF由參考書(shū) [1]表 102 查得使用系數(shù) ?由參考書(shū) [1]表 104 查得 7 級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)： ().Hdd????????將數(shù)據(jù)代入后得： .4HK?由參考書(shū) [1]圖 1013 查得 ??.3684AVH???⑥按實(shí)際載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑由參考書(shū) [1]式（1010a）得： =30 =131(/)tdKt?13.()機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）⑦計(jì)算模數(shù) m 1/??(3)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)：由參考書(shū) [1]式（105）得彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式： （）??132()FaSdYKTz???式中：m....代表齒輪模數(shù)　　　k....代表載荷系數(shù)　　 …小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩1T　　　 …齒寬系數(shù)d?1)確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值①由參考書(shū) [1]圖 1020c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 1590FEMPa??大齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限 2FE②由參考書(shū) [1]圖 1018 查得彎曲疲勞壽命系數(shù)： ??③計(jì)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(shū) [1]式 1012 得??1/????283K?④計(jì)算載荷系數(shù) K ?????⑤查得齒形系數(shù)由參考書(shū) [1]表 105 查得： ⑥查得應(yīng)力校正系數(shù)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）由參考書(shū) [1]表 105 查得： ?⑦計(jì)算大小齒輪的 并加以比較??Fa???????　　可知小齒輪的數(shù)值大。2limH?1limH?2limH?⑥由參考書(shū) [1]式 1013 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ， 160hnjLN?1/Nu?　　 ， 。H?1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值①試選載荷系數(shù) ?②計(jì)算小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩 ???A③由參考書(shū) [1]表 107 選取齒寬系數(shù) d?④由參考書(shū) [1]表 106 查德材料的彈性影響系數(shù) 2⑤由參考書(shū) [1]圖 1021d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ，大齒輪1limH?的接觸疲勞強(qiáng)度極限 。初選減速交流電機(jī)，型號(hào)：70YN152 的減速單相電容可逆電動(dòng)機(jī)，生產(chǎn)廠(chǎng)家江蘇無(wú)錫紅湖電機(jī)有限公司。大體估計(jì)總重為 15kg。機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖 22 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖圖 23 導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)圖機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第三章 行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)器人驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如圖 22）所示，根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求機(jī)器人在管道中的前進(jìn)速度為 4—12m/min，即速度在 —。綜合考慮這兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，我決定采用方案二。清掃管道之前，調(diào)整兩個(gè)導(dǎo)向輪之間的橫向距離比管道寬度略窄，以大小相同方向相反的轉(zhuǎn)速與機(jī)器人驅(qū)動(dòng)輪同時(shí)啟停，導(dǎo)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)線(xiàn)速度比驅(qū)動(dòng)輪線(xiàn)速度略大，當(dāng)某一導(dǎo)向輪碰到管壁時(shí)，導(dǎo)向輪的切向力和電機(jī)的牽引力的合力會(huì)迫使機(jī)器人轉(zhuǎn)向，從而保證機(jī)器人始終運(yùn)行在管道的中央并能完成自動(dòng)轉(zhuǎn)向。 整體方案選擇 本次設(shè)計(jì)的主要難題是機(jī)器人的前進(jìn)后退及轉(zhuǎn)向控制，為此兩個(gè)比較成熟的方案：方案一：雙電機(jī)各驅(qū)動(dòng)機(jī)器人兩個(gè)前輪，工作人員通過(guò)攝像頭觀(guān)察機(jī)器人在管道中的運(yùn)行情況，適時(shí)調(diào)整兩電機(jī)的速度，對(duì)機(jī)器人進(jìn)項(xiàng)轉(zhuǎn)向控制。 （工藝性原則）：機(jī)器人是一種高精度、高集成度的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，良好的加工和裝配工藝性是設(shè)計(jì)時(shí)要體現(xiàn)的重要原則之一。一般來(lái)說(shuō)，元器件的可靠性應(yīng)高于部件的可靠性，而部件的可靠性應(yīng)高于整機(jī)的可靠性。 （剛度設(shè)計(jì)的原則）：機(jī)器人設(shè)計(jì)中，剛度是比強(qiáng)度更重要的問(wèn)題，要使剛度最大，必須恰當(dāng)?shù)剡x擇桿件剖面形狀和尺寸，提高支承剛度和接觸剛度，合理地安排作用在臂桿上的力和力矩，盡量減少桿件的彎曲變形。（尺度規(guī)劃優(yōu)化原則） ：當(dāng)設(shè)計(jì)要求滿(mǎn)足一定工作空間要求時(shí)，通過(guò)尺度優(yōu)化以選定最小的臂桿尺寸，這將有利于機(jī)器人剛度的提高，使運(yùn)動(dòng)慣量進(jìn)一步降低。 機(jī)器人設(shè)計(jì)原則（最小運(yùn)動(dòng)慣量原則）：由于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)部件多，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)經(jīng)常改變，必然產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，采用最小運(yùn)動(dòng)慣量原則，可增加機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，提高機(jī)器人動(dòng)力學(xué)特性。目前全國(guó)共有上百萬(wàn)臺(tái)中央空調(diào)亟待清洗保養(yǎng),空調(diào)清洗行業(yè)正在悄悄興起。清潔過(guò)程中，通過(guò)監(jiān)視系統(tǒng)可以方便的對(duì)清掃情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)清掃效果不理想時(shí)可以操縱機(jī)器人后退再清掃一次。不銹鋼刷適用于鈦合金管道和銅鎳合金管道。尼龍刷適用于所有材質(zhì)的管道,不會(huì)對(duì)管道壁造成損傷。在清掃過(guò)程中,利用氣動(dòng)馬達(dá)吹出的高壓空氣將掃落的灰塵吹向前方,便于抽風(fēng)機(jī)抽出。清潔工作主要由旋轉(zhuǎn)刷系統(tǒng)完成，旋轉(zhuǎn)刷裝置是機(jī)器人清掃系統(tǒng)的核心工作部件機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）之一，旋轉(zhuǎn)刷由氣動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng),與氣動(dòng)馬達(dá)相連的刷桿采用伸縮式結(jié)構(gòu),可以進(jìn)行長(zhǎng)度調(diào)節(jié)。如左邊的導(dǎo)向輪碰到管道的左壁，則導(dǎo)向輪的切向摩擦力F向機(jī)器人中心偏移，簡(jiǎn)化成牽引力F，及順時(shí)針的扭矩M，迫使機(jī)器人右轉(zhuǎn)。在清掃之前，通過(guò)調(diào)整支撐臂上的螺釘來(lái)調(diào)節(jié)兩個(gè)導(dǎo)向輪（