六自由度機器人設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文-文庫吧資料
2024-12-07 10:29本頁面
【正文】 3 計算當(dāng)量齒數(shù) 4 查取齒形系數(shù) 由齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù) 表查得 。 由接觸強度計算用的齒向載荷分布 系數(shù)表 ,查得 ,由彎曲強度計算的齒向載荷分布系數(shù)圖 ,查得 。 (10).計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%,安全系 S1,由下式得 [] MPa [] MPa 則取 []H[] +[]/ Mpa ,由計算公式 (321)得 ≥ mm m/s mm mm 已知使用系數(shù)。 (8).計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) (9).由接觸疲勞壽命系數(shù)圖表 ,查得 。 (6).由材料的彈性影響系數(shù)表 ,查得 。 (2).由區(qū)域系數(shù) 分布圖 ,選取區(qū)域系數(shù) 。初選螺旋角。 選小齒輪齒數(shù) Z124,大齒輪齒數(shù) 。 選用精度等級。 第三級的傳動條件 :電動機的功率為 ,傳動比 ,設(shè)計計算如下 : 、精度等級、材料及齒 數(shù) 考慮減速設(shè)計的要求 ,故大、小齒輪都選用硬齒面。 大小齒輪的分度圓直徑 mm mm 4 計算齒輪寬度 mm 圓整后取 B235 mm。 (8) 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) ,由下式得 MPa (9) 計算大、小齒輪的 并加以比較 小齒輪的數(shù)值大。 齒輪的彎曲疲勞強度極限圖 ,查得 Mpa。 (3) 計算當(dāng)量齒數(shù) 取齒形系數(shù) 由齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù) 表查得 。 由接觸強度計算用的齒向載荷分布系數(shù)表 ,查得 ,由彎曲強度計算的齒向載荷分布系數(shù)圖 ,查得 。 取失效概率為 1%,安全系 S1,由下式得 [] MPa [] MPa 則 取 []H[]+[]/ Mpa ,由計算公式得 ≥ mm m/s mm mm 已知使用系數(shù)。 ,查得 。 ,查得 。 (2).由區(qū)域系數(shù)分布圖 ,選取區(qū)域系數(shù) 。 由設(shè)計計算公式 (321)進(jìn)行計算。 選取螺旋角。 因采用表面淬火 ,輪齒的變形不大 ,不需磨削 ,故初選 7級精度 GB1009588。由查表常用齒輪材料及其機 械特性 表選得大、小齒輪的材料均為 40Cr,并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火 ,齒面硬度為 48~55HRC。B170 mm。 計算中心距 a mm 將中心距圓整為 mm 按 圓整后的中心距修正螺旋角 因值改變不大 ,故參數(shù)等不必修正。 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) ,由下式得 MPa 9 計算大、小齒輪的 并加以比較 小齒輪的數(shù)值大。 由齒輪的彎曲疲勞強度極限圖 ,查得 Mpa。 計算當(dāng)量齒數(shù) 查取齒形系數(shù) 由齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù) 表查得 。 由接觸強度計算用的齒向載荷分布系數(shù)表 ,查得 ,由彎曲強度計算的齒向載荷分布系數(shù)圖 , 查得 。 算圓周速度 m/s mm mm (5)計算載荷系數(shù) 已知使用系數(shù)。 。 勞強度圖表 ,按齒面硬度中間值 52HRC 查 得大、小的接觸疲勞強度極限 Mpa。 (3).由標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒傳動的端面重合度圖表 ,查得 , ,則 (4).計小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩 N (5).由下表 321(圓柱齒輪齒寬系數(shù) ?d 表 ) 裝置狀況 兩支承相對小齒輪作對稱布置 兩支承相對小齒輪作對稱布 小齒輪作懸臂布置 ?d ~(~) ~(~) ~ 選取齒寬系數(shù) ?。 由設(shè)計計算公式進(jìn)行計算 ,即 ≥ mm (421) 確定公式內(nèi)的各計算值 (1).試選。 選取螺旋角。 因采用表面淬火 ,輪齒的變形不大 ,不需磨削 ,故初選 7級精度 GB1009588。由查表常用齒輪材料及其機械特性表選得大、小齒輪的材料均為 40Cr,并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火 ,齒面硬度為 48~55HRC。 一 、傳動比的分配 :已知斜齒輪的傳動比 u≤ 6,再根據(jù)傳動減速時前面降得慢 ,而后面降得快的原則 ,三級降速的傳動比分配如下 : 二 、各級的傳動設(shè)計 第一級斜齒輪的傳動設(shè)計計算 :已知電動機的功率 P3KW,n1000r/min,傳動比 ,則 、精度等級、材料及齒數(shù) 按照傳動方案的設(shè)計要求 ,選用斜齒圓柱齒輪傳動。 第二軸的電動機的選擇 根據(jù)設(shè)計方案可知 ,第三軸的所有重量都是第二軸的負(fù)荷 ,所以說 ,第二軸的轉(zhuǎn)動慣量也是很大的 ,必須計算各零部件的轉(zhuǎn)動慣量 ,計算出最終動力源軸上所需要的最大的轉(zhuǎn)動慣量 ,再根據(jù)動力源軸上的轉(zhuǎn)動慣量進(jìn)行選擇電動機。 3 設(shè)計計算 電動機的選擇 第一軸的電動機的選擇 根據(jù)設(shè)計方案可知 ,第二軸、第三軸的所有重量都是第一軸的負(fù)荷 ,所以說 ,第一軸的轉(zhuǎn)動慣量是很大的 ,必須計算各零部件的轉(zhuǎn)動慣量 ,計算出最終動力源軸上所需要的最大的轉(zhuǎn)動慣量 ,再根據(jù)動力源軸上的轉(zhuǎn)動慣量進(jìn)行選擇電動機。 總上所述 ,選擇方案一為最佳 。2)重合度大 ,傳動平穩(wěn) 。要實現(xiàn)設(shè)計要求 ,如采用圓柱直齒輪傳動則需要四級傳動 ,而采用斜齒輪則需要三級就可以 ,并且知道在相同的條件下 ,采用斜齒輪傳動比圓柱齒輪傳動 ,在結(jié)構(gòu)上尺寸要小得多 ,由此可知 ,采用斜齒輪傳動。3)由于蝸桿蝸輪嚙合輪齒間相對滑動速度大 ,使得摩擦損耗大 ,因而傳動效率較低。2)傳動比也較大 ,結(jié)構(gòu)比較緊湊。然后估算各軸的傳動比 ,初選轉(zhuǎn)速為 1500r/min 的原動機 ,則u11500/15100, u21500/2075。蝸桿蝸輪傳動 ,5≤ u≤ 70,常用 15≤ u≤ 50。當(dāng)然 ,參照以上的傳動結(jié)構(gòu)分析 ,現(xiàn)擬定如下三種傳動方案 : 方案一 :第一軸 :齒輪傳動 (直齒或斜齒 ) 第二軸、第三軸 :齒輪傳動 (直齒或斜齒 ) 方案二 :第一軸 :蝸桿蝸輪傳動 第二軸、第三軸 :蝸桿蝸輪傳動 方案三 :第一軸 :蝸桿蝸輪傳動 第 二軸、第三軸 :齒輪傳動 (直齒或斜齒 ) 方案比較論證 首先 ,已知各種傳動的傳動比 u:直齒圓柱齒輪傳動 ,u≤ 4。 傳動方案的確定 根據(jù)工業(yè)機器人的總體結(jié)構(gòu)分析可知 ,工業(yè)機器人的三軸的傳動結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜。由電動機上的一個齒輪和第三臂上的一個大齒輪內(nèi)嚙合 ,電動機帶動小齒輪 ,小齒輪帶動第三臂上的大齒輪使得 第三臂整個做上下擺動。 第三軸的結(jié)構(gòu)第三軸的結(jié)構(gòu)圖 (圖 23): 圖 23 第三軸 ,該手臂實現(xiàn)工業(yè)機器人的上下擺動 ,整個系統(tǒng)由伺服電動機驅(qū)動。為了實現(xiàn)傳動的設(shè)計要求以及結(jié) 構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計要求 ,整個減速系統(tǒng)采用了一級齒輪傳動。然而 ,與一般情況不同的是 ,第三級斜齒輪直接固定在機座上 ,從而使其它的 (上級的斜齒輪 )傳動機構(gòu)繞著它轉(zhuǎn)動 ,且電動機又固定在大臂上 ,所以導(dǎo)致大臂帶著電動機、減速箱一起作回轉(zhuǎn)運動。 第一軸 (大臂 )的結(jié)構(gòu) 大臂的結(jié)構(gòu)圖 (圖 21)及其傳動原理簡圖 (圖 21): 圖 21 圖 22 第一臂 ,也即大臂 ,該手臂實現(xiàn)工業(yè)機器人的回轉(zhuǎn)運動 ,
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