【正文】 式（ ） 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 112dTFt? 式（ ） ??costanFtFr ? 式（ ） 以上三個(gè)公式講述了斜齒圓柱齒輪 三個(gè) 分力之間的關(guān)系， 可以根據(jù)斜齒圓柱齒輪三個(gè)分力之間的關(guān)系，對齒輪進(jìn)行校核。對齒輪的強(qiáng)度校核，可以根據(jù)以下的公式進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和判斷直齒輪是否符合傳動(dòng)條件。 斜齒輪的 強(qiáng)度校核 斜齒圓柱 齒輪 傳動(dòng)時(shí)， 斜齒輪的強(qiáng) 度校核也與直齒輪傳動(dòng)相似，它的強(qiáng)度與斜齒輪傳動(dòng)時(shí)的載荷和磨損情況有關(guān)。 ? ? ? ? FfaFadadPfaFaaFYYmZKTmdKTYYYmbd KT ???? ???? 321121111 222 式（ ） 根據(jù)上式計(jì)算可以得出 ? ?3 21 31 c o s2 PfaFaFda YYYZKTm ?? ?? 式（ ） 以上是斜齒圓柱齒輪的強(qiáng)度校核計(jì)算公式，可以根據(jù)上面兩個(gè)公式來判斷斜齒輪的設(shè)計(jì)強(qiáng)度是否符合斜齒輪傳動(dòng)時(shí)的強(qiáng)度要求。所以一定要保證齒輪有一定量的疲勞磨損強(qiáng)度空間，保證齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 齒輪齒面的接觸強(qiáng)度計(jì)算公式 ? ?HHKH ubd uKTZZ ?? ??? 21)1(2 式（ ） 根據(jù)上式的公式計(jì)算出 ? ?3 211 )(12 HHKd ZZuuKTd ?? ???? 式（ ） ? ?3 12 1)()1( dH HK KTuuZZua ?? ????? 式（ ） 斜齒輪齒面的疲勞強(qiáng)度計(jì)算 在斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)中，也與直齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)的情況類似， 需要存在一定的疲勞磨損空間，以保證齒輪在一定的磨損量時(shí)還可以保證齒輪的傳動(dòng)性能，這樣就需要對齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。 ? ?HPHKH ubd uKTZZZ ?? ??? 21)1(2 式（ ） 對上式進(jìn)行計(jì)算得出 ? ?3 211 )(12 HHKd ZZZuuKTd ?? ????? 式（ ） ? ?3 12 1)2()1( dHHK KTuuZZZua ?? ? ????? 式（ ） 齒輪傳動(dòng)時(shí)的許用應(yīng)力 齒輪在傳動(dòng)過程中，齒輪的失效形式主要有輪齒折斷、齒面磨損、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合和塑性變形等。所以，在計(jì)算許用應(yīng)力時(shí)，一般考慮接觸疲勞許用應(yīng)力和彎曲疲勞許用應(yīng)力。 接觸疲勞許用應(yīng)力的計(jì)算公 式 ? ? NNNH ZS m inm in?? ? 式（ ） 彎曲疲勞許用應(yīng)力的計(jì)算公式 ? ? SNFFF YYS m inm in?? ? 式（ ） 蝸桿傳動(dòng)時(shí)參數(shù)計(jì)算和強(qiáng)度校核 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 14 蝸桿傳動(dòng)可以看做為一個(gè)特殊的齒輪傳動(dòng)，它的傳動(dòng)比比齒輪傳動(dòng)時(shí)的要大得多，而且蝸桿傳動(dòng)時(shí)的傳動(dòng)平穩(wěn)性比齒輪傳動(dòng)時(shí)差得多，產(chǎn)生嚴(yán)重的噪音。下面對蝸桿傳動(dòng)時(shí)的參數(shù)計(jì)算和強(qiáng) 度校核進(jìn)行重點(diǎn)分析。因此，對蝸輪傳動(dòng)時(shí)對蝸輪的基本尺寸要進(jìn)行 標(biāo)準(zhǔn)化處理。為了限制蝸輪滾刀的數(shù)目和滾刀的標(biāo)準(zhǔn)化，對蝸桿進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算 。 qmd ??1 式（ ） 3） 蝸桿頭數(shù)的設(shè)計(jì) 我國對于蝸桿頭數(shù)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了規(guī)定，常用的蝸桿頭數(shù)為 6。 4） 導(dǎo)程角 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 蝸桿傳動(dòng)時(shí)的導(dǎo)程角的計(jì)算，可以根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算 qzd mzdPzdP az 111111tan ???? ??? 式（ ） 5） 傳動(dòng)比和齒數(shù)比 傳動(dòng)比和齒數(shù)比的計(jì)算公式可以根據(jù)以下公式計(jì)算 21nni? 式（ ） 12zzu? 式（ ） 在蝸桿為主動(dòng)時(shí) uzznni ??? 1221 式（ ） 6） 蝸輪齒數(shù) 為了避免用蝸輪滾刀切制 蝸輪時(shí)產(chǎn)生根切現(xiàn)象，理論上要保證 17?z ,但是當(dāng) z26 時(shí)，將影響蝸輪傳動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性，當(dāng) z30 時(shí)，可以始終保持兩對以上的齒嚙合，所以規(guī)定 z要大于 28。如下： 計(jì)算蝸桿傳動(dòng)時(shí) 中心距 2 2 221 mxdda ??? 式（ ） 蝸輪變?yōu)橄禂?shù) mddmax 2 212 ??? 式（ ） 蝸桿分度圓直徑 mqd ?1 式（ ） 漸開線蝸桿基圓直徑 bbbmzdd ?? ? tantantan 111 ?? 式（ ） 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 普通圓柱蝸桿的傳動(dòng)承載能力計(jì)算 1）蝸桿傳動(dòng)的失效形式 與齒輪傳動(dòng)時(shí)相類似，蝸桿傳動(dòng)時(shí)有自己特定的失效形式。由于材料和結(jié)構(gòu)上的原因，蝸桿的螺旋齒部分的強(qiáng)度高于蝸輪齒輪的強(qiáng)度，所以失效形式主要發(fā)生在蝸輪輪齒上。因此，蝸桿傳動(dòng)時(shí)的承載能力往往受到抗膠合能力的限制。所以在蝸輪和蝸桿的設(shè)計(jì)制造中，對材料進(jìn)行淬火滲碳來提高表面硬度，增加耐磨性。 2）蝸桿傳動(dòng)時(shí)的受力分析 蝸桿傳動(dòng)時(shí)的受力分析與斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)相類似。 圖 3— 3為 蝸桿傳動(dòng)的受力分析 上圖所示的是優(yōu)選蝸桿為主動(dòng)件，蝸桿螺旋面上的受力分析。 Fn 可以分解為三個(gè)相互垂直的分力，分畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 別為圓周力、徑向力、軸向力。因?yàn)檩S向力的方向是由螺旋線的旋向和蝸桿的轉(zhuǎn)向來決定的。如果蝸桿的旋向?yàn)樽笮瑒t蝸桿齒的左側(cè)為工作面，故此時(shí)的蝸桿軸向力指向右側(cè)。 對各力的大小可以按照下列各式計(jì)算，各力的單位均為 N。即 EnH ZLKF ??? ?? 0 式（ ） 式中 nF —— 表示嚙合齒面上的法向載荷 0L —— 表示接觸線總長 K —— 表示載荷系數(shù) EZ —— 表示材料的彈性影響系數(shù) 將上式的公式進(jìn)行換算化簡，得到蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式為 ? ?HH Zmd KT ?? ?? 22212480 式（ ） 式中 K—— 表示載荷系數(shù)， vA KKKK ?? 。 2）蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 蝸輪輪齒因彎曲強(qiáng)度 不足而失效的情況，多是發(fā)生在蝸輪齒數(shù)較多或開始傳動(dòng)中。下面介紹蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式 ????? YYYYmdb KTYYYYmbKF SaFanSaFantFY 2222 2222 2 2?? 式（ ） 上式中 b2—— 表示 蝸輪輪齒弧長 nm —— 表示 法面模數(shù) 2SaY —— 表示 齒根應(yīng)力矯 正系數(shù) ?Y —— 表示 彎曲疲勞強(qiáng)度的重合度系數(shù) ?Y —— 表示 螺旋角影響系數(shù) 將上式化簡得到蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式，即 ? ?FFaF YYmdd KT ?? ? ?? 221 式（ ） 式中 F? —— 表示 蝸輪齒根彎曲應(yīng)力 2FaY —— 表示 蝸輪齒形系數(shù)，可以由蝸輪的當(dāng)量齒 數(shù)和蝸輪的變形系數(shù)查表得出 ? ?F? —— 表示 蝸輪的許用彎曲應(yīng)力 這一部分是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，是本次設(shè)計(jì)是否合理和整體結(jié)構(gòu)是否合理的關(guān)鍵。 在本次設(shè)計(jì)過程中，就需要通過計(jì)算來判斷機(jī)器人零件設(shè)計(jì)的是否合理，零件的設(shè)計(jì)方法是否符合國家的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，是否符合零件的使用條件和使用氛圍。機(jī)器人的控制電路主要是服務(wù)于機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，所以機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與機(jī)器人控制電路的設(shè)計(jì)息息相關(guān)，對機(jī)器人控制電路的設(shè)計(jì)有著至關(guān)重要的作用。這是因?yàn)殡姎饪刂萍夹g(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，在我國的這種控制技術(shù)已經(jīng)十分完善。對于無線編程控制系統(tǒng)來說，這 樣的控制技術(shù)使得對機(jī)器人的控制更加完善， 更加趨向于自動(dòng)化。所以對于我們這一次的控制電路的設(shè)計(jì)，主要采用控制開關(guān)、變阻器等控制元件，利用他們的組合來組成機(jī)器人的控制電路。這種設(shè)計(jì)方案有許多的優(yōu)點(diǎn)，途中的每一個(gè)電動(dòng)機(jī)都可以單獨(dú)的行動(dòng)，任何一個(gè)電動(dòng)機(jī)停止工作，并不影響整個(gè)電路的正常工作，保證了整個(gè)電路的獨(dú)立性和完整性 ，這是本次設(shè)計(jì)的第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。這種開關(guān)的主要作用是為了避免電機(jī)的同時(shí)供電，采用這樣的開關(guān)，就只能是一種供電狀態(tài)，或者是正向電流提供電動(dòng)機(jī)的電流輸送，或者是反向電流提供電動(dòng)機(jī)的電流輸送。 圖 指示電路的控制電路 上圖所示的為在原來的基礎(chǔ)上又加了指示器，唯一 的改變是在電動(dòng)機(jī)上并聯(lián)了發(fā)光二極管，主要是利用二極管的單向?qū)щ娦院桶l(fā)光二極管的發(fā)光作用，來判斷電動(dòng)機(jī)的電流方向。 電路開關(guān)的選用 對于整個(gè)電路控制設(shè)計(jì)來說，電路開關(guān)的設(shè)計(jì)顯得不是那么重要，只是對整個(gè)電路的電流方向和通斷進(jìn)行控制。有時(shí)一個(gè)電路開關(guān)的選擇錯(cuò)誤，可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的癱瘓，或者導(dǎo)致整個(gè)機(jī)器人因電流的原因而燒壞，更有甚者會(huì)危及我們的生命健康。 對于一個(gè)電路開關(guān)的選用，一定要根據(jù)開關(guān)自身的特性來選擇。另外在電路開關(guān)的選擇中，還要考慮 開關(guān)的安裝性。所以，實(shí)際的電路開關(guān) 在設(shè) 計(jì)中藥考慮多方面的因素。 控制器的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 在機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，控制器的設(shè)計(jì)也是整體設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分。所以在繼電器的設(shè)計(jì)中，也要根據(jù)實(shí)際情況具體的選擇出于設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)的控制器。對于繼電器的選擇也可以根據(jù)相似的選擇依據(jù)來原則繼電器的種類。在這次設(shè)計(jì)過程中，主要解決了一下的幾個(gè)問題，并到了一定的成果。因?yàn)檫@次是第一次設(shè)計(jì)關(guān)于機(jī)器人行業(yè)的有關(guān)設(shè)計(jì)，所以 本次設(shè)計(jì)就盡量回避我國設(shè)計(jì)上的弱點(diǎn)，為更好地設(shè)計(jì)出完美的產(chǎn)品做提前的準(zhǔn)備。 考慮到以往機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，選擇出履帶式的行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。 在對機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)上的分析計(jì)算時(shí)，我參考了學(xué)校里發(fā)的西北工業(yè)大學(xué)編著的機(jī)械設(shè)計(jì)書，借鑒了書本 中第十章 齒輪傳動(dòng) 、 第 十一章 蝸桿傳動(dòng) 的 內(nèi)容。另外，在參考機(jī)械設(shè)計(jì)課本時(shí)，有另外復(fù)習(xí)了一遍機(jī)械設(shè)計(jì)，將里面的知識(shí) 又得到了進(jìn)一步的深入研究 ，對以前一些不太了解或者理解不清楚的內(nèi)容又有了進(jìn)一步的理解 。這是在 本次設(shè)計(jì)中的有一個(gè)收獲。對于機(jī)器人的控制設(shè)計(jì)一般是采用無線編程控制。 通過這次的設(shè)計(jì)研究，我對于機(jī)器人行業(yè)有了新的認(rèn)識(shí)，對于機(jī)器人的設(shè)計(jì)不再是那么的無知無畏，將機(jī)器人看做是一個(gè)很神奇的東西，在理論上了解了機(jī)器人的設(shè)計(jì)理論和思路，可以說對于機(jī)器人的了解有了一個(gè)從無到有的突破。我國對于機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展起步就比其他國家晚了十幾年，而且我國機(jī)械行業(yè)的發(fā)展也不完善，這些原因?qū)е铝宋覈鴻C(jī)器人行業(yè)的發(fā)展還有許多的問題需要我們來解決 ，以上的因素決定著我國機(jī)器人的發(fā)展需要現(xiàn)代大學(xué)生付出更多的努力，需要我們更加深入的了解機(jī)械行業(yè)。 機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展 具有很大的發(fā)展?jié)摿?，我們現(xiàn)在所取得的研究成果知識(shí)機(jī)器人發(fā)展初期的研究成果，機(jī)器人行業(yè)的未來發(fā)展存在許多的發(fā)展方向，例如將機(jī)器人發(fā)展到智能感應(yīng)階段 ， 就好像人的大腦一樣，對事物有自己的感應(yīng) 。這也是機(jī)器人未來的發(fā)展方向之一。 Solidworks2020 實(shí)踐教程 淮陰：淮陰工學(xué)院， 2020 [2] 葉偉昌。機(jī)械設(shè)計(jì) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [4] 成大先。機(jī)械制圖（第二版） 北京：中國建材工業(yè)出版社， 2020 [6] 朱敬，孫明，邵謙謙。電子工業(yè)出版社， 2020 [7] 董玉平。機(jī)械工程材料手冊。機(jī)械制造工藝學(xué)。機(jī)械加工工藝基礎(chǔ) 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2020 [11] 張福潤，徐鴻本，劉