管道除塵機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)[帶圖紙]

1、<p><b>　　編號(hào)</b></p><p><b>　　無(wú)錫太湖學(xué)院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題目：管道除塵機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)</p>

2、;<p>　　學(xué) 號(hào)： 　　　　　　　</p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： 　職稱：副教授）</p><p>　?。毞Q： ）</p><p>　　2013年5月25日</p><p>　　無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）<

3、/p><p><b>　　誠(chéng) 信 承 諾 書(shū)</b></p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 管道除塵機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。<

4、/p><p>　　班 級(jí)： 機(jī)械97 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： 0923825 </p><p>　　作者姓名： </p><p>　　2013 年 5 月 25 日</p><p><b>　　摘 要</b></p>&

5、lt;p>　　基于利用行星磨頭清洗技術(shù)對(duì)管道進(jìn)行清洗的目的，在總結(jié)現(xiàn)有的管道機(jī)器人設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，論文首先對(duì)管道清洗機(jī)器人行走部分進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，經(jīng)分析比較后確定了新型管道清洗機(jī)器人行走的較佳設(shè)計(jì)方案，并據(jù)此方案對(duì)機(jī)器人作了行走部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);對(duì)機(jī)器人的行走特性進(jìn)行了研究，提出了使機(jī)器人在管道內(nèi)能夠保持穩(wěn)定運(yùn)行的方法.通過(guò)對(duì)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和機(jī)器人在直管道內(nèi)運(yùn)動(dòng)情況的思考研究，進(jìn)一步驗(yàn)證了設(shè)計(jì)思想的可行性。<

6、;/p><p>　　最后，研究了管道清洗機(jī)器人行走系統(tǒng)的安全性能，給出了在高壓情況下保證行走系統(tǒng)安全的基本方案，為管道清洗機(jī)器人系統(tǒng)的實(shí)用化提供可靠的依據(jù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 管道機(jī)器人；安全防護(hù) ；行走</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Based on the use

7、of planetary grinding head cleaning technology for the purpose of cleaning pipes, at the conclusion of the existing pipeline robot design based on the actual situation at the scene, the first paper on the pipe cleaning r

8、obot to walk part of program design, by analysis and comparison a new pipeline after cleaning robot designed to walk a better program, and accordingly the program made a walk on part of the structure of robot design; cha

9、racteristics of walking robots have been st</p><p>　　Key words: pipe robot; security; walk</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要IV</b></p><p>

10、　　AbstractV</p><p><b>　　緒論1</b></p><p><b>　　1 概述2</b></p><p>　　1.1 管道清洗機(jī)器人常見(jiàn)問(wèn)題分析2</p><p>　　1.2 除垢機(jī)器人理念2</p><p>　　1.3 基本設(shè)計(jì)任務(wù)3&

11、lt;/p><p>　　1.4畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的3</p><p>　　2.1 管道射流清洗機(jī)器人的本體設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1.1 移動(dòng)方式選擇4</p><p>　　2.1.2 傳動(dòng)方案的選擇4</p><p>　　2.2 管道清洗機(jī)器人變管徑自適應(yīng)性方案設(shè)計(jì)6</p><p>

12、　　2.3 動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算9</p><p>　　2.3.1 管道機(jī)器人行駛阻力分析9</p><p>　　2.3.2 減速器的選擇12</p><p>　　2.4 機(jī)器人的速度和驅(qū)動(dòng)能力校核13</p><p>　　2.4.1 運(yùn)動(dòng)速度校核13</p><p>　　2.4.2 驅(qū)動(dòng)能力校核13<

13、/p><p>　　3 鏈輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算15</p><p>　　3.1 鏈輪設(shè)計(jì)的初始條件15</p><p>　　3.2 鏈輪計(jì)算結(jié)果15</p><p>　　3.3歷史結(jié)果16</p><p>　　4 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算18</p><p>　　4.1 蝸輪蝸桿基本參數(shù)設(shè)計(jì)18

14、</p><p>　　4.1.1 普通蝸桿設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)18</p><p>　　4.1.2 材料及熱處理19</p><p>　　4.1.3 蝸桿蝸輪基本參數(shù)20</p><p>　　4.1.4 蝸蝸輪精度21</p><p>　　4.1.5 強(qiáng)度剛度校核結(jié)果和參數(shù)22</p><p>

15、;　　4.1.6 自然通風(fēng)散熱計(jì)算22</p><p>　　4.2蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.2.1 軸的強(qiáng)度較核計(jì)算23</p><p>　　4.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.2.3 鍵的校核27</p><p>　　5 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算29</p>&l

16、t;p><b>　　6 安全性能31</b></p><p><b>　　結(jié)論32</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p><b>　　致謝33</b></p><p><b>　　緒論</b

17、></p><p>　　1.1本課題研究的內(nèi)容和意義</p><p>　　用于石油、天然氣乃至民用上下水等管道在傳輸液、氣體過(guò)程中，因溫度、壓力不同及介質(zhì)與管道之間的物理化學(xué)作用，常常會(huì)高溫結(jié)焦，生成油垢、水垢，存留沉積物，腐蝕物等，使有效傳輸管徑減少，效率下降，物耗、能耗增加，工藝流程中斷，設(shè)備失效，發(fā)生安全事故。盡管通過(guò)添加化學(xué)劑，采用合理的工藝參數(shù)，進(jìn)行水質(zhì)處理措施可以在一定程

18、度上改善這些情況，但要完全避免污垢的產(chǎn)生是不可能的。我國(guó)的管道清洗行業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)80%采用的是化學(xué)方法以及手工清洗和機(jī)械清洗方法，成本高、效率低、污染環(huán)境等，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代社會(huì)日益增長(zhǎng)的要求。探索和開(kāi)發(fā)高效的清洗方法成為工業(yè)生產(chǎn)和人民生活的不可或缺的環(huán)節(jié)。</p><p>　　利用行星磨頭清洗是一種新的清洗方法。與化學(xué)清洗及手工、機(jī)械清洗相比，具有清洗質(zhì)量好、效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，可達(dá)到返舊還新的

19、效果。作為一種清潔、高效、對(duì)環(huán)境無(wú)污染的清洗技術(shù)，具有可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　目前在管道清洗過(guò)程中，清洗設(shè)備絕大部分是采用無(wú)動(dòng)力纜繩拖拉行走方式來(lái)進(jìn)行清洗，無(wú)法根據(jù)管道的內(nèi)部情況進(jìn)行清洗參數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整，管徑的適應(yīng)能力較差。為了解決這個(gè)問(wèn)題，著眼于管道行走清洗機(jī)器人的研究開(kāi)發(fā)，而在國(guó)內(nèi)這方面研究尚少。為了較好地解決管道(束)的清洗

20、難題，開(kāi)發(fā)和研制管道清洗機(jī)器人勢(shì)在必行。我們?cè)O(shè)計(jì)管道清洗機(jī)器人是把行星磨頭清洗技術(shù)與機(jī)器人技術(shù)結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，因此它的深入研究也將推動(dòng)管道清洗技術(shù)的發(fā)展。</p><p>　　1.3本課題應(yīng)達(dá)到的要求</p><p>　　作為高壓水和化學(xué)清洗的有效補(bǔ)充手段，行走式管路清洗方法具有一定的獨(dú)特性：如成本低廉、安全性好、無(wú)任何環(huán)境污染、水電消耗非常小。尤其是在化學(xué)清洗和高壓水清洗方法

21、無(wú)法應(yīng)用或成本不允許的情況下,利用除垢機(jī)器人清洗能夠發(fā)揮獨(dú)特的作用,并取得良好的效果。</p><p>　　我們采用的是壓縮空氣噴洗機(jī)器人。除垢機(jī)器人的首要要解決的問(wèn)題就是行走問(wèn)題，怎樣使機(jī)器人在管道中行走是除垢機(jī)器人能否成功完成的重要環(huán)節(jié)之一。目前管內(nèi)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式有自驅(qū)動(dòng) (自帶動(dòng)力源)、利用流體推力、通過(guò)彈性桿外加推力三種方式。根據(jù)輸灰管道和回水管道內(nèi)的實(shí)際情況，管道除垢機(jī)器人宜采用 自驅(qū)動(dòng)方式。采用雙步

22、進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)諧波減速器將動(dòng)力傳遞給行走裝置。盡管自驅(qū)動(dòng)管內(nèi)機(jī)器人行走可以采用的輪式、腳式爬行式、蠕動(dòng)式，履帶式等多種形式，但因管道內(nèi)有灰、灰垢和其他雜物，環(huán)境惡劣，附著能力差采用履帶式方式比較合適，可以增大行走機(jī)構(gòu)和管道內(nèi)表面的接觸面積，提高行走時(shí)機(jī)器人的附著能力 。</p><p><b>　　1 概述</b></p><p>　　1.1 管道清洗機(jī)器人常見(jiàn)問(wèn)題

23、分析</p><p>　　目前，我國(guó)燃煤電廠輸灰管道的除垢方法基本上可分為化學(xué)法和物理法?；瘜W(xué)方法有加酸、爐煙 (C02)、阻垢劑、分散劑；物理方法有人工振擊法、管材法、三相流法、晶種過(guò)濾、電解、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、超聲波和高頻電磁場(chǎng)防垢，還有利用空穴效應(yīng)和氣蝕原理清垢的液氣壓清垢法等。經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用，上述方法均存在一定局限性，不能同時(shí)符合環(huán)保及技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性要求，多數(shù)不被電廠接受。目前常用的是化學(xué)清洗法和人工振擊法。<

24、;/p><p>　　大多數(shù)的排灰管道都使用化學(xué)清洗，一般每隔1～2年需對(duì)沖灰管道進(jìn)行一次清垢 ，化學(xué)清洗法存在很多弊端。</p><p>　　酸洗除垢法大部分是采用鹽酸或硝酸加入適量的緩蝕劑配制而成的酸洗液。注入(或打入)管內(nèi)進(jìn)行除垢。酸洗液的效能是對(duì)水垢有溶解，剝離和疏松的作用，從而達(dá)到除垢的目的。    酸洗除垢法工藝比較復(fù)雜，需要專業(yè)人員進(jìn)行操作；酸洗液要

25、根據(jù)水垢的性質(zhì)，厚度進(jìn)行配制，要求較為嚴(yán)格；酸洗法因?yàn)橛兴幔蕦?duì)管道有一定的腐蝕副作用，因而鍋爐酸洗次數(shù)不能過(guò)多</p><p>　　少數(shù)電廠為了環(huán)保和節(jié)約資金，采用人工振擊法清理。當(dāng)管道內(nèi)的灰垢沉積到一定程度，嚴(yán)重影響電廠正常生產(chǎn)時(shí)，將灰垢集中處的管道切割，用鐵錘人工振擊管道，使灰垢和管道剝離 ，然后用吊車將管道吊起將灰垢傾倒出來(lái)。這種清理辦法雖然簡(jiǎn)單，清理效果好，但需切割管道 ，容易使管道變形，且費(fèi)工費(fèi)時(shí)，勞

26、動(dòng)強(qiáng)度大。</p><p>　　目前也有研究采用高壓水射流進(jìn)行清洗的清洗機(jī)器人。但是采用高壓水射流一方面會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，很難處理。有不少管道經(jīng)過(guò)農(nóng)田，清洗產(chǎn)生的廢水不及時(shí)處理會(huì)對(duì)農(nóng)田造成很大的污染。另一方面高壓水射流清洗成本較大，每清洗一段管道都要用去幾噸甚至十幾噸水。</p><p>　　1.2 除垢機(jī)器人理念</p><p>　　作為高壓水和化學(xué)清洗的有效補(bǔ)充

27、手段，行走式管路清洗方法具有一定的獨(dú)特性：如成本低廉、安全性好、無(wú)任何環(huán)境污染、水電消耗非常小。尤其是在化學(xué)清洗和高壓水清洗方法無(wú)法應(yīng)用或成本不允許的情況下,利用除垢機(jī)器人清洗能夠發(fā)揮獨(dú)特的作用,并取得良好的效果。</p><p>　　我們采用的是壓縮空氣噴洗機(jī)器人。除垢機(jī)器人的首要要解決的問(wèn)題就是行走問(wèn)題，怎樣使機(jī)器人在管道中行走是除垢機(jī)器人能否成功完成的重要環(huán)節(jié)之一。目前管內(nèi)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式有自驅(qū)動(dòng) (自帶動(dòng)

28、力源)、利用流體推力、通過(guò)彈性桿外加推力三種方式。根據(jù)輸灰管道和回水管道內(nèi)的實(shí)際情況，管道除垢機(jī)器人宜采用 自驅(qū)動(dòng)方式。采用雙步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)諧波減速器將動(dòng)力傳遞給行走裝置。盡管自驅(qū)動(dòng)管內(nèi)機(jī)器人行走可以采用的輪式、腳式爬行式、蠕動(dòng)式，履帶式等多種形式，但因管道內(nèi)有灰、灰垢和其他雜物，環(huán)境惡劣，附著能力差采用履帶式方式比較合適，可以增大行走機(jī)構(gòu)和管道內(nèi)表面的接觸面積，提高行走時(shí)機(jī)器人的附著能力 。</p><p>

29、;　　1.3 基本設(shè)計(jì)任務(wù)</p><p>　　1.3.1 設(shè)計(jì)題目：管道清洗機(jī)器人行走部件的設(shè)計(jì)</p><p>　　1.3.2 任務(wù)： 1. 設(shè)計(jì)、計(jì)算渦輪和鏈輪機(jī)構(gòu)；</p><p>　　2. 設(shè)計(jì)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)造型；</p><p>　　3. 用計(jì)算機(jī)繪制裝配圖和主要零件圖；</p><p>　　4. 按

30、指定格式和要求撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)</p><p>　　1.4 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)學(xué)生進(jìn)行工程師基本訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)能達(dá)到以下目的。</p><p>　　鞏固.熟悉并綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)；</p><p>　　培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)；</p><p>　　熟悉進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的一般

31、步驟和常見(jiàn)問(wèn)題，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般技巧。</p><p>　　學(xué)會(huì)查閱運(yùn)用技術(shù)資料；初步掌握對(duì)專業(yè)范圍內(nèi)的生產(chǎn)技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行研究的能力。</p><p>　　2 管道射流清洗機(jī)器人</p><p>　　2.1 管道射流清洗機(jī)器人的本體設(shè)計(jì)</p><p>　　管道清洗機(jī)器人應(yīng)用于管道直徑350 —600mm的管道中工作，作業(yè)環(huán)境要求整個(gè)結(jié)構(gòu)的尺

32、寸應(yīng)盡可能的小并且具備一定的牽引力，整個(gè)設(shè)計(jì)從選取移動(dòng)方式入手。</p><p>　　2.1.1 移動(dòng)方式選擇</p><p>　　管道清洗機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用中的可靠性及實(shí)用性，必須依據(jù)管道內(nèi)作業(yè)特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)出穩(wěn)定運(yùn)行，滿足清洗性能要求的機(jī)器人。在進(jìn)行清洗時(shí)候，要求系統(tǒng)必須保證噴頭具備一定的對(duì)中性能，能適應(yīng)不同的管徑變化，對(duì)于在行進(jìn)過(guò)程中，管內(nèi)可能出現(xiàn)凸凹不平情況，機(jī)器人還應(yīng)具備一定的越障

33、能力。如果機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)或由于重心偏移而使得機(jī)器人的軸線與管道的中心線產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)角，載體可能卡在管道內(nèi)而無(wú)法取出，嚴(yán)重時(shí)不得不破壞管道取出機(jī)器人。對(duì)于大口徑的管道機(jī)器人，由于其自重較大，如果支撐臂不具備自動(dòng)定心性能，必定產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)角，其結(jié)果使機(jī)器人運(yùn)動(dòng)阻力增大，出現(xiàn)“卡持”現(xiàn)象。為了提高作業(yè)的可靠性，設(shè)計(jì)中要求機(jī)器人應(yīng)具有可靠的管道適應(yīng)性和定心性。</p><p>　　在現(xiàn)有的管道機(jī)器人設(shè)計(jì)中，移動(dòng)型本體

34、結(jié)構(gòu)，主要有履帶式、支腿式、輪式結(jié)構(gòu)以及蛇行、蠕動(dòng)、變形運(yùn)動(dòng)等幾種形式。如壁面爬行、水下推動(dòng)等機(jī)構(gòu)。蛇行、蠕動(dòng)、變形運(yùn)動(dòng)多適合于光滑的管壁、地面或水下。履帶式著地面積大，對(duì)不平路面的適應(yīng)性強(qiáng)，但是是體積大，不易實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，而且要保持履帶的張緊，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如圖所示;支腿式對(duì)粗糙表面性能較好、帶載能力強(qiáng)，但其控制系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)均復(fù)雜、移動(dòng)行走速度慢;輪式移動(dòng)方式速度快，轉(zhuǎn)彎容易，對(duì)中性好，尤其是徑向輻射輪式結(jié)構(gòu)，能夠保證機(jī)器人在運(yùn)行過(guò)程中，其

35、中心軸線與管道軸線保持一致，缺點(diǎn)是著地面積相對(duì)較小，維持附著牽引力較困難。 </p><p>　　2.1.2 傳動(dòng)方案的選擇</p><p>　　機(jī)器通常是由原電機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)和工作機(jī)三部分所組成。</p><p>　　傳動(dòng)系統(tǒng)是將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和 動(dòng)力進(jìn)行傳遞與分配的作用，可見(jiàn)，傳動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)器的重要組成部分。傳動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量與成本在整臺(tái)機(jī)器中占有很大比重

36、。因此，在機(jī)器中傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞，對(duì)整部機(jī)器的性能、成本以及整體尺寸的影響都是很大的。所以合理地設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)械設(shè)計(jì)工作地一重要組成部分。</p><p>　　合理的傳動(dòng)方案首先應(yīng)滿足工作機(jī)的性能要求，其次是滿足工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、傳動(dòng)效率高、使用維護(hù)方便、工藝性和經(jīng)濟(jì)性好等要求。很顯然，要同時(shí)滿足這些要求肯定比較困難的，因此，要通過(guò)分析和比較多種傳動(dòng)方案，選擇其中最能滿足眾多要求的合理傳動(dòng)方案，作

37、為最終確定的傳動(dòng)方案。</p><p>　　機(jī)器人常用的驅(qū)動(dòng)方式有:液壓驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)三種基本方式。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)主要有步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)。液壓與氣動(dòng)方式對(duì)環(huán)境要求較高，實(shí)現(xiàn)起來(lái)較復(fù)雜，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，較易實(shí)現(xiàn)密封與調(diào)速控制。故在本設(shè)計(jì)中選用步進(jìn)電機(jī)作為機(jī)器人本體的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力;減速器選用行星齒輪減速器。驅(qū)動(dòng)動(dòng)力從電機(jī)經(jīng)由減速器減速后，在滿足管徑自適應(yīng)性的基礎(chǔ)上，如何更好地將動(dòng)力傳遞到主動(dòng)輪

38、上，是選擇機(jī)器人傳動(dòng)方式過(guò)程中重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。結(jié)合徑向輻射管道射流清洗機(jī)器人的結(jié)構(gòu)布局方式的特點(diǎn)，在本設(shè)計(jì)中主要通過(guò)一套動(dòng)力變換裝置和同步鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　1、動(dòng)力變換裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　在如圖所示的徑向輻射輪式移動(dòng)結(jié)構(gòu)中，當(dāng)預(yù)緊彈簧給于基本的預(yù)緊力后，剛</p><p>　　好使得位于最上側(cè)的輪處于與管壁相接觸的臨界狀態(tài)，也就是說(shuō)

39、上輪與管壁間的接觸壓力剛好為零，所以機(jī)器人整體的驅(qū)動(dòng)力絕大部分來(lái)自輪1和輪3，而且機(jī)器人本體的重心位置位于管道的軸線下方40mm左右(如圖所示)，增強(qiáng)了機(jī)器人的穩(wěn)定性。下面兩輪所在支腿中心線與減速器輸出軸線垂直，且兩支腿中心線的夾角為120°，故需要一動(dòng)力變換裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的分流。 蝸桿傳動(dòng)是空間交錯(cuò)的兩軸間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩軸線交錯(cuò)的夾角可為任意值，由于蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，它和蝸輪齒是逐漸進(jìn)入嚙合及

40、逐漸退出嚙合的，同時(shí)嚙合的次對(duì)又較多，故沖擊載荷小，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。在設(shè)計(jì)中蝸桿與兩蝸輪之間的軸線夾角為90°，兩蝸輪軸線之間的夾角為120°。如圖2-1所示。</p><p><b>　　圖2.1車輪端面圖</b></p><p><b>　　2、同步鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由于設(shè)計(jì)

41、的機(jī)器人具備在一定的管徑變化范圍內(nèi)行走的能力，在管徑發(fā)生變化的時(shí)候，主動(dòng)輪與管道中心的距離也相應(yīng)發(fā)生改變，在現(xiàn)有的相關(guān)管道機(jī)器人傳動(dòng)方案中，更多的是采用全齒輪傳動(dòng)方式，即動(dòng)力經(jīng)變換后，通過(guò)增加惰輪的方式，將動(dòng)力傳遞到主動(dòng)輪，雖然該方案的傳動(dòng)效率較高，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力較差，可適應(yīng)管徑變化范圍較小，在本設(shè)計(jì)中，動(dòng)力經(jīng)蝸輪蝸桿裝置變換后，通過(guò)傳動(dòng)比為1:1的齒輪傳動(dòng)，將動(dòng)力傳遞到各支腿，因?yàn)榭臻g尺寸關(guān)系，在兩者之間增加一惰輪機(jī)構(gòu)

42、，再應(yīng)用同步鏈將動(dòng)力傳送到主動(dòng)輪1和輪3。同步帶輪軸1與支腿與安裝底座的連接軸同軸，故無(wú)論管徑如何變化，兩個(gè)同步鏈輪間的軸線距離保持不變，只要支腿的長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)，就可適應(yīng)足夠大的管徑變化范圍。</p><p>　　2.2 管道清洗機(jī)器人變管徑自適應(yīng)性方案設(shè)計(jì)</p><p>　　管道由于制作誤差、使用過(guò)程中局部結(jié)垢、局部壓力過(guò)大而產(chǎn)生變形以及內(nèi)表面雜物的存在，清洗機(jī)器人在碰到變形部位及雜物時(shí)

43、，由于阻力而使支撐臂收縮，同時(shí)在驅(qū)動(dòng)力的作用下通過(guò)變形部位，當(dāng)再次達(dá)到管道正常段時(shí)，支撐臂能夠在彈簧的作用下像傘一樣張開(kāi)，使機(jī)器人重新恢復(fù)原來(lái)的平穩(wěn)狀態(tài)。這個(gè)過(guò)程就是機(jī)器人的自適應(yīng)過(guò)程。有了自適應(yīng)性，機(jī)器人就能穿過(guò)一個(gè)個(gè)變形部位，以達(dá)到對(duì)管道進(jìn)行有效清洗的目的，在本設(shè)計(jì)中，對(duì)于自適應(yīng)性的設(shè)計(jì)主要包括兩方式:各支腿單獨(dú)調(diào)整和支腿整體調(diào)整。 </p><p>　　1、支腿單獨(dú)調(diào)整方式</p>

44、<p>　　各支腿的單獨(dú)調(diào)整方式。當(dāng)機(jī)器人在行進(jìn)過(guò)程中，其中的一個(gè)或多個(gè)支腿遇到障礙物(包括突起和凹陷)時(shí)，利用支腿內(nèi)部的調(diào)整彈簧來(lái)改變支腿的長(zhǎng)度使得支腿與管壁處于理想的接觸狀態(tài)，以滿足穩(wěn)定作業(yè)要求。同時(shí)調(diào)整彈簧也能起到一定的緩沖減震作用。該裝置主要是針對(duì)相同管徑或管徑變化范圍不是很大的情況下，當(dāng)管徑變化范圍較大時(shí)，則應(yīng)使用支腿的整體調(diào)整方式。</p><p>　　2、支腿整體調(diào)整方式</p>

45、;<p>　　目前管道機(jī)器人在適應(yīng)不同管徑的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)常用的有:蝸輪蝸桿調(diào)節(jié)方式,升降機(jī)調(diào)節(jié)方式、滾珠絲杠螺母副調(diào)節(jié)方式和彈簧壓緊調(diào)節(jié)方式。比較研究了各種調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)本課題的工程實(shí)際需要，并根據(jù)前后支腿的特性要求，在前支腿(即從動(dòng)輪支腿)選用彈簧壓緊調(diào)節(jié)方式，后支腿(即主動(dòng)輪支腿)選用滾珠絲杠螺母副調(diào)節(jié)方式。這兩種調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)能保證機(jī)器人具有充裕并且穩(wěn)定的牽引力，并且管徑變化范圍比較大，下面綜合分析該兩種調(diào)節(jié)方式。

46、 </p><p>　?。?）滾珠絲杠螺母副調(diào)節(jié)方式自適應(yīng)方案。其具體設(shè)計(jì)如圖2-2所示是滾珠絲杠螺母副調(diào)節(jié)方式示意圖，其工作原理是:安裝在軸套和絲杠螺母之間的壓力傳感器間接檢測(cè)驅(qū)動(dòng)車輪和管道內(nèi)壁之間的壓力Fy，并實(shí)時(shí)將壓力值回饋回監(jiān)控裝置，當(dāng)壓力Fy的值小于所允許的最小壓力值Fy’時(shí)，連桿AB的一端和車輪軸鉸接在一起，另一端鉸接在固定支點(diǎn)A，推桿CD與連桿AB鉸接在B點(diǎn)，另一端鉸接在軸套上C點(diǎn)，軸套在圓周方向相

47、對(duì)固定，因此滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)將帶動(dòng)絲杠螺母沿軸線方向在滾珠絲杠上來(lái)回滑動(dòng)，從而帶動(dòng)推桿運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)連桿AB繞支點(diǎn)A轉(zhuǎn)動(dòng)，使車輪撐開(kāi)或者緊縮以達(dá)到適應(yīng)不同的管徑的目的。保證管道機(jī)器人以穩(wěn)定的壓緊力撐緊在管道內(nèi)壁上，使機(jī)器人具有充足且穩(wěn)定的牽引力。</p><p>　　圖2.2滾珠絲杠螺母副調(diào)節(jié)方式</p><p>　　下面分析滾珠絲杠螺母副調(diào)節(jié)方式的力學(xué)特性，如圖所示，以固定支點(diǎn)A為坐標(biāo)系的

48、原點(diǎn)，建立如圖所示的坐標(biāo)系XOY,石為連桿AB的長(zhǎng)度，幾是推桿CD的長(zhǎng)度，烏是支點(diǎn)D到固定支點(diǎn)A之間的距離，“是推桿CD與水平方向之間的夾角，尹是連桿AB與水平方向之間的夾角，凡為管道內(nèi)壁作用在車輪上的壓力即封閉力，藝F是滾珠絲杠螺母作用在推桿上的軸向推力，T是作用在滾珠絲桿軸上的有效扭矩。Tmda是電機(jī)軸的輸出扭矩。</p><p>　　在坐標(biāo)系XOY中，由幾何關(guān)系可得:</p><p>

49、;<b>　　Lsin=Lsin</b></p><p>　　y=Lsin （2.1）</p><p>　　x=Lcos+Lcos</p><p>　　對(duì)上式兩邊分別取微分可得:</p><p><b>　　=Lcos</b></p><

50、p>　　Lcos=Lcos (2.2)</p><p>　　=-Lsin-Lsin</p><p><b>　　化簡(jiǎn)上式得:</b></p><p>　　=-（tan+tan） （2.3）</p><p><b>　　由虛功原理得:&l

51、t;/b></p><p>　　+=0 （2.4）</p><p>　　將式代入上式并化簡(jiǎn)得:</p><p>　　= （2.5）</p><p>　　所采用的滾珠絲杠螺母副的導(dǎo)程記為, 為滾珠絲杠和絲杠螺母之間的相對(duì)轉(zhuǎn)角，則絲杠螺母的位移為:

52、 S=。</p><p>　　對(duì)上式等號(hào)兩邊分別取微分得:</p><p>　　= (2.6)</p><p>　　考慮滾珠絲杠螺母副，由虛位移原理可得:</p><p><b>　　(2.7)</b></p><p>　

53、　式中，為滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率。</p><p><b>　　合并整合上兩式得:</b></p><p>　　T= （2.8）</p><p>　　此式即為滾珠絲杠螺母副調(diào)節(jié)方式的力學(xué)特性。</p><p>　?。?）彈簧壓緊調(diào)節(jié)方式</p><p>　　如圖所示的是從動(dòng)輪的彈簧

54、壓緊調(diào)節(jié)方式示意圖，其工作原理與滾珠絲杠螺母副調(diào)節(jié)方式原理類似，只是在張緊力調(diào)整方面采用被動(dòng)調(diào)整方式。當(dāng)管徑發(fā)生變化時(shí)，作用在從動(dòng)輪上的壓力變化，使得壓緊彈簧產(chǎn)生伸縮，而帶動(dòng)推桿運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)連桿AB繞支點(diǎn)A轉(zhuǎn)動(dòng)，使車輪撐開(kāi)或者緊縮以達(dá)到適應(yīng)不同的管徑的目的。與滾珠絲杠螺母副調(diào)節(jié)方式的主要區(qū)別就在于在壓緊力的調(diào)節(jié)方面由調(diào)整電機(jī)的的主動(dòng)調(diào)整變?yōu)閴壕o彈簧的被動(dòng)調(diào)整。故在彈簧壓緊調(diào)節(jié)方式的力學(xué)特性如下:</p><p>

55、;　　圖2.3 彈簧壓緊調(diào)節(jié)方式</p><p>　　選取其中的一個(gè)支承臂作為研究對(duì)象，其受力分析如圖所示，由前述滾珠絲杠螺母副調(diào)節(jié)方式的分析可知，彈簧壓緊調(diào)節(jié)方式的力學(xué)平衡方程為:</p><p><b>　　(2.9)</b></p><p>　　式中，f—彈簧的壓緊力，N。</p><p><b>　　整

56、理得: </b></p><p>　　f= (2.10)</p><p>　　彈簧壓緊力可表示為: f=k （2.11）</p><p>　　f為彈簧的初始長(zhǎng)度(mm)，k為彈簧的彈性系數(shù)（N/mm）。從上邊的式子可以看出，彈簧壓緊力f只是位移函數(shù)

57、，因此該機(jī)構(gòu)具有負(fù)反饋?zhàn)饔?，在一定的管徑變化范圍?nèi)，封閉力之和N變化不大。由此可見(jiàn)該機(jī)構(gòu)具有常封閉特性，這樣便增加了載體的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)由于彈簧壓緊力f的回饋?zhàn)饔每墒箼C(jī)構(gòu)具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)的功能。</p><p>　　2.3 動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　2.3.1 管道機(jī)器人行駛阻力分析</p><p>　　在計(jì)算前，我們先設(shè)定我們所設(shè)計(jì)的機(jī)器人的行進(jìn)

58、速度是1.8m/min。</p><p>　　機(jī)器人在管道內(nèi)進(jìn)行清洗作業(yè)時(shí)，必須克服來(lái)自管道內(nèi)表面的滾動(dòng)摩擦阻力，</p><p><b>　　（2.12）</b></p><p>　　式中，f是滾動(dòng)摩擦因數(shù)，即輪子在一定條件下滾動(dòng)所需要的推力。</p><p>　　為機(jī)器人輪子負(fù)荷之和。也就是：</p>

59、<p>　　Gcos（ 0</p><p><b>　　F=f</b></p><p>　　Gcos（ -600 (2.13)</p><p>　　式中—機(jī)器人管內(nèi)作業(yè)姿態(tài)角，</p><p>　　—機(jī)器人本體重量，kg。</p><p>

60、　　當(dāng)姿態(tài)角分別為60°或者-60°時(shí)候，系統(tǒng)的阻力最大。</p><p>　　預(yù)設(shè)為0.5，機(jī)器人重量為10kg，由于輪子手的是彈簧調(diào)節(jié)，則彈簧對(duì)輪子又很大的壓力，由于我們采用的是型芯磨頭切削，對(duì)車身的穩(wěn)定性要求較其他更為嚴(yán)格，假設(shè)彈簧對(duì)輪子的壓力是40x9.8N, =109.8=490N。</p><p>　　∵總阻力= =4900.5=245N.

61、 </p><p>　　根據(jù)實(shí)際情況，我們?cè)O(shè)計(jì)主動(dòng)輪半徑r=50mm，總阻力矩為：</p><p>　　=2450.05=12.25Nm </p><p>　　已經(jīng)設(shè)過(guò)機(jī)器人行進(jìn)速度為1.8m/min，則主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速應(yīng)該是:</p><p>　　r/min &l

62、t;/p><p>　　電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1500r/min系統(tǒng)傳動(dòng)比為</p><p>　　電機(jī)提供的驅(qū)動(dòng)力矩為：</p><p><b>　　Nm</b></p><p><b>　　W</b></p><p>　　考慮到機(jī)器人在管道內(nèi)行進(jìn)出現(xiàn)的在和突變情況，取安全系數(shù)為2，則電

63、機(jī)的功率為46W,電機(jī)選用YS5614型。如下表。</p><p>　　得：轉(zhuǎn)速為1500r/min</p><p><b>　　額定功率為60W</b></p><p>　　額定電流為0.28A</p><p><b>　　效率為56%</b></p><p><b&

64、gt;　　功率因數(shù)為0.58</b></p><p>　　額定轉(zhuǎn)矩為2.4Nm</p><p>　　表2-4 YS系列電機(jī)技術(shù)參數(shù)</p><p>　　表2-5 YS系列電機(jī)技術(shù)參數(shù) 續(xù)</p><p>　　2.3.2 減速器的選擇</p><p>　　在選擇了電機(jī)型號(hào)之后，需要選擇與之相應(yīng)的減速器。在

65、確定了減速器的類型后，</p><p>　　減速器的選擇關(guān)鍵在減速比的選擇。</p><p>　　1、考慮驅(qū)動(dòng)能力時(shí)減速比的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)電機(jī)的相關(guān)資料，可知電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為0.9N m，為滿足機(jī)器人能正常行駛，</p><p>　　則整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)減速增扭后，驅(qū)動(dòng)力矩應(yīng)大于等于機(jī)器人所</p>

66、;<p>　　受到的總的阻力矩，即應(yīng)保證傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比應(yīng)滿足：</p><p>　　2.考慮機(jī)器人最高運(yùn)行速度傳動(dòng)比的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)電機(jī)相關(guān)資料，可知電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為r/min則傳動(dòng)系統(tǒng)的最大傳動(dòng)比應(yīng)該滿足：</p><p>　　基于上述傳動(dòng)比，我們可以確定傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比應(yīng)該滿足：</p><p><b

67、>　　(2.14)</b></p><p>　　傳動(dòng)比里面蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比為:=5-80,選用20</p><p>　　則減速器的出動(dòng)比為：</p><p><b>　　(2.15)</b></p><p><b>　　我們選用=12</b></p><p>

68、;　　根據(jù)《小功率計(jì)算機(jī)》書(shū)上說(shuō)明，選用GBX40行星減速器。其參數(shù)如截圖所示：</p><p>　　圖2-6 減速器參數(shù)表</p><p>　　2.4 機(jī)器人的速度和驅(qū)動(dòng)能力校核 </p><p>　　確定電機(jī)和減速器后，我們必須進(jìn)行機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度和驅(qū)動(dòng)能力的校核，以確保機(jī)器人有足夠驅(qū)動(dòng)力的同時(shí)，能滿足機(jī)器人的最高行走速度要求。</p><

69、p>　　2.4.1 運(yùn)動(dòng)速度校核</p><p>　　根據(jù)以上所選電機(jī)和減速器的性能指針，可知電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速= 3000r/min，減</p><p>　　速器的傳動(dòng)比是12，以及機(jī)器人所要求的主動(dòng)輪半徑r= O.O5m，可以計(jì)算出機(jī)器人在</p><p>　　確定電機(jī)和減速器后的最高車速V:</p><p>　　雖然V大于預(yù)期設(shè)定速度

70、，但是我們可以通過(guò)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速已使機(jī)器人低于此速度行駛，而且還有一定得速度儲(chǔ)備，在機(jī)器人需要快速行進(jìn)至工作位置的情況下，盡可能有較快的速度。</p><p>　　2.4.2 驅(qū)動(dòng)能力校核</p><p>　　根據(jù)電機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩為2.4Nm，傳動(dòng)比i為240，則機(jī)器人總的驅(qū)動(dòng)力矩為：</p><p><b>　　></b></p

71、><p>　　因?yàn)闄C(jī)器人總的驅(qū)動(dòng)力矩大于其所受到的總的阻力矩，所以機(jī)器人能夠有足夠的動(dòng)</p><p>　　力起車，并有一定的動(dòng)力儲(chǔ)備。 </p><p>　　經(jīng)過(guò)上述計(jì)算和校核，所選的施奈德BSH4552T伺服電機(jī)和GBX40行星齒輪減速器能夠滿足管道射流清洗機(jī)器人的性能要求，從而可以由其組成機(jī)器人的行駛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>　　3

72、鏈輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.1 鏈輪設(shè)計(jì)的初始條件</p><p>　　鏈輪設(shè)計(jì)的初始條件如圖3-1所示</p><p><b>　　表3-1初始條件</b></p><p>　　3.2 鏈輪計(jì)算結(jié)果</p><p>　　經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)手冊(cè)的計(jì)算，得到的鏈輪計(jì)算結(jié)果如下：</p&

73、gt;<p><b>　　表3-2設(shè)計(jì)結(jié)果</b></p><p><b>　　續(xù)表3-2</b></p><p>　　由上面我們得到鏈輪的基本尺寸：</p><p>　　排拒 14.38mm</p><p>　　分度圓直徑 89.28mm &l

74、t;/p><p>　　齒頂圓直徑 96.5mm</p><p>　　齒根圓直徑 80.84mm </p><p><b>　　3.3歷史結(jié)果</b></p><p>　　由手冊(cè)計(jì)算我們的歷史結(jié)果如表：</p><p><b>　　表3-3歷史結(jié)果</b>

75、;</p><p><b>　　續(xù)表3-3</b></p><p>　　利用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，我們的計(jì)算速度大大加快，設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤也可以明顯減少。</p><p>　　4 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　為了方便計(jì)算選用電子版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)2.0計(jì)算：</p><p>　　普通圓柱蝸桿傳

76、動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)果報(bào)告</p><p>　　在輸入基本數(shù)據(jù)之前，我們要知道作用在蝸桿上的功率</p><p>　　蝸桿的轉(zhuǎn)矩應(yīng)該是電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩經(jīng)減速器后的力矩，則：</p><p>　　傳遞轉(zhuǎn)距 </p><p><b>　　輸入計(jì)算如下：</b></p><p>　　4.1 蝸輪蝸桿

77、基本參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1.1 普通蝸桿設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)</p><p>　　圖4.1蝸桿設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p>　　1. 傳遞功率 P 0.38 (kW) </p><p>　　2. 蝸桿轉(zhuǎn)矩 T1 2.49(N.m) &l

78、t;/p><p>　　3. 蝸輪轉(zhuǎn)矩 T2 36.69 (N.m) </p><p>　　4. 蝸桿轉(zhuǎn)速 n1 125.00 (r/min) </p><p>　　5. 蝸輪轉(zhuǎn)速 n2 6.25 (r/min) </

79、p><p>　　6. 理論傳動(dòng)比 i 20.00 </p><p>　　7. 實(shí)際傳動(dòng)比 i' 20.00 </p><p>　　8. 傳動(dòng)比誤差 0.00 (％)</p><p>　　9

80、. 預(yù)定壽命 H 4800 (小時(shí)) </p><p>　　10. 原動(dòng)機(jī)類別 電動(dòng)機(jī) </p><p>　　11. 工作機(jī)載荷特性 平 穩(wěn) </p><p>　　12. 潤(rùn)滑方式 噴油

81、 </p><p>　　13. 蝸桿類型 漸開(kāi)線蝸桿 </p><p>　　14. 受載側(cè)面 3側(cè) </p><p>　　4.1.2 材料及熱處理</p><p>　　1. 蝸桿材料牌號(hào) 45(表面淬火)

82、</p><p>　　2. 蝸桿熱處理 表面淬火 </p><p>　　3. 蝸桿材料硬度 HRC45～55 </p><p>　　4. 蝸桿材料齒面粗糙度 1.6～0.8 (μm) </p><p>　　對(duì)蝸輪蝸桿精度等級(jí)我們都選為

83、8極得出：</p><p>　　5. 蝸輪材料牌號(hào)及鑄造方法 ZCuSn10P1(砂模) </p><p>　　6. 蝸輪材料許用接觸應(yīng)力[σ]H' 200 (N/mm^2) </p><p>　　7. 蝸輪材料許用接觸應(yīng)力[σ]H 200 (N/mm^2) </p><

84、;p>　　8. 蝸輪材料許用彎曲應(yīng)力[σ]F' 32 (N/mm^2) </p><p>　　9. 蝸輪材料許用彎曲應(yīng)力[σ]F 30 (N/mm^2) </p><p>　　4.1.3 蝸桿蝸輪基本參數(shù)</p><p>　　圖4.2蝸桿蝸輪設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p>　　1.

85、 蝸桿頭數(shù) z1 2 </p><p>　　2. 蝸輪齒數(shù) z2 40 </p><p>　　3. 模 數(shù) m 3.15 (mm) </p><p>　　4. 法面模數(shù) Mn

86、 3.10 (mm) </p><p>　　5. 蝸桿分度圓直徑 d1 35.50 (mm) </p><p>　　6. 中心距 A 63.00 (mm) </p><p>　　7. 蝸桿導(dǎo)程角 γ

87、 10.063° </p><p>　　8. 蝸輪當(dāng)量齒數(shù) Zv2 41.90 </p><p>　　9. 蝸輪變位系數(shù) x2 -5.63 </p><p>　　10. 軸向齒形角 αx 20.287° <

88、/p><p>　　11. 法向齒形角 αn 20.000° </p><p>　　12. 齒頂高系數(shù) ha* 1.00 </p><p>　　13. 頂隙系數(shù) c* 0.20 </p><p>

89、　　14. 蝸桿齒寬 b1 ≥ 65.00 (mm) </p><p>　　15. 蝸輪齒寬 b2 ≤ 24.00 (mm) </p><p>　　16. 是否磨削加工 否 </p><p>　　17. 蝸桿軸向齒距 px

90、 9.90 (mm) </p><p>　　18. 蝸桿齒頂高 ha1 3.15 (mm) </p><p>　　19. 蝸桿頂隙 c1 0.63 (mm) </p><p>　　20. 蝸桿齒根高 hf1

91、 3.78 (mm) </p><p>　　21. 蝸桿齒高 h1 6.93 (mm) </p><p>　　22. 蝸桿齒頂圓直徑 da1 41.80 (mm) </p><p>　　23. 蝸桿齒根圓直徑 df1 2

92、7.94 (mm) </p><p>　　24. 漸開(kāi)線蝸桿基圓直徑 db1 15.36 (mm) </p><p>　　25. 漸開(kāi)線蝸桿基圓導(dǎo)程角 γb1 22.296° </p><p>　　26. 蝸輪分度圓直徑 d2 126.00 (mm) </p>

93、<p>　　27. 蝸輪喉圓直徑 da2 96.80 (mm) </p><p>　　28. 蝸輪齒根圓直徑 df2 82.94 (mm) </p><p>　　29. 蝸輪齒頂高 ha2 -14.60 (mm) </p><p>　　

94、30. 蝸輪齒根高 hf2 21.53 (mm) </p><p>　　31. 蝸輪齒高 h2 6.93 (mm) </p><p>　　32. 蝸輪外圓直徑 de2 ≤ 101.52 (mm) </p><p>　　33. 蝸輪齒頂圓弧

95、半徑 Ra2 14.60 (mm) </p><p>　　34. 蝸輪齒根圓弧半徑 Rf2 21.53 (mm) </p><p>　　35. 蝸桿軸向齒厚 sx1 4.95 (mm) </p><p>　　36. 蝸桿法向齒厚 sn1

96、 4.87 (mm) </p><p>　　37. 蝸輪分度圓齒厚 s2 -8.18 (mm) </p><p>　　38. 蝸桿齒厚測(cè)量高度 ha1' 3.15 (mm) </p><p>　　39. 蝸桿節(jié)圓直徑 d1' -

97、0.00 (mm) </p><p>　　40. 蝸輪節(jié)圓直徑 d2' 126.00 (mm) </p><p>　　4.1.4 蝸蝸輪精度</p><p>　　--------------------------------------------------------------------------------

98、--</p><p>　　項(xiàng)目名稱 蝸 桿 蝸 輪 </p><p>　　----------------------------------------------------------------------------------</p><p>　　1. 第一組精度

99、 8 8 </p><p>　　----------------------------------------------------------------------------------</p><p>　　2. 第二組精度 8 8 </p><p>　　----

100、----------------------------------------------------------------------------</p><p>　　3. 第三組精度 8 8 </p><p>　　-----------------------------------------------------

101、---------------------------</p><p>　　4. 側(cè) 隙 f f </p><p>　　--------------------------------------------------------------------------------</p><p&g

102、t;　　4.1.5 強(qiáng)度剛度校核結(jié)果和參數(shù)</p><p>　　1. 許用接觸應(yīng)力 251.04 (N/mm^2) </p><p>　　2. 計(jì)算接觸應(yīng)力 119.54 (N/mm^2) 滿足</p><p>　　3. 許用彎曲應(yīng)力

103、 30.40 (N/mm^2) </p><p>　　4. 計(jì)算彎曲應(yīng)力 15.71 (N/mm^2) 滿足</p><p>　　5. 許用撓度值 0.0710 (N/mm^2) </p><p>　　6. 計(jì)算撓度值

104、 0.0225 (N/mm^2) 滿足</p><p>　　1. 蝸桿圓周力 Ft1 136.34 (N) </p><p>　　2. 蝸桿軸向力 Fx1 -735.88 (N) </p><p>　　3. 蝸桿徑向力 Fr1 -272

105、.02 (N) </p><p>　　4. 蝸輪圓周力 Ft2 735.88 (N) </p><p>　　5. 蝸輪軸向力 Fx2 -136.34 (N) </p><p>　　6. 蝸輪徑向力 Fr2 272.02 (N) </p&g

106、t;<p>　　7. 蝸輪法向力 Fn -795.35 (N) </p><p>　　8. 滑動(dòng)速度 Vs 0.24 (m/s) </p><p>　　9. 蝸桿傳動(dòng)當(dāng)量摩擦角 ρv 3.720° </p><p>　　1

107、0. 蝸桿傳動(dòng)效率 η 0.69 </p><p>　　11. 蝸桿的嚙合效率 η1 0.72 </p><p>　　12. 攪油損耗 η2 0.97 </p><p>　　13. 滾動(dòng)軸承效率 η3

108、 0.98 </p><p>　　14. 使用系數(shù) Ka 1.02 </p><p>　　15. 動(dòng)載荷系數(shù) Kv 1.05 </p><p>　　16. 載荷分布系數(shù) Kβ 1.00 </p>&l

109、t;p>　　17. 材料的彈性系數(shù) ZE 155.00 </p><p>　　18. 滑動(dòng)速度影響系數(shù) Zvs 1.00 </p><p>　　19. 壽命系數(shù) ZN 1.26 </p><p>　　20. 齒形系數(shù) Yfs

110、 10.59 </p><p>　　21. 導(dǎo)程角系數(shù) Yβ 0.88 </p><p>　　22. 蝸桿截面慣性矩 I 29914.07 (mm^4)</p><p>　　23. 彈性模量 E 207000.

111、00 (N/mm^2) </p><p>　　24. 蝸桿兩端支承點(diǎn)的跨度 L 280.00 (mm) </p><p>　　4.1.6 自然通風(fēng)散熱計(jì)算</p><p>　　1. 熱導(dǎo)率 k 8.70 ( W / m^2 ℃ ) </p><p>　　2.

112、 散熱的計(jì)算面積 A 0.57 (m^2) </p><p>　　3. 冷卻的箱殼表面積 A1 0.40 (m^2) </p><p>　　4. 補(bǔ)充的箱殼表面積 A2 0.35 (m^2) </p><p>　　5. 潤(rùn)滑油溫度 t1

113、 45 ( ℃ ) </p><p>　　6. 周圍空氣溫度 t2 20 ( ℃ ) </p><p>　　7. 損耗的功率 Ps 0.12 ( kW ) </p><p>　　8. 能散出的功率 Pc

114、 0.13 ( kW ) 滿足</p><p>　　4.2蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：</p><p>　　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。</p><p>　　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。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件

115、裝配的困難度。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。</p><p>　　軸的結(jié)構(gòu)主要取決以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸的連接方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)的因素較多，且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)時(shí)，必須針對(duì)不同情況進(jìn)行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足：軸和裝在

116、軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便以裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。</p><p>　　軸的工作能力設(shè)計(jì)指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。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。而對(duì)剛度要求高的軸（如車床主軸）和受力大的細(xì)長(zhǎng)軸，還應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算，以防止工作時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的彈性變形。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