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楼宇火灾生命探测机器人的设计【三维SW】【全套9张CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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SW2012

Camera.DWG

Camera.SLDDRW

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PackBot Body.SLDPRT

PackBot Outer Wheel Large.SLDPRT

PackBot Outer Wheel Small.SLDPRT

PackBot Side Tread.SLDPRT

Solid1.sldprt

Solid1_1.sldprt

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三维截图 (1).png

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侧板01.SLDPRT

侧板02.SLDPRT

小齿轮.SLDPRT

履带1.SLDPRT

履带移动部分设计.SLDASM

履带轮01.SLDPRT

履带轮02.SLDPRT

整机图.SLDASM

整机图.STEP

滚动轴承 B70000C B7004 C GB_T 292-94.SLDASM

电机1.SLDPRT

踏板1.SLDPRT

踏板2.SLDPRT

轴1.SLDPRT

轴2.SLDPRT

轴3.SLDPRT

轴承盖.SLDPRT

锥齿轮23.SLDPRT

锥齿轮30.SLDPRT

！！YC549 楼宇火灾生命探测机器人的设计图集合.DWG

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关键词：: 楼宇火灾生命探测机器人设计三维 sw 全套 cad 图纸毕业论文原创资料

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楼宇火灾生命探测机器人采用履带式的行走机构设计，履带式以其灵活性等优势成为一种有效的工具用于各种复杂场合,引起了世界各国的普遍关注。文中分析了设计履带机器人的必要性和可行性，介绍了国内外履带机器人的研究历史和发展概况.

本文介绍了在国内外机器人应用，以及机器人在发展过程中，其产生的巨大优越性，进行了机器人的整体设计以及具体设计要求各自由度的设计，本文设计的行走机构采用履带式的，部分采用关节。关节通过底座固定在履带机器人的机壳上面.

关键字：履带机器人、结构设计、机械结构、关节

毕业设计说明书（论文）外文摘要

The complexity of the work of disaster rescue, danger and emergency rescue work has brought great difficulties. Rescue robot with its small size, flexible virtues such as disaster rescue tool assisted and caused widespread concern in the world. This paper analyzes the use of emergency rescue rescue robot's necessity and feasibility, introduced the research history and development situation of domestic and foreign rescue robot.

This paper discusses the development history of the rescue robot, application status at home and abroad, and its great superiority, the robot specific design requirements, the design, overall design and detailed design of each degree of freedom structure calculation; the final design of the walking mechanism and the fuselage design. Manipulator with four joints manipulator.

Keywords: disaster rescue robot, structure design, mechanical structure, four joint manipulator

Keywords ：Structure design, Robot arm, Structure analysis

第1章绪论6

1.1履带机器人研究意义6

1.2 国内外履带机器人研究现状6

1.3 履带机器人的分类6

1.4履带机器人发展方向7

1.4.1群体机器人研究7

1.4.2全自主机器人研究7

1.4.3全自主机器人研究7

1.4.4任务多样化及传感检测技术7

1.5 主要内容7

第2章总体方案设计8

2.1 工程概述8

2.2 工业总体设计方案论述8

第3章履带机器人结构设计10

3.1总体设计的思路10

3.2 设计方案过程及特点10

3.3 总体结构的设计和比较10

3.3.1 行走机构的设计10

3.3.2 履带行走机构结构设计10

3.3大小锥齿轮的设计和校核16

3.4 轴Ⅰ的设计和校核18

3.5 键的校核26

3.6 双摆臂驱动系统的计算26

3.7 双摆臂减速电机的选取27

3.8 双摆臂减速器的选取28

总结与展望29

致谢30

参考文献31

第1章绪论

1.1履带机器人研究意义

履带机器人多用于灾难现场通常是复杂和危险因素，主要由以下应用场合:

（1）幸存者的救援被困在这些通常在空间折叠形成完全的搜索空间，这是非常重要的。遗憾的是，这些空间和通道很窄，一般都是救援人员无法进入

（2）灾难机械结构的建筑物的破坏，救援废墟必须提防碎片落在任何时间。同时，当救援行动也可以导致废墟下的二次倒塌，幸存者本身和被困的碎片造成困难是救援人员的心理负担，影响巨大的危险，救援工作快速部署。

（3发生大风等容易引起火灾的危险。在某些领域，如核电站、化工厂等，没有相应的保护和支持，即使好的专业救援人员是不容易的工作，和穿戴防护装备和能力有限的救援人员在感知环境，延缓救援程序。

这些风险因素的灾难带来了巨大的障碍，往往使救援付出沉重的代价。统计表明，美国应急救援办公室，关在狭小空间”救援幸存者平均需要花时间,可以提高履带机器人救援，避免或减少受害者的救援人员。

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内容简介：: I XX 学院毕业设计说明书 (论文 ) 楼宇火灾生命探测机器人的设计作者 : 学号：学院 (系 ): 专业 : 题目 : 2015 年 5 月毕业设计说明书（论文）中文摘要 ntsII 楼宇火灾生命探测机器人采用履带式的行走机构设计，履带式以其灵活性等优势成为一种有效的工具用于各种复杂场合 ,引起了世界各国的普遍关注。文中分析了设计履带机器人的必要性和可行性，介绍了国内外履带机器人的研究历史和发展概况 . 本文介绍了在国内外机器人应用，以及机器人在发展过程中，其产生的巨大优越性，进行了机器人的整体设计以及具体设计要求各自由度的设计，本文设计的行走机构采用履带式的，部分采用关节。关节通过底座固定在履带机器人的机壳上面 . 关键字：履带机器人、结构设计、机械结构、关节 nts III 毕业设计说明书（论文）外文摘要 The complexity of the work of disaster rescue, danger and emergency rescue work has brought great difficulties. Rescue robot with its small size, flexible virtues such as disaster rescue tool assisted and caused widespread concern in the world. This paper analyzes the use of emergency rescue rescue robots necessity and feasibility, introduced the research history and development situation of domestic and foreign rescue robot. This paper discusses the development history of the rescue robot, application status at home and abroad, and its great superiority, the robot specific design requirements, the design, overall design and detailed design of each degree of freedom structure calculation; the final design of the walking mechanism and the fuselage design. Manipulator with four joints manipulator. Keywords: disaster rescue robot, structure design, mechanical structure, four joint manipulator Keywords ： Structure design, Robot arm, Structure analysis nts IV 目录第 1 章绪论 . 1 1.1 履带机器人研究意义 . 1 1.2 国内外履带机器人研究现状 . 1 1.3 履带机器人的分类 . 1 1.4 履带机器人发展方向 . 2 1.4.1 群体机器人研究 . 2 1.4.2 全自主机器人研究 . 2 1.4.3 全自主机器人研究 . 2 1.4.4 任务多样化及传感检测技术 . 2 1.5 主要内容 . 2 第 2 章总体方案设计 . 3 2.1 工程概述 . 3 2.2 工业总体设计方案论述 . 3 第 3 章履带机器人结构设计 . 5 3.1 总体设计的思路 . 5 3.2 设计方案过程及特点 . 5 3.3 总体结构的设计和比较 . 5 3.3.1 行走机构的设计 . 5 3.3.2 履带行走机构结构设计 . 5 3.3 大小锥齿轮的设计和校核 . 11 3.4 轴的设计和校核 . 13 3.5 键的校核 . 21 3.6 双摆臂驱动系统的计算 . 21 3.7 双摆臂减速电机的选取 . 22 3.8 双摆臂减速器的选取 . 23 总结与展望 . 24 致谢 . 25 参考文献 . 26 nts1 第 1 章绪论 1.1 履带机器人研究意义履带机器人多用于灾难现场通常是复杂和危险因素，主要由以下应用场合 : （ 1）幸存者的救援被困在这些通常在空间折叠形成完全的搜索空间，这是非常重要的。遗憾的是，这些空间和通道很窄，一般都是救援人员无法进入（ 2）灾难机械结构的建筑物的破坏，救援废墟必须提防碎片落在任何时间。同时，当救援行动也可以导致废墟下的二次倒塌，幸存者本身和被困的碎片造成困难是救援人员的心理负担，影响巨大的危险，救援工作快速部署。（ 3 发生大风等容易引起火灾的危险。在某些领域，如核电站、化工厂等，没有相应的保护和支持，即使好的专业救援人员是不容易的工作，和穿戴防护装备和能力有限的救援人员在感知环境，延缓救援程序。这些风险因素的灾难带来了巨大的障碍，往往使救援付出沉重的代价。统计表明，美国应急救援办公室，关在狭小空间 ”救援幸存者平均需要花时间 ,可以提高履带机器人救援，避免或减少受害者的救援人员。 1.2 国内外履带机器人研究现状 1995 年，在技术发展历史的履带式机器人的的重要里程碑，地震在日本神户和大阪后发生在俄克拉荷马联邦大楼爆炸的前奏阿尔弗德机器人技术的研究。 2001 年 9 月 11 日美国履带机器人提供了一个宝贵的机会，履带机器人救援中心的机器人的援助，美国和其他单位参与救援行动（如图 1.1）是荷鲁斯 .ils 福斯特 -米勒，系统vgtv 系统和系统机器人救援行动中，这已经很救命也暴露出许多问题图 1.1 履带机器人图片履带机器人在 9 月 11 日的事件，引起了人们的热潮的履带式机器人的成功应用，近年来，发表了大量的研究成果，理论和实际应用都取得了很大的进步，开发各种手履带式机器人的机械部，并在实践中积累了丰富的经验。的机械主要有四个方面： 1 运动控制技术； 2 通信和控制技术的自主导航技术； 3，感知检测技术。 1.3 履带机器人的分类运动系统的双履带式履带，在不同场合履带式可调整上升角度和方向，因此具有很好的越野能力（图 1）。不能也可以完成转弯等动作很狭窄范围内，这种形式的运动的履带式机器人的广泛应用其他形式的运动等缺点。 nts 2 图 1.2 IROBOT 履带机器人 1.4 履带机器人发展方向 1.4.1 群体机器人研究目前，履带机器的救援行动，以扩大搜索范围，提高了效率，和多机器人的合作，可以提高机器人之间的通信的可靠性和准确性，可以解决每一个全球定位系统，覆盖，如障碍难处理在一个单一的机器人。机器人技术研究组是常见的机器人技术，许多研究人类和其他动物，以研究群体联合运动 . 1.4.2 全自主机器人研究控制电缆和控制方式，在一个有限的无线环境复杂的救济。理想的解决方案是实现自主导航的路径规划，机器人的机器人机械自治的半自主机器人来完成机器人性能的研究综合人工智能，重点定位导航、路径规划、自动识别技术的映射问题。虽然尚未完全实现的活动完全独立，但是在以后将会产生突破使履带式机器人获得发展。 1.4.3 全自主机器人研究成型机，为研究履带履带式机器人，积累了大量的数据和详细的定义，给出了人机交互和人机交互来描述一组 2 收集生物和社会环境。一套生物，由 8 救援任务，组成；重要的问题要多研究研究人机交互。专业的救援机器人做，专家的帮助下，如何使用履带，采用履带式行走机器人专家提供的信息机的实现，如何确定，可以有效地利用履带机器人的，机器人的手如何执行各种机械履带救援任务。 1.4.4 任务多样化及传感检测技术在第一阶段：一、代理机器人开发的气味和味道的探索，寻找幸存者在废墟中。然后，该机构采用时间探索机器人的发展，三年的发展，机器人处理的幸存者的安全和医院，共 15 年到 2010 年将创造一个机器人救援队单一传感器信息可以是非常有限的，局部特征信息环境作为整体研究，可以提高系统的容错能力，全面描述环境，提高了测量精度和处理速度信息，降低成本机器人技术和信息融合技术相结合的机器人履带能显著提高机器人智能化水平，以完成更复杂的任务。 1.5 主要内容在本文中，主要研究内容如下：第 1 章绪论主要介绍履带机器人的相关知识和本课题研究的任务和要求 . 第 2 章总体方案设计 ,介绍该履带机器人各部分的相关知识和总体设计 . 第 3 章各部分设计的介绍第 4 章结构设计 nts 3 第 2 章总体方案设计 2.1 工程概述是一项跨学科的综合技术，它涉及机械、机制、机械设计、气动、液压技术、检测技术等领域的计算机技术和自动控制技术。人们会在分支得到了有效的解决组合问题综合工程称为 “ 系统工程 ” 。的设计为例，系统工程，应作为一个系统的研究、开发和应用的综合方法，设计和环境关系的外部系统从整体的有机联系上的根据系统的不同部分之间的内部。从系统的功能，为复杂机械系统，包括多个子系统按一定规则的有机结合，是一个不可分割的整体。如果失去了开放系统，根据一组特定的。因此，在设计一个复杂的机器，机器系统的概念出发，本系统应具有以下特点：（ 1）机械系统完整的完整性由多个子系统构成不同性能应具有特定功能的整体。（ 2）作用的子系统之间的有机联系，有机具有相关特性的系统，相互关联。（ 3）每个目标系统必须有明确的目标和系统的功能、结构、功能目标和手段相结合的系统中各个子系统中的决策系统。（ 4）系统对环境的适应是在一定的环境下，必须能够适应不断变化的外部环境。因此，当设计一个机器人，不仅要注意所有的组件构成的系统设计部分，应根据系统工程的观点，根据的功能要求，所有组件的子系统，以合理，产品性能优良，用于的工作需要。系统中复杂工业通常包括如下：操作机，它是主体，完成工作任务的，包括机座，手臂，手腕，效应端和机构。传动系统，包括驱动电源、控制器、伺服驱动系统的各种传输零点和传动系统组成。该控制系统包括一个电子控制装置的操作，存储功能（计算机或其他控制装置可编程版）、人机接口设备（键盘，学习盒等），信息处理装置和各种传感器，放大传输脱机，传感器编程，输入 /输出设备的通信接口 14 的内部和外部的传感器和其他外围设备（一般或特别。工业的特点是普遍的和灵活的调整，使工业可以有效地应用于柔性制造系统的传输实现装配零件或材料或其他 oprations.dans 柔性制造系统的基本处理装置（例如，数控机床、锻压、焊接、装配等生产设备），辅助生产设备、控制装置和工业等，形成了各种不同形式的技术手工业机械工业系统的其他生产部门。制造业，如建筑工程，矿山开采，生产和运输也参考系统。 2.2 工业总体设计方案论述（一）负荷的确定目前，工业负载能力，最小五牛以下，直到九千牛。负荷大小的确定主要是考虑力和力矩沿运动方向的每个在接口包括末端重量、速度和重量的条款和条件，加速关节部分或劳动对象等惯性设计参数设计可以估计该设计在低负荷。（二）驱动装置由于伺服电机具有良好的控制性能，控制速度，灵活性，可以实现精确的位置控制，没有对环境的影响小，效率高，适用于要求严格的运动控制中小型及其他的特点，本设计采用伺服电机驱动（ 3）驱动系统的设计驱动装置应紧凑，重量轻，低惯量传动链中考虑措施消除游戏来提高控制精度和的运动位置的机制。常用驱动有齿轮和滚珠蜗杆传动齿同步带、链条和齿轮传动、谐波齿轮和皮带等，特别紧凑，效率比准确可靠，寿命长等强大学学习（四）工作范围 nts 4 工作范围是工业机器人的工作过程中，操作轨迹和运动范围的确定，使用工作空间的形状和工作空间的大小选择的范围大小，长度变化的机器和自由度的数目和操作每个关节臂和旋转轴的每个关节（ 5）移动速度每个操作的运动，以确定循环时间的机械臂，按照确定的时间安排的每一个动作，也可以移动速度的确定每一个动作，以米 /秒或（） /秒，每个动作的时间分配应考虑的几个因素，例如总长度的循环时间，顺序依次在每个动作之间进行同样的检查程序运动时间分布的每个表的比较，运动时间分布的过程中需要考虑的运动，还应考虑惯性和比赛的大小、驱动和控制方法等，并要求定位精度。 nts5 第 3 章履带机器人结构设计 3.1 总体设计的思路总体设计可以分为二个阶段：系统分析阶段 1，根据系统目标明确，所能达到的程度。 2、根据工作环境，分析机器人的应用场合。 3、根据所需功能确定编写程序代码。如机器人的自由度，根据存储量，计算机信息和运动精度要求，重量可以把握的，允许的运动范围，与温度和振动的适应性和环境。其次，设计阶段的技术根据系统要求和自由度空间使形状的选择范围，机器人的坐标三、确定类型的驱动系统。控制系统控制计划的制定。集体选择足够的组件，装配设计图纸的机器人。机器人零件图和尺寸的确定。下面的基本原理的基本要求，介绍系统设计和确定系统的程序。 3.2 设计方案过程及特点 a. 机器人必须小巧、灵活、拆卸方便； b机器人在工作过程中，其结构可适应应不同管径的变化情况； c机器人自动化程度高，控制方便灵活； 3.3 总体结构的设计和比较 3.3.1 行走机构的设计履带式的优点是占地面积大，容易产生更大的附着力，在地上，适应性强的牵引性能，爬坡能力强。缺点是体积大不易小型化，转弯半径大，结构复杂，而且跟踪的张力。根据设计参数和技术要求，对机器人的发展必须具有可靠性高，效率高。因此，行走机构的运动来实现行走的结合，所以它可以利用其综合优势，避免单一移动的缺点。由于不同的管弯头的存在，这就要求机器人行走机构具有一定的转向能力和爬坡能力。其特点是：移动速度快，转向相对容易，有更大的牵引力，以适应崎岖的道路 3.3.2 履带行走机构结构设计初步选取电机的功率为 5.5KW;同时电机要能变速；选择 SM 150-270-20 LFB 伺服电机。确定行走机构，外部尺寸首先，确定履带宽度。由于履带宽度越小，所以工作驱动力降低，其宽度过大，强度也会很大。通过绘制方法，宽履带 L= 150 毫米。其次，确定跑道长度。柔性履带长度越长将履带，太长时间不能长。其长度 L= 580mm。结构测定的运行机制 nts 6 由于大小限制和电机集成在履带组中，利用锥齿轮逆转，最后履带驱动轮。结构图如下所示： iW=150mm L=580mm H=175mm 结构总图 1 轴 01 2 电机 3 小锥齿轮 4 驱动带轮 5 轴 02 6 直齿轮 01 7 直齿轮 02 8 轴 03 9 大锥齿轮 10 从动带轮确定履带轮履带的传动采用同步带传动方式。以下是同步带传动的优点： 1. 适用于承载能力较大，中心距较大传动，。 2. 可以缓冲、吸振，传动平稳，噪声小。 3. 制造和维护方便结构简单，价钱少。首先，确定同步带的主要参数：（查机械设计手册 13-42）齿形：梯形齿距制式：模数制型号： m7 节距：bP=21.991mm 其次，设计带轮：（查机械设计手册 13-50） (1)初选带轮的次数： 17z ；选择切削带轮齿形特别刀具；齿槽角： 2=2=40；节距 : bP=m= 7 21.991 mm；节圆直径 : 7 1 7 1 1 9d m z m m ；模数： 7m ；齿侧间隙： 1mc ； bP=21.991mm 17z 2=40 119d mm nts 7 7m 1mc 名义径向间隙：0 1.37e ；径向间隙：0 0 . 4 1 . 3 7 0 . 4 7 3 . 8 3 6e e m ；外圆直径：0 2 1 2 0 2 1 . 7 5 0 1 1 6 . 5dd mm（其中 =1.750）；外圆齿距：00( ) / 3 . 1 4 1 1 6 . 5 1 7 2 1 . 5 2 9p d z m m ；外圆齿槽宽：0 1 0 . 0 6 1 1 1 . 0 6mb s c m m ；齿槽深： 4 . 2 3 . 8 3 6 8 . 0 3 6gth h e ；齿槽底宽： 7wb ；齿根圆角半径： 0 . 2 5 0 . 2 5 7 1 . 7 5brm ； 0 . 2 5 0 . 2 5 7 1 . 7 5trm ；最后，设计履带：（查机械设计手册 13-43）根据具体的结构尺寸设计履带。由于有时特殊的工作环境，不能完全采用同步带参数，节距：bP=21.991；齿形角： 2=40；齿根厚： =10.06 ；齿高：th=4.2 ；带高： 7.7sh ；齿顶厚： 7ts ；节顶距： =1.750 ；带宽： 115sb mm； 0 1.37e 3.836e 0d=116.5mm 0p=21.529mm 0b=11.06mm gh=8.036 7wb 1.75br 1.75tr bP=21.991 2=40 =10.06 th=4.2 7.7sh 7ts =1.750 115sb mm 确定大小锥齿轮参数 nts 8 整个行走装置里，锥齿轮的主要作用 -换向，传递动力。同时考虑到其完全在行走装置内部，尺寸受到限制。根据以上的因素，设计大小锥齿轮的具体参数。根据要求，采用轴交角 90o。齿轮类型为：直齿锥齿轮、 ,齿形角为 20、齿顶高系数 *ah=1、顶隙系数 * 0.2c 。（查机械设计手册 14-200）（齿形制为 GB/T 12369 1990）大锥齿轮的次数1 30z ;小锥齿轮的次数2 23z 。大小锥齿轮的具体参数分别如下：（查机械设计手册 14-201）大锥齿轮：法向模数： 2.5nm；齿数： 30z ；法向齿形角： 20na o 分度圆直径： 3 0 2 . 5 7 5d m z m m 分度圆锥角：11230c o t c o t 5 2 3 1 2 6 23za r c a r cz o 齿顶圆直径： *12 c o saad d h m =75+212.5cos 52 31 26 o =78.044mm 齿根圆直径： *12 ( ) c o sfad d h c m 大锥齿轮： 2.5nm 30z 20na o 75d mm 1 5 2 3 1 2 6 oad78.044mm fd 71.347mm 锥距：221212 s i n 2m z mR z z = 222 .5 3 0 2 32 =47.253mm 齿顶角： *a r c ta n aahmR = 1 2 .5arctan4 7 .2 5 3=3143 齿根角： *()a r c t a n afh c mR = (1 0 . 2 ) 2 . 5a r c t a n4 7 . 2 5 3=3471 nts 9 顶圆锥角：aa =52 3126o +3143 =55339 根圆锥角：ff =52 3126o -3471 =484425 齿宽： b=25mm R 47.253mm 5 5 3 3 9 a o 4 8 4 4 2 5 f o b=25mm 小锥齿轮：法向模数： 2.5nm ；齿数： 23z ；法向齿形角： 20na o 分度圆直径： 2 3 2 . 5 5 7 . 5d m z m m 分度圆锥角：11230c o t c o t 3 7 2 8 3 4 23za r c a r cz o 齿顶圆直径： *12 c o saad d h m =57.5+212.5cos 37 28 34 o =61.467mm 齿根圆直径： *12 ( ) c o sfad d h c m =57.5-2（ 1+0.2） 2.5cos 37 28 34 o =52.54mm 锥距：221212 s i n 2m z mR z z = 222 .5 3 0 2 32 =47.253mm 齿顶角： *a r c ta n aahmR = 1 2 .5arctan4 7 .2 5 3=3143 小锥齿轮： 2.5nm 23z 20na o d 57.5mm 1 37 2834oad=61.467mm fd=52.54mm nts 10 R 47.253mm 3 1 43a o 齿根角： *()a r c t a n afh c mR = (1 0 . 2 ) 2 . 5a r c t a n4 7 . 2 5 3=3471 顶圆锥角：aa =37 2834o +3143 = 41 3017o 根圆锥角：ff =37 2834o -3471 =33 4133o 齿宽： b=25mm 确定直齿轮的参数在整个行走装置中，直齿轮传递动力的作用。齿顶高系数 *ah=1、顶隙系数 * 0.25c 。齿数 z=40，模数 2.5nm 。其具体参数如下：分度圆直径：1 2 . 5 4 0 1 0 0d m z m m 齿顶高： * 1 2 . 5 2 . 5aah h m 齿根高： *()fah h c m(1 0 .2 5 ) 2 .5 =3.125 3 47 1f o a 41 3017of 33 4133o b=25mm 1d=100mm ah=2.5 fh=3.125 全齿高：afh h h=2.5+3.125=5.625 齿顶圆直径：112aad d h=100+22.5 =105mm 齿根圆直径：112ffd d h=100-23.125 =93.75mm 齿厚： / 2 3 . 1 4 2 . 5 2 3 . 9 2 7sm 齿根宽： / 2 3 . 1 4 2 . 5 2 3 . 9 2 7em 中心距： 100a d mm 顶隙： * 0 . 2 5 2 . 5 0 . 6 2 5c c m nts 11 3.3 大小锥齿轮的设计和校核选择齿数齿轮的类型 , 材料精度等级选择直齿圆锥齿轮 8级精度软齿面齿轮 , 小齿轮的材料为 40Cr，调制处理，硬度为 280HBS；大齿轮的材料为 45钢，调制处理 HBS。初选小齿轮的齿数1 21z ；大齿轮的齿数为2 27z 。按齿面接触疲劳强度设计计算 131 21 9 5 . 1t HKTd 根据载荷冲击情况、轴承布置方式，取 K=1.8。查附录 2（机械设计、机械设计基础课程设计）得小齿轮的接触疲劳极限为： li m 1 600H M p a 大齿轮的接触疲劳极限为： l i m 2 550H M p a 计算接触疲劳许用应力： l i m 11 0 . 9 0 . 9 6 0 0 5 4 0HH M p a l i m 22 0 . 9 0 . 9 5 5 0 4 9 5HH M p a 12 5 4 0 4 9 5 5 1 7 . 522HHH M p a 1 540H M pa 2H 495Mpa 计算分度圆直径（小齿轮） 131 21 9 5 . 1t HKTd=195.1 3 21 . 8 3 6 . 11 . 3 0 4 5 1 7 . 5 53.856mm 其中 1.304 109 5 5 0 /dT P n9 5 5 0 0 . 8 2 1 1 . 0 6 =36.1 N.m 设计计算：齿根弯曲疲劳强度 13 2 2 213 . 2 1FS FK T Ymz 计算当量齿数并查取齿形系数，两齿轮的分度圆锥角分别为： 12227c o t c o t 5 2 0 7 2 5 21za r c a r cz o1 37 52 35onts 12 当量齿数为： 1 1 1/ c o s 2 1 / c o s ( 3 7 5 2 3 5 ) 2 6 . 6 3 1vzz o2 2 2/ c o s 2 7 / c o s ( 5 2 0 7 2 5 ) 4 3 . 9 0 4vzz o查附录 2得：124 . 5 8 ; 4 . 7 5F S F SYY 查书本，小齿轮的弯曲疲劳极限为： l i m 1 280F M p a 大齿轮的弯曲疲劳极限为： 1td 53.856mm 1.304 1T=36.1 N.m 2=52 0725o 1 3 7 5 2 3 5 o1 26.631vz 2 43.904vz 1 4.58;FSY 2 4.75FSY li m 1 280F M p a l i m 2 220F M p a 计算弯曲疲劳许用应力： l i m 11 1 . 4 1 . 4 2 8 0 3 9 2FF M p a l i m 22 1 . 4 1 . 4 2 2 0 3 0 8FF M p a 1 1/ 4 . 5 8 / 3 9 2 0 . 0 1 1 6 8 ;F S FY 2 2/ 4 . 7 5 / 3 0 8 0 . 0 1 5 4 2 2 ;F S FY 大齿轮数值大，代入计算计算： 13 2 2 213 . 2 1 FS FK T Ymz =3 2 2 21 . 8 3 6 . 1 4 . 5 83 . 22 7 1 . 3 0 4 1 3 0 8=2.1635 取 m=2.5 则： 11 5 3 . 8 5 6 2 1 . 5 42 . 5 2 . 5tdz 取1 23z 21 2 3 1 . 3 0 4 2 9 . 9 9 2zz ，取2 30z ；锥距为： 22122mR z z =47.253mm 分度圆直径为： 11 2 . 5 2 3 5 7 . 5d m z m m 22 2 . 5 3 0 7 5d m z m m nts 13 分度圆锥角为： 2 2 1a r c t a n ( / ) a r c t a n ( 3 0 / 2 3 )zz 52 3126o，1 3 7 2 8 3 4 oli m 2 220F M p a 1 392F M pa 2 308F M pa 1 1/ 0 .0 1 1 6 8F S FY 2 2/ 0 .0 1 5 4 2 2F S FY m 2.1635 1 23z 2 30z 4 7 .2 5 3R mm 1d 57.5mm2d 75mm2 52 3126o1 3 7 2 8 3 4 o 齿宽： b=25mm 3.4 轴的设计和校核 1. 初步估计轴径（扭转强度）： 300PdAn其中0A=110，查机械设计（ P362）表 15-3 可得。 0 . 8 0 . 9 5 0 . 7 6dP P k w 1 6 1 .8 5 7 /n r m 代入上面得值，计算可得： 0 1 8 .4 5 3d m m由于轴上有一键槽，所以：0( 1 0 . 0 7 ) 1 9 . 7 7 4d d m m ，取轴的最小直径为：d=20mm。 2. 轴的结构简图如下： 3. 按弯扭合成强度进行强度校核做出轴的计算简图根据尺寸，受力简图如下： b=25mm P 0.76kw 1 6 1 .8 5 7 /n r m nts 14 0 1 8 .4 5 3d m md 19.774mm d=20mm。校核所需要的基本参数 20ABl mm 48BCl mm 62CDl mm 计算齿轮的啮合力： A: 直齿轮的齿轮啮合力 1. 齿轮圆周力： 2122Bt TTF dd32 3 6 . 1 1 0 0 . 9 5100 =685.9 N 20ABl mm 48BCl mm 62CDl mm 直齿轮： BtF 685.9 N 2.齿轮径向力： t a n 6 8 5 . 9 t a n 2 0 2 4 9 . 6 4 7B r B t nF F N oB: 锥齿轮的齿轮啮合力 1. 齿轮圆周力： 2122Ct TTF dd32 3 6 . 1 1 0 0 . 9 575 nts 15 =914.533 N 2. 齿轮径向力：1t a n c o sC r C tFF 9 1 4 . 5 3 3 t a n 2 0 c o s 5 2 3 1 2 6 oo =202.634 N 3. 齿轮轴向力：1t a n s i nC a C tFF = 9 1 4 . 5 3 t a n 2 0 s i n 5 2 3 1 2 6 oo =264.078 N 求支反力和弯矩图（水平面） : 1. 其受力如下图 : BrF 249.647N锥齿轮： CtF=914.533N CrF=202.634 N CaF=264.078 N 2. 对 A 点求矩： ()0FAM 则有： 1B t A B N H A D C t A CF l F l F l 1 ( ) ( )B t A B N H A B B C C D C t A B B CF l F l l l F l l 1()C t A B B C B t A BNH A B B C C DF l l F lF l l l 9 1 4 . 5 3 3 ( 2 0 4 8 ) 6 8 5 . 9 2 02 0 4 8 6 2 =372.848 N 3. 对 B 点求矩： ()0FBM 则有： 2 0N H A D B t B D C t C DF l F l F l 2()()C t C D B t B C C DNH A B B C C DF l F l lF l l l nts 16 = 9 1 4 . 5 3 6 2 6 8 5 ( 4 8 6 2 )2 0 4 8 6 2 = -144.216 N 4. 根据上面的计算结果，画出弯矩图。 1NHF=372.848 N 2 1 4 4 . 2 1 6NHFN 求垂直面内的支反力，并作出弯矩图 1. 受力分析如图所示： 2. 对 A 点求矩： ()0FAM 则有：（其中2CaCa FdM ） 1 0B r A B C a C r A C N V A DF l M F l F l 1 C r A C C a B r A BNV ADF l M F lF l ()()C r A B B C C a B r A BA B B C C DF l l M F ll l l 2 6 4 . 0 7 8 7 52 0 2 . 6 3 4 ( 2 0 4 8 ) 2 4 9 . 6 4 7 2 02( 2 0 4 8 6 2 ) nts 17 = -8.590 N 2. 对 D 点求矩： ()0FAM 则有： 2 0N V A D B r B D C a C r C DF l F l M F l 1NVF= -8.590 N 2 C a C r C D B r B DNV ADM F l F lF l 2 6 4 . 0 7 8 7 52 0 2 . 6 3 4 6 2 2 4 9 . 6 4 7 ( 4 8 6 2 )2( 2 0 4 8 6 2 ) = -38.423 N 3. 做出对应弯矩图求支反力 22A N H N VF F F22( 1 4 4 . 2 1 6 ) ( 3 8 . 4 2 3 ) =149.246 N 2211D N H N VF F F2 3 8 .4 2 3NVFN1 4 9 .2 4 6 NAF 3 1 2 .9 6 5 NDF 22( 3 7 2 . 8 4 8 ) ( 8 . 5 9 0 ) =312.965 N 合成弯矩图 22( 2 8 8 4 . 3 2 ) ( 1 7 1 . 8 )BM =2889.432 N 22( 2 3 1 1 6 . 3 1 2 ) ( 1 1 3 9 8 . 9 3 6 )CM 左=25774.198 N nts 18 22( 2 3 1 1 6 . 3 1 2 ) ( 2 3 8 2 . 2 2 6 )CM 左=23238.956 N 根据已知条件，做出扭矩 2 8 8 9 .4 3 2 NBM = 2 5 7 7 4 . 1 9 8 NCM 左 2 3 2 3 8 . 9 5 6 NCM 左校核危险截面综上所知， C 面为危险截面： 22Ca CMM 左（ T ）(其中，由于扭转切应力为脉动循环变应力，所以取 0.6 ， T=36100) 22( 2 3 2 3 8 . 9 5 6 ) 3 6 1 0 0CaM （ 0.6 ）=31767.982 a CaC MW (其中 3d b t d t3 2 2 dW 2（ - ） 322 5 8 4 ( 2 5 4 )3 2 2 2 5W =1251.74) C 截面图 nts 19 a CCMW左 = 13 1 7 6 7 . 9 8 2 2 5 . 3 8

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