毕业设计（论文）-机器人烟道探测设计与模拟（全套图纸）.doc

毕业设计(论文)题 目： 机器人烟道探测设计与模拟 院 （系）： 专 业： （三号宋体居中） 学生姓名： （三号宋体居中） 学 号： （三号Times new Roman居中） 指导教师单位： （三号宋体居中） 姓 名： （三号宋体居中） 职 称： （三号宋体居中） 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 20 年 月 日摘 要对烟道进行探测是一项十分必要的工作，尤其是一些排烟的管道，它不仅可以提高管道的输送效率，降低能耗，而且可清除管道污垢，解除二次污染，提高排烟质质量，保障人民身心健康。因此，本文设计了一种烟道探测机器人，此机器人可伸缩，旋转，夹头上可安装探测刷，在烟道内部进行探测，洗刷！该机器人生产效率高，结构独特、运作平稳、噪音低、维修方例，开启工作仓门即可轻松更换损件。工作平稳、运转可靠、噪声小、粉尘少。结构合理，易损件种类少，操作、维修简便。结构紧凑，占地面积小。烟道探测机器人的工作原理就是利用一个旋转的输出轴，带动安装在轴上的特定探测刷进行旋转，从而探测烟道内壁。由于烟道一般都是较为细长的，所以在探测的时候，探测机器人也需要做成细长的结构，而细长结构又容易导致强度不好，所以该探测机器人设计成可伸缩的结构！通过同步带轮，两个机构，一个旋转机构，一个伸缩机构，两个电机，分别通过同步带轮。两级伸缩，小套筒，中套筒同时相对于大套筒向外移动。端口探测！关键词：烟道；生产效率；噪声全套图纸，加153893706AbstractOf flue gas detection is a very necessary work, especially some smoke exhaust pipeline. It can not only improve the efficiency of the pipeline, reduce energy consumption, but also to clear the pipeline dirt, remove the secondary pollution, improve the exhaust gas quality, protect the peoples physical and mental health. Therefore, this paper designs a flue detection robot, the robot can be telescopic, rotary, chuck can install detection brush, exploring the inside the flue, wash! The robot has high production efficiency, unique structure, stable operation, low noise and maintenance, and can easily replace the damaged parts. Stable operation, reliable operation, small noise, less dust. Reasonable structure, less wearing parts, easy operation and maintenance. Compact structure, small floor area.The working principle of the smoke detection robot is to use a rotating output shaft, which drives the specific detection brush mounted on the shaft to rotate, thereby detecting the inner wall of the flue. The flue are generally is slender, so in detection, detection robot also need to make slender structure, and elongated structures and easily lead to strength is not good, so the detection robot is designed to be a flexible structure! Through the synchronous belt wheel, the two mechanism, a rotating mechanism, a telescopic mechanism, and two motors, respectively, through the synchronous belt wheel. Two stage telescopic, small sleeve, the middle sleeve at the same time relative to the big sleeve outward movement. Port detection!Key words: flue; production efficiency; noise目录摘 要- 2 -Abstract- 3 -目录- 4 -第一章 绪论- 5 -1.1 选题背景- 5 -1.2 研究内容- 5 -1. 3烟道探测机器人的发展现状- 6 -1.4烟道探测机器人的发展前景- 7 -1.5实验方案、实验方法及预期达到的目标- 9 -1.6研究方法与途径- 9 -第2章 烟道探测机器人的方案论证- 11 -2.1工作原理- 11 -2.1.1旋转机构原理：- 11 -2.1.2伸缩机构原理：- 11 -2.2传动机构的选择和论证- 12 -2.2.1传动带的选择- 12 -2.2.2键的选择- 13 -2.2.3旋转和伸缩机构的选择- 13 -2.3烟道探测机器人结构简图- 14 -第3章 机械传动部分的设计计算- 15 -3.1旋转机构动力电机的选择- 15 -3.2花键轴的设计- 15 -3.2.1花键轴上的轴承- 17 -3.2.2旋转轴带轮键的选择- 19 -3.3伸缩轴电机的选择- 20 -3.4丝杠轴的设计- 21 -3.4.1确定螺纹直径- 21 -3.4.2螺杆的强度校核- 21 -3.4.3自锁性验算- 22 -3.4.4丝杠轴轴承选择计算- 22 -3.5同步带传动的设计计算- 23 -3.6输出轴齿轮的几何尺寸和啮合参数计算- 24 -3.7齿轮输出轴的设计- 27 -3.8 输出轴上轴承的校核- 29 -第4章 结论- 31 -参考文献33致 谢34第一章 绪论1.1 选题背景随着我国经济的快速发展和城市对卫生质量要求的不断提高，我国各地都加快了对发展烟道探测机器人的步伐。由于烟道探测机器人是一新兴产品，烟道探测功能的实现结构还不成熟，很难查到相关的资料。因此烟道探测功能的实现是设计工作的一个很大的难点。烟道探测机器人工作时所产生的二次扬尘污染、漏垃圾、噪音大和产品可靠性等方面也较难解决的问题。烟道探测范围的大小不仅与烟道探测机器人的各部分的尺寸有关，并与它的总体设计构形式有关。机构太小工作效率就会降低，烟道探测范围也就变小满足不了地面的烟道探测要求，机构太大则设备就会太大从而增加转弯半径。因此合理的选择机构的大小及机构布置极为重要且比较困难。毕业设计是学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。其主要目的：培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。 培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法。培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。1.2 研究内容(1) 烟道探测机器人执行系统的分析与选择 执行系统是由传动部件与机械构件组成，是烟道探测机器人赖以实现各种运动的实体。主要包括机身、传送机构、末端执行器3部分组成，其中每一部分都可以具有若干的自由度。执行系统的设计主要是对烟道探测机器人的机身、传送机构、末端执行器3部分进行设计。(2) 烟道探测机器人驱动系统的分析与选择 驱动系统是向执行系统各部分提供动力的机器人。烟道探测机器人硬件与软件系统的设计烟道探测机器人硬件与软件是烟道探测机器人的指挥系统，它控制驱动系统，让执行系统按规定的要求和时序进行工作。本烟道探测机器人采用可编程控制器（PLC）对烟道探测机器人进行控制，主要包括对PLC的型号选择、传感器类型进行选择、I/O口的选择、对控制系统原理图、自动程序梯形图的绘制等内容。1. 3烟道探测机器人的发展现状 本主题重要设计关节型机器人的机器人的机械体部，即由腰，臂和组成的机体的三个关节的臂设计的机构。这个机器人操纵作为特殊类型的操纵器，重要用于在能力面内弧形焊缝。为企业提供一个简单的使用流程设计，机器人机械臂为提升焊接劳动效率，保证产品质量。在机械行业，涂布机器人的意义可归为以下几点：第一，为了提升劳动过程的现代化使用机器人装配有利于体现的材质原料，装载和工件，刀具和机械现代化的卸载等的更换能力传输，从而能够提升劳动效率，降低劳动成本。其次，为了改善生产条件，避免事故的发生在高温、高压、低温、低压、粉尘、噪声、气味、放射性等有毒污染和劳动空间狭小的场合，直接用手操作是危险的或不可能的，而使用过程中的机器人能够在整体或部分劳动，而不是人身安全，使劳动条件获得改善。在一些简单、重复性的劳动中，尤其是更为复杂的操作，机器人代替人的劳动，以避免因劳动遗漏或事故而引起的疲劳。第三，它能够减少人力，并便于劳动的节奏使用机器人代替人的作业，这是一个侧直接减少人力，并且由于使用机器人能连续作业，这是另一种侧，以减少人力。所以,在自动机器人集成自动处理线,完全没有机器人,以减少人力和更精确地掌控节奏,劳动的节奏,为了促进劳动。总之，使用有效的流程的机器人，是未来机械工业成长的必然趋势。机器人通常分为三类:第一是普通的机器人,没有手动操作。这是一个独立的,不需要连接到主机设备。它能够编程任务需要完成指定的操作。它的特征是使用常见的机械性能,而且包括通常机械、三元智能储存机械。第二类是需要做手工，叫操作体系的机械。它起源于原子，军事工业，先经过操作机来完成特定的任务，它被研发来操作机械与无线电信号探测月球等。行业从业人员锻造操作机也属于这一类。第三类是专用机器人，在自动机或自动线的重要组成部分，完成了机床和工件装卸运送。这个机器人被称为“机器人”在国外,它是由主机驱动主机服务;除了少数过程通常是固定的,所以,是特别的。在其他国家，重要是从事通用机器人，国外称为机器人的第一类。这个问题是由机器人操作器属于第三类。1.4烟道探测机器人的发展前景我们国家的工业机器人科技已经经过20多年的成长，已经基本掌握了机器人的设计和制造科技，掌控体系的硬件和软件设计技能，研发出喷漆，焊接，装配，运输，水下作业，如机器人，但我们的成长焊接机器人相对滞后。伴随我国国民经济的持续迅速成长，加快经济机构调整和产业升级，提升全行业的现代化能力已成为保证的关键因素持续迅速成长。尤其是在我国加入，客观上也迫使国内企业加快技能改进步伐，以提升现代化设备业务能力，提升国际竞争力。机器人科技作为重要的焊接技能的一部分,现在,完全涵盖了全部使用在焊接领域。随着我们国家工业轻工业的迅速成长,不可避免的需要焊接机器人越来越大。但通常的焊接机器人,由于价格昂贵,一次性投资大,大体积机构,高质量的本身,不是很灵活,结合我们现有的知识是有限的,焊机。很难掌握机器人编程语言的复杂性,研究和开发的掌控过程中,通常使用这限制了焊接机器人和晋升在很大程度上。所以，我们目前的条件下，价格低，体积小，质量轻，机构紧凑，操作小机械臂容易，成长拥有广阔的市场远景1 2。我们国家成功加入WTO，全球经济一体化的进程，促使行业竞争更加激烈的商品，人们在追求商品的运输，而货物气压驱动机器人要求的内在质量也越来越高。经过80年的上个世纪，我们国家的气压驱动机器人器生产和设计取得了巨大的进步，在气压驱动机器人器大量填补空白，增加品种和规格，而且还出现了许多气压驱动机器人器制造企业，许多研究结构审查气压驱动机器人器，大学还成立了一个气压驱动机器人工程，从而形成了独立的气压驱动机器人器行业。在21世纪，气压驱动机器人器除继续增加新品种，产品的技术水平，内在品质和性能等各方面都取得了长足的进步，这一切都和气压驱动机器人器设计是密切相关的2。一种称为气压驱动机器人的机械，用于在气压驱动机器人或产品气压驱动机器人上粘气压驱动机器人。这类产品中的大多数液体和颗粒状箱体零件都有这台机械标记。产品气压驱动机器人的装饰效果，同时允许产品的销售和管理。气压驱动机器人，规格和产品的主要参数，气压驱动机器人和产品说明，是现代气压驱动机器人不可缺少的一部分。标签机（灌）装在大生产线设备的气压驱动机器人，是一种技术含量高，机械多，结构复杂，被广泛应用于与人们的日常生活食物，医药等行业。无论是早期单标签机，标签机是复杂的或更高的，现在的全自动标签微电子控制设备，其发展和整个社会的持续影响的进步。气压驱动机器人材料，形状很多，气压驱动机器人的对象类型，有许多品种，气压驱动机器人的要求是不一样的。举例来说，有些人只粘了一个气压驱动机器人，有些要求粘双重标准，其他人需要三个气压驱动机器人粘（身体气压驱动机器人，肩膀气压驱动机器人，颈部气压驱动机器人），有些只需要粘气压驱动机器人，额外的生产力要求，他们也不同。为适应不同条件下的标签要求，标签机上有各种不同种类的标签机，工艺和相关设备之间的区别是存在的，当然也有共同的。上料机构的转盘接收上台机械传送来的粘件，上料机构在步进电机的带动下把一个个的待粘件以一定的间隔送到传送机构上，当与传送机构的杆件移动，以暴露标准板的位置，通过标准机构传递到接收标准传送气压驱动机器人和标记在曝光目标板与单独的，初步粘合气压驱动机器人和构件的孩子，而磁带标记靠近发送标准的机制回收再利用。粘件直接进入下固定板压缩辊和轧辊带不干胶粘胶气压驱动机器人后的辊机构，完成与该子气压驱动机器人的片充分接合，实现气压驱动机器人的功能。组件通过传送机制来切割，切割机理和生产线完成气压驱动机器人可以连接到下一个机械，为了实现连续操作的目的。国外的气压驱动机器人械行业如欧美，法国，英国，加拿大等世界四大气压驱动机器人械最大力量最发达。欧美是进步我们国家家，世界上，气压驱动机器人械的历史悠久，已经形成了完全的气压驱动机器人械系统，在世界上，其品种和生产的最初的地方。十年，欧美持续在世界最大的气压驱动机器人械生产和消费国的地位。新机械表，盖，密封的3个增长最快的机械，气压驱动机器人和膜气压驱动机器人市场占有率占15%，纸箱气压驱动机器人市场占有率排行榜第2位。二十世纪九零年代初开始，欧美气压驱动机器人械行业一直保持着良好的进步势头。法国和欧美，英国开始时刻晚散装物质气压驱动机器人的设计。二十世纪六零年代以前，六零年代的气压驱动机器人械制造商，气压驱动机器人的点心，香烟等。我们国家气压驱动机器人行业的快速进步提供有效的担保，一些气压驱动机器人器填补国内空白，但目前，我们国家气压驱动机器人器的出口占GDP的不到5%，导入和输出，但是一般来说，发达国家相去甚远。我们国家气压驱动机器人器行业的产品从产品结构、我们国家唯一的1300多个各种气压驱动机器人器，支持小，缺乏高精度和大的生产，也无法满足市场的需求，产品质量低性能差距在产品性能、稳定性和可靠性差，看起来不漂亮造型，粗糙的表面处理，质量很差在许多地方，人生短暂，可靠性低，影响产品的整体质量，从企业，由于缺乏国内气压驱动机器人器行业龙头企业，大规模的生产，产品的高质量的小型企业，从产品研发、我们国家一直呆在测试模仿阶段，自主研发能力较弱，缺乏研究和试点生产基地，我们国家气压驱动机器人器技术在发达国家处于不利地位的进步竞争产品性能、质量、可靠性、服务等20年整体技术水平。七零-六零年代，这是法国气压驱动机器人械行业的初期阶段，很快的成长速度。70-80年的增长速度，但没有像前阶段，13%的年增长率高达。九零-八零年安定的成长阶段，成功地应使用微电子学气压驱动机器人械控制，开放后光纤技术，工业机器人，使用模块化技术气压驱动机器人械安全，实现无人的高生产性的水平大幅度提高，国际市场的竞争力。因此，从九零年代开始，法国的气压驱动机器人械行业连续三十年的快速进步的导入-消化-的进步过程。英国，加拿大，英国，瑞士和法国气压驱动机器人械制造业，世界的重要国家。大公司生产的气压驱动机器人-电-计算机控制的使用，光电传感器，光标控制，防静电装置。那个大型全自动气压驱动机器人设备，不仅袋的大小的设置，设置袋，测量，罐，真空，密封等过程，机械完成的过程。英国气压驱动机器人械行业一直稳定增长多年的比重出口占百分之八十，约占。现在，气压驱动机器人械的进步在世界上重视的机械，电，煤气，光，生命，一个新兴的高科技产品。1.5实验方案、实验方法及预期达到的目标 选择课题以后对相关资料进行了大量的查阅，对于烟道探测机器人有个初步认识并对自己需要设计的烟道探测机器人进行参数统计。 实验方案： 1 对课题进行了解，上网查阅资料和图书馆借阅相关书籍。 2 了解烟道探测机器人类型作用及构成。 3 了解传动机器人的组成和不同传动方案的特点，合理拟定传动方案。 4 初步确定烟道探测机器人结构和零件类型。 5 对所给的烟道探测机器人参数进行设计和计算。 6 绘制烟道探测机器人装配图和零件图。7 翻译外文专业资料，对设计的烟道探测机器人进行改进、优化，以完善不足之处。 8 最后撰写烟道探测机器人的设计说明书。1.6研究方法与途径 结合所学专业课程，通过查阅相关资料，温习相关制图软件，完成毕业设计；查阅烟道探测机器人夹头的设计相关信息，结合专业课程制定毕业设计计划，搭建论文正文主体框架。根据烟道探测机器人夹头的系统参数及要求，拟定设计方案，选择主要传动零件，绘制系统2D总装配图和主要零件图，计算系统设计过程中所涉及的重要数据；撰写论文，并对格式进行标准化处理；按论文指导手册的要求完成毕业设计全部内容。所需的条件： CAD软件、参考文献及主要设计参数。主要的困难：对于烟道探测机器人夹头的特点不熟悉，不能快速得出正确的尺寸。对于产品的设计缺乏经验，在设计时可能会过于理想化，在设计计算过程中比较容易出错，对设计的内容不够了解，在绘制装配图中箱体尺寸不好把握解决方法： 在计算遇到困难时先自己通过查阅资料来解决，对自己查资料不能解决的问题征求所带工程师的意见，再进行分析总结。同时结合公司所给资料，征求生产工艺人员的意见做进一步修改。相关的资料可以通过公司所给的类似型号资料可以获得，设计中一些不懂的理论知识可以通过借阅图书加以学习。查阅烟道探测机器人夹头的设计相关信息，结合专业课程制定毕业设计计划，搭建论文正文主体框架。根据烟道探测机器人夹头的系统参数及要求，拟定设计方案，选择传动副，设计主要传动零件，绘制系统2D总装配图和主要零件图；计算系统设计过程中所涉及的重要数据；撰写论文，并对格式进行标准化处理；按论文指导手册的要求完成毕业设计全部内容。第2章 烟道探测机器人的方案论证2.1工作原理烟道探测机器人的工作原理很简单，就是利用一个旋转的输出轴，带动安装在轴上的特定探测刷进行旋转，从而探测烟道内壁。由于烟道一般都是较为细长的，所以在探测的时候，探测机器人也需要做成细长的结构，而细长结构又容易导致强度不好，所以该探测机器人设计成可伸缩的结构！因此，该探测机器人有两个传动结构：其一，带动输出轴旋转的旋转机构；其二，带动输出轴伸缩的伸缩机构；2.1.1旋转机构原理：旋转机构原理如图2.1，其动作原理：带轮花键轴内外花键轴内花键轴-输出轴，通俗地讲，就是通过花键将电机的旋转运动传动给输出轴。2.1旋转机构传动简图2.1.2伸缩机构原理：伸缩机构原理如图2.2，其动作原理：带轮丝杠花键轴内花键外丝杠轴内丝杠轴。2.2伸缩机构传动简图2.2传动机构的选择和论证我们分析讨论的路线按照动力的传输路线来展开！首先动力源是两个电机，由两个独立的电机提供动力，我们首先来讨论一下传动带的选择！2.2.1传动带的选择链传动的优点: 和齿轮传动比较,它可以在两轴中心相距较远的情况下传递运动和动力; 能在低速、重载和高温条件下及灰土飞扬的不良环境中工作; 和带传动比较,它能保证准确的平均传动比,传递功率较大,且作用在轴和轴承上的力较小; 传递效率较高,一般可达0.950.97;链传动的缺点: 链条的铰链磨损后,使得节距变大造成脱落现象; 安装和维修要求较高.链轮材料一般是结构钢.同步带的优点：1.传动比恒定；2.结构紧凑；3.由于带薄而轻，抗拉强度高，故带速高达40 m/s，传动比可达10，传递功率可达200 KW；4.效率高，高达0.98。同步带的缺点：1. 带轮加工复杂，成本较高；2. 带容易磨损；普通三角带的优点：1，结构简单，制造、安装精度要求不高，使用维护方便，三角带适用于两轴中心距较大的场合2，传动平稳，噪音低，有缓冲吸振作用3，过载时，传动带会在带轮上打滑，可以防止薄弱零件的损坏，起安全保护作用普通三角带的缺点：1，不能保证准确的传动比2，外廓尺寸较大，传动效率低分析普通三角带、同步带、链传动的区别！ 从传动效率的高低来看，链传动效率最高，其次是同步带，最后是普通三角带！也恰恰是因为这些，链传动和同步带不能实现过载保护，而三角带在过载时会发生打滑现象，能有过载保护的作用！ 从成本的高低来分析，成本由高到低分别为： 链传动、同步带、三角带！因此，此烟道探测机器人选择带传动中成本最低，最易更换的扁同步带传动最为合适！2.2.2键的选择由于此机构主要用来探测烟道内壁，而无需要传递较大的扭矩，所以我们选择加工简单成本低廉的平键用在两传动轴的带轮、齿轮处！而控制探测头旋转的传动轴上我们选择花键，主要原因为：控制旋转的轴需要跟随控制伸缩的丝杠进行轴向运动，所以选择可实现轴向运动的花键更为合适！2.2.3旋转和伸缩机构的选择两组传动轴的作用分别为传递旋转和控制伸缩！所以控制伸缩的机构我们选择丝杠螺母组，这样通过电机的正反转来实现伸-缩！而控制旋转的机构就是个旋转轴，其机构原理类似于钻床钻头轴，在不影响钻头伸缩的前提下，带动钻头旋转！此结构也是如此！2.3烟道探测机器人结构简图图2.3伸缩机构传动简图第3章 机械传动部分的设计计算3.1旋转机构动力电机的选择初选旋转速度W=7200/s P=1.1KW所以n=（100/6）60=1000转/分选择Y90S-4型电机，属于笼型异步电动机。采用B级绝缘，外壳防护等级为IP44，冷却方式为I（014）即全封闭自扇冷却，额定电压为380V，额定功率为50HZ。如图3-4 Y90S-4电动机技术数据所示：型号额定功率KW满载时堵转电流堵转转矩最大转矩电流A转速r/min效率%功率因素额定电流额定转矩额定转矩Y90S-41.12.71000790.786.52.22.2图3-1 Y90S-4电动机技术数据3.2花键轴的设计花键类型：圆柱直齿渐开线花键，采用30度平齿根，标准压力角。主要优点：受载时齿上有径向力，能起自动定心作用，强度高，寿命长，加工容易。表3-2内花键参数表 项目代号数值齿数10模数m3压力角公差等级与配合类别6H6H GB/T3478.1-1995表3-3外花键参数表项目代号数值齿数10模数m3压力角公差等级与配合类别6h6h GB/T3478.1-19951、选择轴的材料，确定许用应力由已知条件 选用45号钢,并经调质处理,由参考文献四表144查得强度极限=650MPa,再由表142得许用弯曲应力=60MPa 2、校核轴a、 受力分析图图3-2 受力分析(a) 排烟平面弯矩图 (b)垂直面内的弯矩图 (c)合成弯矩图 (d)转矩图圆周力：=2298.4/20=29.84N 径向力：=29.84tan=10.86N法向力：=/cos=29.84/ cos=31.74Nb、作排烟平面内弯矩图（7-2a）。支点反力为： =/2=14.92N 弯矩为：=14.9277.95/2=581.5Nmm =14.9229.05/2=216.7Nmmc、作垂直面内的弯矩图（7-2b），支点反力为：=/2=5.43N弯矩为：=5.4377.95/2=211.6Nmm =5.4329.05/2=78.87Nmmd、作合成弯矩图（7-2c）：=618.8Nmm=230.6 Nmme、作转矩图(7-2d)：T=9549/n=95493/1440=19.9N*mf、求当量弯矩 =819.4Nmm =584.53 Nmmg、校核强度 =/W=819.4/0.1=819.4/0.1=56.9Mpa =/W=584.53/0.1=584.53/0.1=48.3Mpa所以 满足=60Mpa的条件，故设计的轴有足够的强度，并有一定裕量。3.2.1花键轴上的轴承要求寿命，转速，轴承的径向载荷，作用在轴上的轴向载荷。1 由上述条件试选轴承选30203型轴承，查表5-24 （脂润滑） 2 按额定动载荷计算 (2-52) ，查表15-12， ， ， ， ， 由式 均小于满足要求。3 按额定静载荷校核由表 查表15-14，取 均小于，满足要求。4 极限转速校核由式 ，由图15-5得 ，由图15-6得 ，由图15-5得 ，由图15-6得 小于和满足要求。3.2.2旋转轴带轮键的选择 按结构特点和工作原理、按键可以分为平按键，半合并或楔按键，其他各种花键。平按键结构简单，容易制作的，好装拆，中性的方便，耐冲击和有载荷。因而得到广泛的应用。半圆形的合并工作方面是从两个方面月牙键沟、轴挖深，轴的强度下降，固一般很少的扭矩传递。楔按键一般外部轴端固定或大齿轮皮带轮。连接时卡入槽内，关键的顶面和底部和车轮和轴之间的摩擦压迫传达扭矩，这个时候，2底的接触面画一条直线；键的两侧是非工作方面，车轮和键槽侧面间的空隙。花键轴连接可靠，接力的大扭矩，主轴部件花键轴移动，诱导性，中性也不错，所以在机器中广泛应用。两尺寸选择键，选择。根据关键结构特征的关键类型，使用条件和劳动条件，选择适当大小的关键根据标准规格和强度将可能需要。键的主要尺寸截面尺寸（通常是关键的宽度B和键显示）和L相同的键的截面尺寸的长度，选定的标准轴直径D键的长度L一般轮毂的长度不同。也就是说，关键是长或短，轮毂的长度。这里是D，轴的直径，指定密钥长度符合标准规定的长度系列。锥齿轮轴的头在选择平键，B型66 L = 10 GB 1095：79。键联结强度计算键结节强度计算扭矩传递平键连接，各种配件连接的应力分析。对于普通材料的组合使用和选择大小根据普通平键联接接触标准，工作效率的主要失效形式是被粉碎。除非有严重过载，一般不会出现键切割。因此，它通常只在挤压应力强度校核计算工作面。对导向平键和键连接的关节接触滑动接触，过度磨损失效的主要形式是工作。因此，通常根据条件强度计算的工作压力。平键传递扭矩的连接，连接所有的所有零件的强度分析。普通平键连接普通的材料组合和尺寸的选择标准，工作压力的主要失效形式方面，海国家。除非有严重过载不会出现键切割。因此，对校对的挤压应力强度计算正常工作。导游平键连接和滑键连接，主要失效形式是磨损过大的工作。因此，在正常工作压力校验条件强度计算。根据其要求，普通平键联接的强度条件计算校核公式为： 因此有： 显然所以强度足够。式中：T传递的转矩，单位为；L关键工作长度，单位为毫米，圆头平键平平键L = L，L = L，其中L是键的公称长度，单位为毫米；b为键的宽度，单位为mm。d轴的直径，单位为mm；h键的高度，单位为mm；键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，单位为；3.3伸缩轴电机的选择初选转速 W=5400/s n=1/6转/秒=900转/分选择110BYG350DH-0501型步进电动机电动机采用B级绝缘。外壳防护等级为IP44，冷却方式为I（014）即全封闭自扇冷却，额定电压为110250V，额定功率为50HZ。如图3.3 110BYG350DH-0501电动机技术数据所示：图3.3 110BYG350DH-0501电动机技术3.4丝杠轴的设计3.4.1确定螺纹直径螺杆工作时，同时受到压力和转矩的作用。因此它的计算可近似按螺栓联接的计算公式求得螺纹小径，即 许用应力 由手册，取 则 选梯形螺纹Tr26*6螺纹大径 d=26螺纹中径 d2 =26-2=24 螺纹小径 d3=26-6=20螺距 E P=6螺纹根部厚度 螺纹工作高度 h=0.5*6=3较核螺杆强度螺纹力矩 螺纹升角 查手册P6表1-10 (钢与铸铁的滑动摩擦系数无润滑)当量摩擦角3.4.2螺杆的强度校核按第四强度理论较核，压扭组合校核满足要求。3.4.3自锁性验算自锁条件其中故 ，可用，且，可靠3.4.4丝杠轴轴承选择计算要求寿命，转速，轴承的径向力，轴向力。1.由上述条件试选轴承试选6004型轴承 2. 按额定动载荷计算由式 对球轴承， 代入得 故6004型轴承能满足要求。3.按额定静载荷校核由式 选取 代入上式，满足要求。3.5同步带传动的设计计算电动机轴与轴之间运动及动力的传递用同步带。同步带兼有平带和V带的优点：柔性好，摩擦力大，能传递的功率大，并解决了多根V带长短不一而使各带受力不均的问题。1.设计功率 式中 为工况系数 传动功率由表13-1-1115查得=。则：2.选择带型由，查图13-1-715选取PL型同步带3.确定传动比传动比已由前面确定4.小带轮有效直径由表13-1-2315查得小带轮有效直径，有效线差5.大带轮有效直径 =364mm 由表13-1-2415选取6.带速 = 7.初定中心距中心距范围： （4-2）取=500mm8.带的有效长度 = =1850mm查表13-1-2215取带的有效长度9.计算中心距 = =550mm 10.小带轮包角=157 11.带每楔所传递的额定功率查表13-1-2813-1-3015得12.带每楔所传递的额定功率13.带的楔数 式中 、 分别为包角系数和带长修正系数查表13-1-31和表13-1-32得，。则：选取楔数1014.有效圆周力 = 15.带的紧边拉力 =3600 16.带的松边拉力 =4732 17.作用在轴上的力= 3.6输出轴齿轮的几何尺寸和啮合参数计算按齿根弯曲强度初算齿轮模数m齿轮模数m的初算公式为 m=式中算数系数，对于直齿轮传动=7.1；啮合齿轮副中小齿轮的名义转矩，N*m ； =/=9549/n=95493/31440=6.63N*m使用系数，由机械设计手册表67查得=1；综合系数，由机械设计手册表65查得=2；计算弯曲强度的行星轮间载荷分布不均匀系数，由机械设计手册公式65得=1.85；小齿轮齿形系数，图622可得=3.15；，齿轮副中小齿轮齿数，=9；试验齿轮弯曲疲劳极限，按由机械设计手册图626630选取=120,所以 m=0.89暂取m=1.5,计算各参数。1）分度圆直径d=m*=1.521=31.5mm=m*=1.584=126mm=m*=1.5189=283.5mm2) 齿顶圆直径齿顶高：外啮合=*m=m=1.5内啮合=（-）*m=(1-7.55/)*m=1.36 =+2=31.5+3=34.5mm=+2=126+3=129mm=-22=283.5-3=280.5mm3) 齿根圆直径齿根高=（+）*m=1.25m=1.875=-2=31.5-3.75=27.75mm=-2=126-3.75=122.25mm=+2=283.5+2.5=286mm4）齿宽b参考三表819选取=1=*=121=21mm=*+5=21+5=26mm=26+(5-10)=26-5=21mm5) 中心距a对于不变位或高变位的啮合传动，因其节圆与分度圆相重合，则啮合齿轮副的中心距为： 1、ag为外啮合齿轮副=m/2(+)=1.5/2(18+45)=47.25mm2、bg为内啮合齿轮副 =m/2(+)=1.5/2(108-45)=47.25mm主动齿轮从动轮模数m1.51.5齿数z2184分度圆直径d31.5126齿顶圆直径34.5129齿根圆直径27.75122.25齿宽高b2126中心距a =78.75mm 3.7齿轮输出轴的设计1、选择轴的材料，确定许用应力由已知条件： 齿轮轴选用45钢正火,由传动设计与应用手册表144查得强度极限=600MPa,再由表142得许用弯曲应力=55MPa2、按扭转强度估算轴径=P=397.98%=2.94kw根据传动设计与应用手册表141 得C=118107。又由式142得 d=(118107) =14.8613.48d取直径=18mm3、确定各轴段的直径 轴段1(外端)直径最少=18mm考虑到轴在安装所必须满足的条件，初定：=49mm,=33mm, =26mm,4、确定各轴段的长度为保证达到轴于齿轮安装的技术要求及所必须满足的安装条件，初定：L=162mm, =22mm, =25mm, =26mm, L4=16mm 按设计结果画出轴的结构草图：见图7-3图7-3 输出轴结构图a、受力分析图 见图 5、校核轴：图7-4 受力分析图(a)排烟平面内弯矩图 (b)垂直面内的弯矩图 (c)合成弯矩图 (d)转矩图圆周力：=2465.5/70=13.3N径向力：=13.3tan=4.84N法向力：=/cos=13.3/ cos=14.15Nb、作排烟平面内弯矩图（7-4a）。支点反力为： =/2=7.075N 弯矩为：=7.07568.25/2=241.43Nmm =7.07533.05/2=116.9Nmmc、作垂直面内的弯矩图（7-4b），支点反力为：=/2=2.42N弯矩为：=2.4268.25/2=82.58Nmm =2.4233.05/2=39.99Nmmd、作合成弯矩图（7-4c）：=255.16 Nmm=123.55Nmme、作转矩图(7-4d)：T= -=*（1+P）= 0.8952（1+6）=626.64 N*mmf、求当量弯矩 =2804.63Nmm =2795.7Nmmg、校核强度 =/W=2804.63/0.1=2804.63/0.1=16.23Mpa =/W=2795.7/0.1=2795.7/0.1=16.18Mpa所以 满足=55Mpa的条件，故设计的轴有足够的强度，并有一定裕量。3.8 输出轴上轴承的校核（1）求两个轴承受到的径向载荷由轴的校核过程可知所以（2）计算轴承的轴向力查文献13机械设计师手册得32006型号轴承所以（3）求轴承的动载荷查文献13机械设计师手册表13-5得对轴承1 对轴承2 查文献13机械设计师手册表13-6 取冲击载荷因数（四）计算轴的寿命所以轴承满足寿命要求。第4章 结论本文通过设计计算，重点介绍了烟道探测机构的机械结构和传动方案！其中两组传动轴的作用为控制伸缩！所以控制伸缩的机构我们选择丝杠螺母组，这样通过电机的正反转来实现伸-缩！该丝杠螺母副选用两个旋向的螺纹传动来实现共同伸缩！其螺纹规格为梯形螺纹Tr26*6，螺纹大径 d=26，螺纹中径 d2 =24，螺纹小径 d3=20，螺距 E P=6。两组螺杆旋向相反！而控制旋转的机构就是个旋转轴，其机构原理类似于钻床钻头轴，在不影响钻头伸缩的前提下，带动钻头旋转！此结构也是如此！主要选用了花键轴！其结构简单，偏于加工，花键类型：圆柱直齿渐开线花键，采用30度平齿根，标准压力角。主要优点：受载时齿上有径向力，能起自动定心作用，强度高，寿命长，加工容易。花键齿数z=10,齿厚c=4,模数m=3! 带动探测机器人的传动副为齿轮传动，其模数m=1.5，主动齿轮齿数z=21，从动齿轮齿数z=84，主动齿轮齿宽b=21，从动齿轮齿宽b=26！动力源是两个电机，由两个独立的电机提供动力，其电动机采用B级绝缘。外壳防护等级为IP44，冷却方式为I（014）即全封闭自扇冷却，额定电压为110250V，额定功率为50HZ，型号为110BYG350DH-0501 。带传动从传动效率的高低来看，链传动效率最高，其次是同步带，最后是普通三角带！也恰恰是因为这些，链传动和同步带不能实现过载保护，而三角带在过载时会发生打滑现象，能有过载保护的作用！ 从成本的高低来分析，成本由高到低分别为： 链传动、同步带、三角带！考虑到此机构是探测烟道内部的机器人，对传动效率要求较低，而同步带在成本较低的情况下又能实现过载保护，所以此机器人我们选择同步带带传动更为合适！带型为， PL型同步带，小带轮直径，大带轮直径，带速V=5m/s带的有效长度！两个多月的毕业设计在忙碌中就快要结束了,在这两个多月的时间里,在毕业设计之余还要兼顾找工作,因此,在这段时间里我觉得生活非常的充实.不但在毕业设计中巩固了以前的知识,而且在人生道路上学到在校园学不到的社会交际.毕业设计是大学三年所学知识的一个考察,它兼顾了三年中所学的基础和专业知识,因此不同于以前的课程设计,毕业设计是课程设计一个质的飞越.认识到这点,我对待毕业设计的态度也不敢懒散,一直抱以认真谨慎的学习态度.在接到毕业设计课题后首先要做的就是搜集各方面