【《履带消防机器人的履带参数设计计算案例》2300字】

II履带消防机器人的履带参数设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u31080履带消防机器人的履带参数设计计算案例 1195581.1履带节距 1113061.2驱动轮（Drive）参数 2153761.3链轮直径参数计算 347321.4支重轮（thrust）设计 64671.5履带参数计算 7履带设计中考虑的主要参数包含：履带节距j履带接地长度Ｌ履带轨距B履带宽度b履带接地比压ｐ1.1履带节距按照经验公式[1]：j=（15~17.5）式中：j-履带节距，单位mm；m满-满载质量，单位kg。代入式中计算得出56.41≤j≤65.81查阅机械设计手册选取40A链条表3-2相关链条参数数值表（GB1241.1-83)链号节距p滚子外径d1max内链板高度h2max内链节内宽b1min排距pt40A61.5039.6860.3337.8571.55由表3-2可知，取d1为35mm，h2为60mm，b1为40mm1.2驱动轮（Drive）参数图3-1驱动轮Fig.3-1Drivingwheel目前来说，履带式底盘驱动轮设计还没有确定的统一标准，各种设计齿形方法很多。实际工作条件下，因制造误差以及履带本身存在一定的弹性，驱动轮齿与履带啮合时往往不是等节距啮合，因此，设计成品应能使履带铁齿顺利地进入和退出啮合，减少冲击；并且能在履带节距因磨损而增大后，履带不会脱落，消防机器人可以正常运动。1、驱动轮齿数Zd通常来说驱动轮直径越小，则使得履带弯曲挠性增加，加快履带磨损。驱动轮直径越大，履带驱动力矩就越大，则所需转矩也越大，故而驱动轮也不宜过大。17、19、21、23、25、28、57、76、95与114为链轮齿数优先选用的齿数。齿数选用范围为9~150。链条节数一般为偶数，为使磨损均匀，两链轮的齿数最好是互为质数的奇数。结合整车体积质量与合理节距确定驱动轮齿数为11。2、驱动轮直径Dd驱动轮分度圆直径可按式（2-2）（张东宝2018）式中：Dd-驱动轮直径，单位为mm；Zd-驱动轮齿数，此处选取11。代入式中计算得出Dd为225.39mm，取225mm。1.3链轮直径参数计算1、链轮的直径尺寸根据国家标准GB1244-85链轮（短节距精密滚子链链轮）图3-2链轮的直径尺寸Fig.3-2Diameterdimensionsofsprocket（1）齿顶圆直径da（mm）：dd代入式中计算得出244.26≤da≤269.38，取齿顶圆直径da为250mm。（2）齿根圆直径df（mm）：d代入式中计算得出齿根圆直径df=190mm。（3）齿侧凸缘直径dg（mm）：d代入式中计算得出dg≤151.10，取齿侧凸缘直径dg=150mm。2、端面齿槽几何参数计算图3-3端面齿槽形状Fig.3-3Endfacetoothgrooveshape（1）齿面圆弧半径re（mm）：

rremax=0.008代入式中计算得出54.6≤re≤84.28，取齿面圆弧半径re=60mm。（2）齿沟圆弧半径ri（mm）：rr代入式中计算得出17.675≤ri≤20.946，齿沟圆弧半径ri=20。（3）齿沟角α（°）αα代入式中计算得出111.82°≤α≤131.82°3、链轮轴向齿廓计算图3-4轴向齿廓Fig.3-4Theaxialprofile（1）齿宽bf1（mm）：当p＞12.7时，单排链齿宽计算公式为：b代入式中计算得出bf1=38mm。（2）倒角宽ba（mm）：b代入式中计算得出倒角宽为6.35≤ba≤9.53，取ba=8mm。（3）倒角半径rx:rx≥p代入式中计算得出rx≥61.50mm，取64mm。（4）齿侧凸缘圆角半径ra（mm）：ra≈0.04p代入式中计算得出齿侧凸缘圆角半径ra为2.54mm。4、驱动轮减重优化结合经验公式（1）支撑部分长度LL=代入式中计算得出支撑部分长度36≤L≤50，取L=50mm（2）驱动轮端面模数mtm代入式中计算得出mt=20.45455(端面模数mt应保留小数点后5位)（3）齿轮中间部分宽度cc=0.3b代入式中计算得出c=11.4，取11（4）其它齿轮参数D代入式中计算得出D1=48,取50mm5、驱动轮键槽设计根据机械设计手册图表：表3-3标准键槽尺寸Tab.3-3Standardkeywaydimensions轴径d键的公称尺寸键槽尺寸bhcL轴槽深t毂槽深t1公称偏差公称偏差＞22-30870.25~0.418~90401.30查询此表即可确定驱动轮上键槽尺寸最终确定选用键槽尺寸，宽b为10mm，深h为4mm。驱动轮材料选择链轮材料Sprocketmaterial材料热处理热处理后硬度应用范围40,50淬火、回火40~50HRC无剧烈真的及冲击的链轮15Cr，20Cr渗碳、淬火、回火50~60HRC有动载荷/传递较大功率的链轮40Cr淬火、回火40~50HRC使用优质链条，重要的链轮结合表格，暂定链轮选择40Cr。1.4支重轮（thrust）设计1、支重轮直径Dt选取支重轮齿数为9式中：Dt-支重轮直径，单位为mm；Zt-支重轮齿数，此处选取9。代入式中计算得出Dt为185.66mm，取186mm。2、支重轮间距s一般的橡胶履带中含有铁齿用以与驱动轮的轮齿相互齿配合，而铁齿相互之间填充有橡胶与钢丝织物等，因此当支重轮在履带上滚动时，铁齿部分与铁齿之间部分下陷量不同，造成履带式底盘行走不稳。故而在设计时，为增强履带式底盘的行走稳定性，故支重轮间距不取履带节距的整数倍。根据经验公式：s=（1.5~2.5）j式中：s-支重轮间距，单位为mm；j-履带节距，单位为mm。（中国农业机械化研究院2007）。代入式中计算得出s为158.75mm，取160mm。1.5履带参数计算1、履带接地长度L[2]履带接地长度由经验公式估算（王中玉2010）。L≈1.07×式中：L为履带接地长度，单位m；m满为整机质量，单位kg；取满载质量为200kg，代入式中计算的履带接地长度为625.74mm，取接地长度为750mm。2、履带轨距B履带轨距的选择主要参考：LB履带轨距根据文献［3］，履带宽度b和接地长度L应满足经验公式：1.2≤式中：L-履带接地长度，单位mm；B-履带轨距，单位mm。代入式中计算的履带轨距为750mm。（3）履带宽度b履带宽度可由经验公式：L=式中:λ-比例系数；普通机械取0.18~0.22，沼泽用途机械取0.24~0.28。b-履带宽度，单位mm。代入式中计算得135≤b≤165，取b=150mm。（4）履带接地比压P［4］由履带接地长和履带宽度可以算出履带总接地面积：A=2×l×b式中:A-履带总接地面积,单位m2；代入式中计算得A=0.3m2。满载接地比压：P=式中:P-满载接地比压,单位Kpa；PMax-履带行动允许的最大接地比