【一款能用于火灾救援的轮足式机器人强度校核分析案例1500字】

一款能用于火灾救援的轮足式机器人强度校核分析案例目录TOC\o"1-2"\h\u16892一款能用于火灾救援的轮足式机器人强度校核分析案例 1200181.1电机和舵机输出轴强度校核 193181.2螺栓的强度校核 5强度校核的概念定义:所谓强度校核是指对材料或者设备的动力学性能作出检测和调整的一种方法,并且该校核的方式以不损害材料或者设备的性能作为其前提。本文中所设计的轮足式机器人主要考虑了电机和舵机轴的强度校核以及螺栓轴的强度校核和舵机轴的强度校核计算。轴的强度校核计算：在对轴的强度校核和计算进行分析时,应该根据各个承载件的具体负荷以及应力状态,采取一种相应的计算方法,并恰当地考虑选择其许用的应力，方法如下所示：对于传动轴则根据按扭转强度条件计算。对于心轴则根据按弯曲强度条件计算。对于转轴则根据按弯扭合成强度条件计算。1.1电机和舵机输出轴强度校核1.1.1电机输出轴的强敌校核该机器人所选电机为一能机电的42系列的42BLF-0330NBB直流无刷电机。其额定力矩为0.1N·m，如下图1.1所示：图1.1电机该电机输出轴主要是传递扭矩，只需要校验其扭转切应力即可，且该轴为等直圆实心轴，实心轴的扭转强度条件为：实心圆轴圆心圆形截面的极惯性矩表达式为由此可得该轴的抗扭截面系数的表达式为在上列公式中：为扭转切应力，MPaT为轴受到最大的扭矩，N·mmIp为轴的极惯性矩，mm4Wp为轴的抗扭截面系数，mm3D为计算截面处轴的直径，mm为许用扭转切应力，MPa由D=3mm，T=0.1N·m代入式中，可求得18.872376×106MPa（1.4）钢材的屈服强度与许用拉伸应力的关系

[δ]=δu/n（1.5）n为安全系数，一般钢材，n取1.6~2.5许用扭转应力与许用拉应力的关系:

（1）对于塑性材料[]=0.5—0.6[δ]（1.6）

（2）对于脆性材料[]=0.8—1.0[δ]（1.7）该机器人电机轴材料选用45钢，查阅相关资料如下图1.2所示，45钢为塑性材料，可取=150MPa。可得由上式可知，因此该轴符合强度要求。图1.2常用材料许用应力表1.1.2舵机输出轴的强度校核该机器人所选电机为选用Futaba品牌BLS352的数字舵机，数字舵机相较于模拟舵机，其最大能提供18Kg·cm的扭矩，如下图1.3所示：图1.3舵机结构图该舵机轴主要是传递扭矩，也只需要校验其扭转切应力即可，且该轴为等直圆空心轴，空心轴的扭转强度条件为：空心圆轴圆心圆形截面的极惯性矩表达式为其中由此可得该轴的抗扭截面系数的表达式为在式中：为扭转切应力，MPa；T为轴受到最大的扭矩，N·mm；Ip为轴的极惯性矩，mm4；Wp为轴的抗扭截面系数，mm3；D为截面处轴的外径，d为轴的内径，mm；为许用扭转切应力，MPa；由D=8mm，d=2mm,T=N·m代入式中，可求得17.984263×106MPa（1.13）该机器人舵机轴材料选用45钢，查阅相关资料如上图1.2所示，45钢为塑性材料，可取=150MPa[29]。可得由上可知，因此该轴符合强度要求。1.2螺栓的强度校核该机器人所用的螺栓为普通螺栓联接，其只受预紧力，如下图1.4所示，其为一紧螺栓联接，横向载荷FR靠背联接件接合面间的摩擦力来传递。此时螺栓只受预紧力和螺纹副摩擦力矩T1T1=tan(+)d2（1.15）相应分别产生拉应力和切应力，螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态。对于普通螺纹的钢制螺栓，近似满足，由于螺栓材料是塑性的，根据第四强度理论，计算应力为1.3（1.16）图1.4只受预紧力的紧螺栓联接因此，螺栓危险截面的拉伸强度条件为上列式中为预紧力;为螺纹升角;螺纹副当量摩擦角;d1为螺纹小径;d2为螺纹中径;[]为紧联接螺栓的许用拉应力;横向载荷FR靠联接拧紧后，接合面间产生的摩擦力来传递，为使被连接件之间不发生相对滑动，应有式中为接合面间的摩擦系数；m为接合面数；z为螺栓数；kf为可靠性系数，kf=1.1~1.3[30];该机器人螺栓受静载，所使用的螺栓为六角头螺栓，公称直径为M6，所选材料为45碳钢，查阅相关受拉螺栓联接的安全系数，可查的控制预紧力时的安全系数，许用应力公式为[]S=1.2~1.5，为屈服极限，=355MPa，