TH-1管道機(jī)器人設(shè)計(jì)說明書

TH-1型管道機(jī)器人設(shè)計(jì)說明書 #計(jì)算支反力和繪制彎矩圖及扭矩圖由于驅(qū)動輪軸并不傳遞功率，只是起到支撐的作用，所以只用校驗(yàn)驅(qū)動輪軸的強(qiáng)度，示意圖如下：軸承10" 、FF軸承IIOOO1）F力在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力（如下圖）F1FTOC\o"1-5"\h\zRv1 Rv2_L1 _L2 L3 ?L2=3mm,L3=5mm5.2高速軸校驗(yàn)R=FL/（L2+L3）=72x5/8=45N5.2高速軸校驗(yàn)R=F-R=72-45=27Nv2 v12）垂直面彎矩圖（如下圖）M=RL2=45*3N.mm=135N?mmvv1強(qiáng)度校驗(yàn)1） 危險(xiǎn)截面為F施加在軸上面的力的面其當(dāng)量彎矩為M=M=135N?mmev2） 軸為40Cr,調(diào)質(zhì)；?=750MP；B a[?][?]=70MP-1baM e =0.27mm；0.1[? ]-1b此截面處直徑為17mm,遠(yuǎn)滿足要求軸的強(qiáng)度校驗(yàn)合格4.軸上軸承的計(jì)算滾動軸承基本額定壽命的檢驗(yàn)預(yù)計(jì)壽命30000h（【1】表16—11）查【4】附表22—3：軸承的基本額定動載荷C=40.8KN查【1】表16—9、10得溫度系數(shù)f=1（假定工作時溫度100度）載荷系數(shù)/=1p對球軸承€=3驅(qū)動軸只受徑向力F的作用，A=45N,R=27Nv1 v2故其當(dāng)量動載荷取P=45NL= =36104x106h>軸承的預(yù)期壽命30000h60nfPph因此滾動軸承的設(shè)計(jì)合理軸承壽命計(jì)算合格履帶軸系零件設(shè)計(jì)計(jì)算錐齒輪傳動軸5.軸、軸承計(jì)算過程結(jié)果及說明5.1止齒軸計(jì)算錐輪設(shè)計(jì)1.概略計(jì)算軸徑1）錐齒輪軸采用齒輪軸；因高速軸的齒輪在前面的設(shè)計(jì)中已設(shè)計(jì)為選用40Cr鋼，鍛件，調(diào)質(zhì)則整根高速軸都使用材料40Cr，調(diào)質(zhì)；查【4】表20-2；以下計(jì)算軸的計(jì)算參考［4JP580-590及料的拉伸強(qiáng)度限€=750N/mm2，拉伸屈服限B=550N/mm2，彎曲疲勞限€=350N/mm2，扭轉(zhuǎn)疲勞限-1T-1=200N/mm22）高速軸傳遞功率P=O.。126kW,轉(zhuǎn)速n1=267rpm。①按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算：d?氣彳C=98?107；取C=104；則d?3.76mm；②按扭轉(zhuǎn)剛度進(jìn)行計(jì)算d?(91-108)/'-=93n0.0126—-一=5.9mm267軸端直徑d=6mm；取直徑為d=6mm2.錐齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定軸的結(jié)構(gòu)考慮軸上零件的固定及便于軸系零件的裝拆，采用階梯軸結(jié)構(gòu)：1段為軸頸，直徑為軸直徑最小值，取6mm,和錐齒輪過盈連接,支承采用深溝球軸承61801,采用脂潤滑。2段軸為軸肩，固定滾動軸承，并裝有軸承蓋。軸直徑略大于軸頸，取11mm。3段為軸頸，直徑取6mm,故支承用深溝球軸承6308采用油脂潤滑。并和圓柱齒輪間有過盈連接。d1=6mm;L1=25.5mm;d2=11mm;L2=3mm;d3=6mm;L3=8.5mm;5.2止齒軸驗(yàn)3.計(jì)算支反力和繪制彎矩圖及扭矩圖1）求軸上各力（受力示意圖如下）Fr1Ft1o軸承IFt2Fr2FaL_oo軸承ii直齒輪（為一對齒輪中的主動輪）:2T2x450圓周力F=力==52.94N

t1 d171徑向力F=Ftg,=52.94xtg20。=19.27Nr1 t軸向力F=0（直齒輪無軸向力）a圓錐齒輪（為一對齒輪總的從動輪）:圓周力2T2*450 30mF=——1= =30Nt2d30m徑向力F-Ftg,=30xtg20°xcos56=6.1Nr2 12軸向力F=Ftg,sin?=30xtg20°xsin56=9.0Na 12 22）垂直平面內(nèi)支承點(diǎn)得支反力（如下圖）L2Rh2Rh1Fr1r16）合成彎矩最不利的情況:hbM=（M2,Ma avMvb相疊加:va,2）1/2=281.7N.mmaHFt1Rv1L3Rv2L1=5mm,L2=20.5mm,L3=5mmR=-57.44Nv1R=34.5Nv23）水平面支承反力（如下圖）L2Fr2R=-21.85NhlR=8.68Nh2=FL1=264.7N?mmr1M=Rvbv25）水平面產(chǎn)生的彎矩圖（如下圖）L3=34.5*5=172.5NmmM=FL1=96.35N.mmhaM=RL3=43.4N?mmh2軸的強(qiáng)度校驗(yàn)合格軸的剛度校驗(yàn)合格軸的強(qiáng)度校驗(yàn)合格軸的剛度校驗(yàn)合格7）軸傳遞的轉(zhuǎn)矩（見圖i）T€450N.mm強(qiáng)度校驗(yàn)1） 危險(xiǎn)截面為a面其當(dāng)量彎矩為M=（M2,（aT）2）1/2=390.2N.mme a其中，取折合系數(shù)a=0.6；2） 軸為40Cr,調(diào)質(zhì)；由【1】表14—1査得b=750MP；B a由H】表14—3查得［。_功］=7。MPaM0.1［be］=3.82頗；-1b此截面處直徑為6mm，故滿足要求3）2段軸為非危險(xiǎn)截面，同時直徑也要大，所以軸強(qiáng)度較和滿足。軸的剛度校驗(yàn)：1）軸的彎曲變形計(jì)算（等效直徑法）d=(ZdL)/ZL=6.405mm；e ii il=ZL=34mm；材料彈性模量E=2.1X105MPa光軸剖面的慣性矩I=0.05d4=84.15mm；eF13 1927x343撓度y=-r——= =0.0089348EI 48x2.1x105x84.15由【4】P59。對齒輪軸許用撓度［J］€（0.01?0.03）m；m為齒輪模數(shù)3；許用偏轉(zhuǎn)角［0］=0.005rad；許用扭轉(zhuǎn)角［中］=0.25°?1°/m所以，》＜［y］；偏轉(zhuǎn)角0=爲(wèi)11=0-000079<[0];故滿足變形條件2）軸的扭轉(zhuǎn)變形的計(jì)算材料的切變模量G=0.81x105MPa軸的扭轉(zhuǎn)角9=1 <0.00015rad<0.08°<[9]G 0.1d4i=1 i

5.3錐齒輪軸承的壽命計(jì)算所以滿足條件6.錐齒輪上軸承的計(jì)算滾動軸承基本額定壽命的檢驗(yàn)預(yù)計(jì)壽命30000h（【1】表16—11）查【4】附表22—3：軸承的基本額定動載荷C=40.8KN溫度系數(shù)f=1（假定工作時溫度100度）t載荷系數(shù)f=1.2（由題目給定有輕微振動）p對球軸承€=3由上面軸的力學(xué)分析可得：F =61.45NrmaxF=9NaF由廠a=0.146<0.25，可得徑向載荷系數(shù)X=1Frmax軸向載荷系數(shù)Y=0故其當(dāng)量動載荷取最大值P-61.45N-0.06145KN106fCL=—— ）e=10573x106h>軸承的預(yù)期壽命30000hh60nfPp因此滾動軸承的設(shè)計(jì)合理軸承壽命計(jì)算合格

履帶軸系零件設(shè)計(jì)計(jì)算從動輪傳動軸5.軸、軸承和鍵計(jì)算過程結(jié)果及說明5.1驅(qū)動輪軸的計(jì)算軸徑的尺寸的初訂1） 從動輪軸選用40Cr鋼，鍛件，調(diào)質(zhì)則整根高速軸都使用材料40Cr，調(diào)質(zhì)；查【4】表20—2；材料的拉伸強(qiáng)度限€=750N/mm2,拉伸屈服限B€=550N/mm2,彎曲疲勞限€=350N/mm2,扭轉(zhuǎn)疲勞s -1限T=200N/mm2-12） 從動輪軸固定在履帶板上，靜止不動，并不具有傳遞功率的作用。相當(dāng)與軸承的作用，支撐驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)動。從動輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定軸的結(jié)構(gòu)考慮軸上零件的固定及便于軸系零件的裝拆，采用階梯軸結(jié)構(gòu)軸結(jié)構(gòu)和和從動輪的中心相對稱：為軸頭1,上開有張緊的螺釘孔，并和履帶帶板相接觸，取軸直徑為6mm。2段的為軸身，裝軸承蓋，取軸直徑為13mm.3段為軸頸，直徑取15mm，故支承用深溝球軸承61802，采用油脂潤滑。4段軸為軸肩，起到固定軸承的作用，直徑為19mm.5段軸為軸身，連接兩邊軸肩的作用，取直徑為24mm.以下計(jì)算軸的計(jì)算參考【4】P580—590d1=6mm;L1=8mm;d2=13mm;L2=5mm;d3=15mm;L3=5mm;d4=19mm;L4=1mm;d5=24mm;L5=4mm;3.計(jì)算支反力和繪制彎矩圖由于驅(qū)動輪軸并不傳遞功率，只是起到支撐的作用，所以只用校驗(yàn)驅(qū)動輪軸的強(qiáng)度，而且沒有扭矩的存在，示意圖如下：Q"軸承I 軸承II張緊力 張緊力5.2高速軸校驗(yàn)1）F5.2高速軸校驗(yàn)F2F1F2F1L1=L3=6.5mm,L2=21mm圖中F1,F2為螺母所施加的張緊力?？梢宰龊喕幚硭愠鯢F1=F2=—=36N軸的強(qiáng)度校驗(yàn)合格2軸的強(qiáng)度校驗(yàn)合格軸承支反力：R(L+L)+RL=F(L+L+L)v123 v23 11 23R=R=36Nv1 v23)垂直面彎矩圖(如下圖)M=F1*L1=36*6.5Nmm=234Nmmv4.強(qiáng)度校驗(yàn)1） 危險(xiǎn)截面為Mv最大的一段軸面其當(dāng)量彎矩為M=M=234Nmme v2） 軸為40Cr,調(diào)質(zhì)；b=750MP；B a[b]=70MP-1b a7 /Md>3 e——=0.32mm；3o.i[b]1 -1b此截面處直徑為24mm,遠(yuǎn)滿足要求4.軸上軸承的計(jì)算滾動軸承基本額定壽命的檢驗(yàn)預(yù)計(jì)壽命30000h（【1】表16—11）査【4】附表22—3：軸承的基本額定動載荷C=40.8KN査【1】表16—9、10得溫度系數(shù)f=1（假定工作時溫度100度）t載荷系數(shù)f=1p對球軸承?=3驅(qū)動軸只受徑向力F的作用，R=R=36Nv1 v2故其當(dāng)量動載荷取P=36NL=貝—=288830x106h>軸承的預(yù)期壽命30000h60nfPph因此滾動軸承的設(shè)計(jì)合理軸承壽命計(jì)算合格參考文獻(xiàn)煤氣管道機(jī)器人管徑適應(yīng)調(diào)整機(jī)構(gòu)分析 上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)管道機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀 機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用管道機(jī)器人適應(yīng)不同管徑的三種調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的比