TH-1管道機器人設計說明書

TH-1型管道機器人設計說明書 #計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，所以只用校驗驅(qū)動輪軸的強度，示意圖如下：軸承10" 、FF軸承IIOOO1）F力在支點產(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R=FL/（L2+L3）=72x5/8=45N5.2高速軸校驗R=F-R=72-45=27Nv2 v12）垂直面彎矩圖（如下圖）M=RL2=45*3N.mm=135N?mmvv1強度校驗1） 危險截面為F施加在軸上面的力的面其當量彎矩為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,遠滿足要求軸的強度校驗合格4.軸上軸承的計算滾動軸承基本額定壽命的檢驗預計壽命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故其當量動載荷取P=45NL= =36104x106h>軸承的預期壽命30000h60nfPph因此滾動軸承的設計合理軸承壽命計算合格履帶軸系零件設計計算錐齒輪傳動軸5.軸、軸承計算過程結果及說明5.1止齒軸計算錐輪設計1.概略計算軸徑1）錐齒輪軸采用齒輪軸；因高速軸的齒輪在前面的設計中已設計為選用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；以下計算軸的計算參考［4JP580-590及料的拉伸強度限€=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)強度計算：d?氣彳C=98?107；取C=104；則d?3.76mm；②按扭轉(zhuǎn)剛度進行計算d?(91-108)/'-=93n0.0126—-一=5.9mm267軸端直徑d=6mm；取直徑為d=6mm2.錐齒輪軸的結構設計擬定軸的結構考慮軸上零件的固定及便于軸系零件的裝拆，采用階梯軸結構：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3.計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軸的強度校驗合格軸的剛度校驗合格軸的強度校驗合格軸的剛度校驗合格7）軸傳遞的轉(zhuǎn)矩（見圖i）T€450N.mm強度校驗1） 危險截面為a面其當量彎矩為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段軸為非危險截面，同時直徑也要大，所以軸強度較和滿足。軸的剛度校驗：1）軸的彎曲變形計算（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11=0-000079<[0];故滿足變形條件2）軸的扭轉(zhuǎn)變形的計算材料的切變模量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算所以滿足條件6.錐齒輪上軸承的計算滾動軸承基本額定壽命的檢驗預計壽命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故其當量動載荷取最大值P-61.45N-0.06145KN106fCL=—— ）e=10573x106h>軸承的預期壽命30000hh60nfPp因此滾動軸承的設計合理軸承壽命計算合格

履帶軸系零件設計計算從動輪傳動軸5.軸、軸承和鍵計算過程結果及說明5.1驅(qū)動輪軸的計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。相當與軸承的作用，支撐驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)動。從動輪軸的結構設計擬定軸的結構考慮軸上零件的固定及便于軸系零件的裝拆，采用階梯軸結構軸結構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.以下計算軸的計算參考【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，所以只用校驗驅(qū)動輪軸的強度，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1）F5.2高速軸校驗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軸的強度校驗合格2軸的強度校驗合格軸承支反力：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.強度校驗1） 危險截面為Mv最大的一段軸面其當量彎矩為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,遠滿足要求4.軸上軸承的計算滾動軸承基本額定壽命的檢驗預計壽命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故其當量動載荷取P=36NL=貝—=288830x106h>軸承的預期壽命30000h60nfPph因此滾動軸承的設計合理軸承壽命計算合格參考文獻煤氣管道機器人管徑適應調(diào)整機構分析 上海交通大學學報管道機器人的發(fā)展現(xiàn)狀 機器人技術與應用管道機器人適應不同管徑的三種調(diào)節(jié)機構的比