管道智能机器人毕业设计论文(编辑修改稿)

管道智能机器人毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

=2，使用寿命为 30000 小时，工作时有轻度振动。 选用材料 16 采用 7级精度软齿闭式圆柱直齿轮；小齿轮 40Cr 钢，锻件，调质， 1 270H HB ； 大齿轮 45 钢，锻件，调质， 2 250H HB ；齿面粗糙度。 接触疲劳强度设 计计算 因为是软齿轮，故根据机械设计 3 按接触疲劳强度设计计算 d1   3 21 12  H EHd ZZuukT  (521) （ 1）齿数比 u=i=2。 （ 2）齿宽系数 d ：直齿取 d ＝。 （根据机械设计 3 表 107） （ 3）载荷系数。 AVK K K K K (522) ① 工况系数 。 （根据机械设计 3 表 102） ② 动载荷系数 VK。 取小齿轮齿数 1z ＝ 14；初估小齿轮圆周速度； 1v ＝。 vK ＝ 1。 （根据机械设计 3 图 108） ③ 齿向载荷分布系数  。 （根据机械设计 3 表 104） ④ 载荷分布系数 K。 a）大齿轮齿数 21z iz ＝ 2 14＝ 28 取 2z ＝ 20。 b）螺旋角 0。 （直齿） c）端面重合度12111 . 8 8 3 . 2 ( ) c o szz  ＝。 (523) d）纵向重合度  ＝ 0。 （直齿） e）总重合度     ＝ ； K ＝。 ⑤ 载荷系数 K＝。 （ 4）小齿轮转矩 1T =600（ ） 17 （ 5）材料弹性系数  （根据机械设计 3 表 106） （ 6）节点区域系数  （标准直齿） （ 7）许用接触疲劳应力  H ＝  minlimHHNHS K (524) ① 小齿轮接触疲劳极限应力 lim1H ＝ 720 2/N mm。 （根据机械设计 3 图 1021） ② 大齿轮接触疲劳极限应力 lim2H ＝ 575 2/N mm。 （根据机械设计 3 图 1021） ③ 最小许用接触安全系数 ,设失效概率 1/100    m in m in 1 .0 0HFSS。 ④ 小齿轮接触应力当量循环次数 N1e =60n1 jLh。 (525) 1n ＝ 200r/min； Lh =30000h； 1eN ＝ 810。 ⑤ 大齿轮接触应力当量循环次数 N2e = 1eN /i= 810。 ⑥ 大、小齿轮接触寿命系数 k 1HN =k 2HN =1。 （根据机械设计 3 图 1019） 小齿轮许用接触疲劳应力：  1H =  min1lim1HHHNSK  = =720 (N/mm2 )。 (526) 大齿轮许用接触疲劳应力：  2H =  min2lim2HHHNSK  = =575(N/mm2 )。 (527) 从上两式中取小者作为许用接触疲劳应力：     22 5 7 5 ( / )HH N m m。 （ 8）中心距 a ，小、大齿轮的分度圆直径 12,dd，齿宽 12,bb和模数 m d 1min =  3 21 12  H EHd ZZuukT ＝ 取 14mm。 (528) 中心距 a 21d (1+i)=21 14（ 1+2） =21mm 圆整为 a=21mm。 (529) 模数 m＝122azz ＝ ；取 m＝ 1mm。 (530) Z1 = iZZ 1 21 =14，取 1z 14，初选正确； Z2 =28。 (531) 18 于是 1d ＝ 1mz ＝ 14mm； 2d ＝ 2mz ＝ 28mm。 (532) 齿宽 b= 1dd =14=。 (533) 取小齿轮宽度 b1 =12mm，大齿轮宽度为 b2 =。 参数的修正 （ 1）动载荷系数 kv 小齿轮实际圆周速度 v1 = 100060 11nd = (534) 与初估 1v = /ms相符， vK 值无需修正。 （ 2）载荷系数 K 及其他参数均未变，均无需修正。 （ 3）直齿圆柱齿轮传动的几何尺寸及参数保持不变。 弯曲强度校验计算 SaFanF YYmbdKT1 12  F (535) （ 1）基本尺寸 K=； 1T ＝ 600Nmm ； 2T ＝ 1200Nmm。 1d =14mm； 2d ＝ 28mm； nm =m=1mm。 （ 2）齿形系数和应力校正系数 小齿轮齿形系数 1  ，大齿轮齿形系数 2  （根据机械设计 3 表 105） 小齿轮应力校正系数 1  ，大齿轮应力校正系数 2 。 （ 3）许用弯曲疲劳应力  F =  minlimFFNFS K (536) ① (根据机械设计 3 图 1020) 小齿轮弯曲疲劳极限应力 2lim 1 280 /F N mm  ，大齿轮弯曲疲劳极限应力2lim 2 210 /F N mm 。 ② 最小许用弯曲安全系数 保失效概率 1/100 ，选择最小安全系数    m in 1 m in 2 1FFSS.3。 19 ③ 弯曲寿命系数 1eN =108 ； 2eN =108 ； K 1FN =K 2FN =。 （根据机械设计 3 图 1018）  1F =  min11limFFNFS K =  =(N/mm2 )。 (537)  2F =  min22limFFNFS K =  =(N/mm2 )。 (538) 1F =nmbdKT112 Y 1Fa Y 1sa =(N/mm2 )； 2F =nmbdKT112 Y 2sa Y 2Fa =(N/mm2 ) 因为 11[]FF ； 22[]FF。 所以校 验合格。 标准齿轮 h*a =1， C =；小齿轮的变为系数 x= 1717 1Z =；齿顶圆直径da =Zm+2（ h*a +x） m；齿根园直径 df=Zm2（ h*a + C x） m；齿全高 h=（ 2 h*a + C ）m。 根据上述计算，齿轮数据如表 52。 表 52 二级齿轮组具体数据 项目 单位 小齿轮 大齿轮 中心距 a mm 模数 m mm 1 传动比 i 2 端面压力角 t () 20 齿数 z 14 28 齿宽 b mm 12 分度圆直径 d mm 14 28 齿高 h mm 20 齿顶圆直径 ad mm 30 齿根圆直径 fd mm 节圆直径 mm 传动螺杆的设计计算 寿命要求和初步数据 螺纹大径 d=22mm；螺纹中经 d2 =19mm；螺距 P=3mm；螺纹小径 d1 =16mm 螺纹内经 d0 =10mm；螺母高度 H=20mm。 耐磨性条件计算 d2 =  pF (539) 式中  =2dH =3 ； Fmax =；查表 512 p =11；代入计算 d2 ≧ ，故耐磨性满足要求。 螺杆的强度计算 ca =A1 212 43 dTF≦  （ 540） 式中 Fmax =； Tmax = mm； A=4（ d20 — d20 ）；   =4s = 4640 =160mpa；ca = 故强度满足要求。 21 第 6章 履带行走系设计 履带行走系的初步构想图如图 61所示。 图 61 履带行走系的三维图 行走系的选择 管道机器人的行走系现大部分采 用轮式结构和履带式模块结构的行走系。 管道机器人实现在管内行走必须满足机器人移动载体对管壁的附着力 ,既牵引力 eF ，大于移动载体的阻力 fF ： efFF。 当电机的驱动力足够大的时候，牵引力 eF : eeFN 其中 eN 为履 带与管道壁面接触的正压力。 轮式管道机器人的行走轮可按空间或平面配制．一般取 46轮，其驱动方式有独轮或多轮驱动。 它的附着力 eF 只与驱动轮和管壁间的接触正压力有关。 对于履带式管道机器人基于履带的结构特点，它在单个电机驱动的情况下，正压力 eN 等于载体与管壁产生的正压力，因此有大的附着力。 同时，在管道内行走的稳定性和越障性能 22 上，履带式行走系的总体性能要优与轮式行走系。 因此，本次机械设计采用履带式行走系的模块设计。 履带行走系 履带行走系的功能是支撑管道机器人的机体，并将由传动系输入的转变为管道机器人在管道内的移动和牵引力。 履带行走系的装置包括履带 ,驱动轮，张紧机构，传动机构，原动件，张紧缓冲装置 (本设计中将此机构设置在机架上 )组成。 履带按材料可分为金属履带，金属橡胶履带和橡胶履带。 考虑到在输油管道中行走，金属履带的抗腐蚀性较差，并且对管道的壁面产生一定的损坏，管道机器人的履带行走系中的履带部分采用橡胶履带。 橡胶履带是用橡胶模压成的整条连续的履带。 它噪声小，不损坏路面，接地压力均匀。 履带传动机构可 用类似同步带传动机构代替。 同步带传动是靠带上的齿和带轮的齿相互啮合来传动的，因此工作时不会产生滑动，能获得准确的传动比。 它兼有带传动和齿轮传动的特性和优点，传动效率可高达。 同时，由于不是靠摩擦传递动力，带的预张紧力可以很小，因此作用于轴和轴承上的力也就很小。 同步带按齿形可分为梯形齿和圆弧形齿两种。 梯形齿中按齿距可分为周节制，模数制，特殊节距制。 结合管道机器人履带部分的尺寸，选取模数制带形。 由机械设计3 表 12155可查得现有的模数制同步带产品，选取 2 6 5 1 1 5bsm z b    ，节线长 mm。 其中模数 2m ,齿数 65bz  ,带宽 115sb (此为最大的带宽，厂方可根据客户的要求进行切割 )，履带中带宽 26sb mm。 为了增大履带的接触地面的摩擦力，将另一段带的背面和在带轮上的 带的背面用强力胶水粘和。 同步带和带轮 (履带 )的设计计算 计算功率 V 带传动比： 0i ＝ 1；驱动轮转速： 1n ＝ 43r/min；驱动轮的输出功率 IP ＝ 11w。 选普通 V 带型号 因为用于履带传动，所以根据机械设计 3 表 87得 AK ＝ ； cP ＝ AIKP＝ ； 模数制同步带产品： 2 6 5 1 1 5bsm z b    节线长度 mm。 23 求大小带轮基准直径 取 1240d d mm。 验算带速 v v1 = 100060 11nd = Vmax （ 61） 求 V 带基准长度和中心距。