机械臂转动部分原理与设计Word文档下载推荐.docx
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各力的大小分别为:
Ft1
2T1
d1
Fa2
Fa1
Ft2
2T2
d2
Fr
1
Fr2
Ft2tan
Fn
COSnCOS
COSn
cos
d2cosncos
式中,Ti、T2——蜗杆、蜗轮上的工作转矩(T2「i,i为传动比,为传动效率);
初步设计,由于蜗杆头数z1,因而取0.7,传动比i40。
T2T1i28T1
di、d2——蜗杆、蜗轮的分度圆直径;
an——蜗杆法面压力角;
――蜗杆分度圆导程角。
蜗轮接触齿面解除疲劳强度计算
蜗杆的传动可以近似地看作齿条与斜齿圆柱齿轮的啮合传动。
以赫兹公式为原始公式,
按照节点啮合的条件进行计算,作用在齿面上的最大接触应力按照式子计算,即
hZe
P)a
式中,FCa――齿面接触线单位长度上的计算载荷;
综合曲率半径;
Ze――弹性系数。
1)齿面接触线单位长度上的计算载荷
Pea
KFn
L
式中,k――载荷系数;
L——接触线长度。
蜗轮蜗杆啮合最小接触线长度
式中,
Lmin
接触线长度变化系数;
端面重合度,
2d1
a360ocos
a1.8~2.2;
2――蜗轮齿宽角。
现取平均值,使
0.75,
2100o
PKF
caLi
min
2心丁2
1.31d1
1.311.51
0.95
2.0822mm
d2cosgeosa
cos_
g1.31d1
1.62KaT2
d1d2
倔皿6110.2T2
2.082280106
式中Ka为使用系数。
设计为轻微冲击,取
Ka1.25
2)综合曲率半径
蜗杆的齿形在中间平面为直齿齿条,故
,并取sinnsingcos,则
蜗杆的分度圆导程角
d2sin
2eos
般取3.5o~27o,则cos0.998~0.891之间,取平均值,
使cos0.95,相应地18.195°
,取
20o,则节点处的综合曲率半径为
0.526d2sin
0.52680sin20o14.392mm
3)齿轮接触疲劳强度的校核及设计公式
取20°
,得蜗杆传动齿面接触疲劳强度的校核公式为
Ze
9KaT2
m2d1zf
HPMPa
整理后,蜗杆传动齿面接触疲劳强度的设计公式为
m2d1
2
3
mm
Z2HP
蜗轮选用铸锡青铜件,与钢蜗轮配对取ZE160.、MPa。
1.25T2
1602MPa
4200MPa
4)许用接触应力HP
当蜗轮材料为强度极限b300MPa的青铜,当蜗杆材料为钢时,传动的承载能力常
取决于蜗轮的接触疲劳强度,铸锡青铜ZCuSrIOPI铸造方法选为金属模铸造
hp200MPa
蜗杆刚度计算
通常将蜗杆的螺旋部分,看作以齿根圆直径为直径的轴段,主要校核弯曲强度,其最大弯曲挠度y可按下式作近似计算;
JFt1Fr1'
y^8ETl
式中,Ft1、F「1――蜗杆所受的圆周力和径向力,
E――蜗杆材料的弹性模量,
MPa;
I――蜗杆危险断面的惯性矩,
竺;
其中df1为蜗杆的齿根圆半径,单位mm;
64mm4
L――蜗杆两端支撑间的跨距,
mm,初步计算时可取L'
0.9d2,其中
d2为蜗轮分度圆
直径,mm;
y――最大许用挠度,一般取
1000;
其中d1为蜗杆分度圆直径,
mm。
I旦
64
*
d12^5m
2cm
22.421220.252
0.805mm4
L0.98072mm
y蛊需°
.°
224mm
=:
Ft1Fr1
48EI
'
2
2Ti2T2+
—tan
5
di
482.°
1°
°
.8°
723188.41496.248Ti2T?
5.591°
T1
直径系数q
dim
11.2°
°
,
2.md1
89.6mm3
蜗轮
参
数,模
数m4
2mm,
压力角
2°
o,齿数Z24°
d2m4Z2
4°
8°
,L
110.06z2
m
蜗杆参数,模数m32mm,压力角
o,头数Z11,分度圆直径d122.4mm,
慧鱼模型
图为基于慧鱼模型元件设计的三维零件装配图
机械臂转动部分示意图(侧视图)
机械臂转动部分示意图(45度)
机械臂转动部分(俯视图)
基于慧鱼组合包的蜗轮蜗杆选型
结合本拾球机器人所需功能及慧鱼组合包现有组件,最终选定使用大齿轮与蜗杆配合形成蜗轮蜗杆传动,占用空间较小。
如图所示:
蜗轮蜗杆元件
电机选用通过计算得出小电机如图所示)满足设计要求,配合减速箱使用即可实现传动的平
稳精确。
电动机组合件
实物照片
机械臂转动部分在车身中的位置示意图
机械臂转动部分
摆臂部分
摆臂部分整体视图
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- 关 键 词:
- 机械 转动 部分 原理 设计
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