1、1緒論機器人是近代自動控制領域中出現(xiàn)的一項新技術，并已成為現(xiàn)代機械制造中 的一個重要組成部分。機器人顯著地提高了勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械 化和白動化的步伐。尤其在高溫、高圧、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場 合，應用得更為廣泛。因而受到各先進工業(yè)國家的重視，投入大量人力物力加以 研究和應用。機器人一般分為三類。第一類是不需要人工操作的通用機器人。它是一種獨 立的不附屬于某一主機的裝置。它可以根據(jù)任務的需要編制程序，以完成各項規(guī) 定操作。它的特點是除了具備普通機械的物理性能之外，還具備通用機械、記憶 智能的三元機械。它可以靈活運用在工業(yè)上的各個方面，如噴漆、焊接、搬運等。 第二類是需要

2、人工操作的，稱為機械機。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操 作機來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電訊號操作機器人來進行探測月球 等。工業(yè)中采用的鍛造操作機也屬于這一范疇。第三類是專用機器人，主要附屬 于自動機床或自動線上，用以解決機床上下料和工件傳送。這種機器人在國外稱 為“Mechanical Hand 它是為主機服務的,由主機驅動;除少數(shù)外,工作程序 一般是固定的，采用機械編程。因此是專用的。本課題通過對通用機器人smart6. 50R的結構進行分析和研究，完成對其腕 部的設計，并借助CAD/CAE軟件完成從建模到運動學分析、應力分析的全過程。 最終期老腕部與小臂、手部、大臂能夠協(xié)調工作

3、，能夠完成各種現(xiàn)代工業(yè)加工過 程中所要求的動作。本課題的設計思路是：借助已有的通用機器人的腕部設計思想和方法，綜合 考慮腕部機構在機器人運動中所起的作用和機器人的整體技術參數(shù)以及結構特 點，然后選擇合理的機構，確定傳動線路，然后對機構進行分析，計算主要參數(shù), 并對部分零件進行設計、組裝，綜合評價腕部系統(tǒng)。11.1機器人組成機器人主要由驅動裝置、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構三大部分組成。1.1.1驅動裝!匸業(yè)機器人的驅動裝置包括驅動器和傳動機構兩部分，它們通常與執(zhí)行機構 連成一體。傳動機構常用的有諧波減速器、滾珠絲杠、鏈、帶以及各種齒輪輪系。 驅動器通常有電機（直流伺服電機，步進電機，交流伺服電機），液動

4、和氣動裝置, 目前使用最多的是交流伺服電機。1.1.2控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)一般由控制計算機和馳動裝置伺服控制器組成。后者擰制各關節(jié)的驅動 器，使各桿按一定的速度，加速度和位置要求進行運動。前者則是要根據(jù)作業(yè)要 求完成偏差，并發(fā)出指令控制各伺服驅動裝置使各桿件協(xié)調工作，同時還要完成 環(huán)境狀況，周邊設備（如電焊機，工卡具等）Z間的信息傳遞和協(xié)調工作。1. 1. 3執(zhí)行機構執(zhí)行機構由腰部、基座、手部、腕部和臂部等運動部件組成。1）腰部 腰部是連接臂和基座的部件，通常是回轉部件，腰部的回轉運動 再加上臂部的半面運動，就能使腕部作空間運動。腰部是執(zhí)行機構的關鍵部件， 它的制造誤差，運動精度和平穩(wěn)性，對機器人

5、的定位精度有決定性影響。2）基座基座是整個機器人的支持部分，有固定式和移動式兩種。該部件 必須具有足夠的剛度和穩(wěn)定性。3）手部 手部它具有人手某種單一動作的功能。由于抓収物件的形狀不同， 手部有夾持式和吸附式等形式。夾持式手部是由手指和傳力機構所組成。手指是直接與物件接觸的機構。常用的手指運動形式有回轉型和平移型。吸附式手部有負床吸盤和電磁吸盤兩類。對于輕小片狀零件、光滑薄板材料等，通常用負壓吸盤吸料。造成負壓的方 式有氣流負壓式和真空泵式。對于導磁性的環(huán)類和帶孔的盤類零件，以及有網(wǎng)孔 狀的板料等，通常用電磁吸盤吸料。電磁吸盤的吸力由直流電磁鐵和交流電磁鐵 產(chǎn)生。4）腕部 腕部與手部相連，通常

6、有3個自由度，多為輪系結構，主要功用是 帶動手部完成預訂的姿態(tài)，是操作機中結構最為復雜的部分。5）臂部 臂部用以連接腰部和腕部，通常由兩個臂桿（小臂和大腎）組成， 用以帶動腕部作半面運動。31. 2機器人分類1. 2.1按用途分類1. 專用機器人專用機器人是專為一定設備服務的，簡單、實用，目前在生產(chǎn)中運用比較廣 泛。它一般只能完成一、二種特定的作業(yè)，如用來抓収和傳送工件。它的工作程 序是固定的，也可根據(jù)需要編制程序控制，以獲得多種工作程序，適應多種作業(yè) 的需要。2. 通用機器人通用機器人是在專用機器人的基礎上發(fā)展起來的。它能對不同的物件完成多 種動作，具有和當?shù)耐ㄓ眯?。它是一種能獨立工作的口動

7、化裝置。它的動作程序 可以按照工作需要來改變，大都是采用計算機控制系統(tǒng)。1.2.2按控制形式分類1. 點位控制型機器人點位控制型機器人的運動軌跡是空間二個點之間的聯(lián)接。控制點數(shù)愈多，性 能愈好。它基本能滿足于各種要求，結構簡單。絕大部分機器人是點位控制型。2. 連續(xù)軌跡控制型機器人這種機器人的運動軌跡是空間的任意連續(xù)曲線，它能在三維空間中作極其復 雜的動作，工作性能完善，但控制部分比較復雜.1. 2. 3按驅動方式分類1. 液壓機器人:輸出力大，傳動平穩(wěn)。2. 氣圧機器人:氣源方便，輸出力小，氣圧傳動速度快，結構簡單，成本低。 但工作不太平穩(wěn)，沖擊大。3. 電動式機器人：電力驅動是目前機器人使

8、用的最多的一種驅動方式，其待 點是電源方便，響應快，驅動力較大，信號檢測，傳遞，處理方便，可以采用多 種靈活的控制方案。4. 機械式機器人:工作可幕，動作頻率高，結構簡單，成本低。但動作固定 不可變。1. 3腕部結構選型手腕是操作機的小臂（上臂）和木端執(zhí)行器（手爪）Z間的連接部件。其功用 是利用自身的活動度確定被末端執(zhí)行器夾持物體的空間姿態(tài)，也可以說是確定末 端行器的姿態(tài)。故手腕也稱作機器人的姿態(tài)機構。對一般商用機器人，末桿（即 與末端執(zhí)行器相聯(lián)結的桿）都有獨立的口轉功能，若該桿再能在空間取任意方位, 那么與之相聯(lián)的末端執(zhí)行器就可在空間去任意姿態(tài)，即達到完全靈活的境地。對 于任一桿件的姿態(tài)（即

9、方向），可用兩個方位確定。如圖1.1所示圖1.1末桿姿態(tài)示意圖1.大臂2.小臂 3.末桿（L）在圖1. 1中，末桿L的圖示姿態(tài)可以看作是由處于xl方向的原始位置先繞 zl在xl ol yl平面內轉a、B角，然后在a ol與zl組成的垂直平而內再向上 轉B角得到的?？梢娛怯蒩、B兩角決定了末桿（L）的方向（姿態(tài)）。從理論上 講，如果0° WaW360° , 0° WBW360。，則L在空間可取任意方向。如果L 的自轉角Y也滿足0° WyW360° ,我們就說該操作機具有最大的靈活度，即 可自任意方向抓取物體并可把抓取的物體在空間擺成任意姿態(tài)。為了

10、定量的說明 操作機抓取和擺方攵物體的靈活度，我們定義組合靈ififfi（dex）為：5上式取“加”的形式，但一般不進行加法運算，因為分開更能表現(xiàn)結構的特 點。腕結構最重要的評價指標就是dex值。若為3個百分之白，該手腕就是最靈 活的手腕。一般說來，a、B的最大值取360。，而Y值可取的更大一些，如果 擰螺釘，最好丫無上限。腕結構是操作機中最復雜的結構，而且因轉動系統(tǒng)互相干擾，更增加了腕結 構的設計難度。腕部的設計要求是:重量輕，dex的組合值必須滿足工作要求并 留有一定的裕量（約5%-10%,轉動系統(tǒng)結構簡單并有利于小臂對整機的靜力平 衡。131單自由度手腕SCARA水半關節(jié)裝配機器人多采用單

11、白由度手腕，該類機器人操作機的手腕 只有繞垂直軸的一個旋轉門由度。為了減輕操作機的懸臂的重量，手腕的驅動電 機固結在機架上。手腕轉動的目的在于調整裝配件的方位。由于轉動為兩級等徑 輪齒形帶，所以大、小臂的轉動不影響末端執(zhí)行器的水半方位，而該方位的調整 完全取決于腕傳動的驅動電機。這時確定末端執(zhí)行器方位的角度（以機座坐標系 為基準）將是大小臂轉角以及腕轉角之和。1.3.2兩自由度手腕兩自由度手腕有兩種結構：1）匯交式兩自由度 手腕兩自由度手腕的末桿與小臂中線重合，兩個鏈輪 對稱分配在兩邊。BW200。，丫 $360° , dex二 0+80%+100%,如圖 1.3,2）偏置式兩門由度

12、手腕手腕的末桿偏置在在小臂中線的一邊。3 360° , y 3360, dex=0+100%+100%優(yōu)點是腕部結構緊湊,小臂橫向尺 寸較?。ū。?。兩I由度的另兩種結構。一種是將諧波減速器這置于碗部，驅動器通過齒 形帶帶動諧波，或經(jīng)錐齒輪再帶動諧波使末桿L獲得a. Y兩白由度運動。另 一種則是將驅動電機1和諧波減速器連成一體，放于偏置的殼中直接帶動L完 成角轉動，B角則是由鏈傳動完成。如圖13匯交式兩自由度1-法蘭2-錐齒輪組3-錐齒輪4-彈贊5、8鏈輪6軸承7-殼體1.3.3三自由度手腕三自由度的手腕形式繁多。三自由度手腕是在兩自由度的基礎上加一個整個 手腕相對于小臂的轉動白由度（

13、用角度參數(shù)a表示）而形成的。當不考慮結構限 制，即a、B、Y都能在0°360°范用取值，末端執(zhí)行器的靈活度 dex=100%+100%+100%,也就是說具有百分之百的靈活度。這就是說手爪可門任意7方向接進物體，也可將物體轉到任意姿勢。所以三自由度是“萬向”型手腕，可 以完成兩H由度手腕很多無法完成的作業(yè)。近年來，大多數(shù)關節(jié)型機器人都采用 了三口由度手腕。主要有兩類：1）匯交手腕（或稱正交手腕）它是a、B、Y的旋轉軸線匯交于一點。2）偏置式手腕它是a、0、丫的旋轉軸線互相垂直，但不匯交于一點。這兩類手腕都是把B、丫運動的減速器安裝在手腕上，可簡化小臂結構，但 卻增加了手腕本

14、身的重量和復雜程度。1-3.4通用機器人腕部結構選型如圖1.4所示，是匯交式手腕（或正交手腕），即a、B、Y的旋轉軸線匯 交于一點。可以看出，電機（1）經(jīng)錐齒輪副（3, 4）和齒型帶傳動（9, 10, 13）, 再經(jīng)錐齒輪副（5, 6）和諧波減速器仃6）帶動法蘭（17、機械接口）轉動，完成末桿 （法蘭）Y的運動。電機2經(jīng)錐齒輪副（7, 8）和齒型帶傳動（11, 12, 14）,通過諧 波減速器帶動腕殼擺動，完成木桿p的運動。整個手腕又由置于小臂后部的電機 （上圖未畫），經(jīng)過諧波傳動，帶動小臂作繞自身軸線的轉動，即a運 動。#圖1.4正交式手腕減速器的配置可以分為前置式和后置式。后置式有利于小臂

15、的平衡。前置式 加大了腕部的復雜程度和重量，對小臂乃至整機的半衡不利，但可簡化整個小臂 的結構，而且當腕部使用同步齒形帶時，只能采用這種布置，因為齒形帶只能用 于高速級。這種布置還可簡化后面三個驅動系統(tǒng)的結構。對于平行軸轉動，減速 器前置可以匹配小臂與手腕的兒何尺寸。如圖1.4所示，我選用：減速器的配置 為前置式是把a、 丫兩白由度的減速器裝在手腕內。電機配置也可以分為前置式和后置式。前置式有一個電機配置在手腕中，其 最大優(yōu)點是大大簡化了小臂的結構和傳動過程的軸線干擾，但加重了腕部。這種 結構較適合于小負荷操作機。必須指出，這種結構的手腕也屈于非匯（正）交式， 由它構成的六白由度操作機無解析解

16、。電機后置式的驅動電機都布置在腕的后 而。對于中小負載的操作機，電機可布置在臂的空腔中，而對于大負載操作機, 由于電機重而且大，電機多布置在臂的后端，以減少臂的尺寸和前部重最，并與 減速器一起對小臂起平衡作用。如圖1.4所示。14機器人設計機器人由操作機（機械本體）、控制器、伺服驅動系統(tǒng)和檢測傳感裝骨構成， 是一種仿人操作、自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一 體化自動化生產(chǎn)設備。特別適合于多品種、變批最的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高 產(chǎn)品質量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的 作用。機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器 特

17、長的一種擬人的電子機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應和分析判斷能 力，乂有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上 說它也是機器的進化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務性設 備，也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備。：在傳統(tǒng)的設計與制造過程中，通常要制造樣機進行實驗，有時這些實驗共至 是破壞性的。當通過實驗發(fā)現(xiàn)缺陷時，就要回頭修改設計并再用樣機驗證。這一 過程是冗長的，尤其對于結構復雜的系統(tǒng)，設計周期更加漫長，更不用談對市場 的靈活反應了。于是運動分析一虛擬樣機技術便應運而生了。它可以使產(chǎn)品設計 人員在虛擬環(huán)境中真實地模擬機器人的運動及受力情況，快速分析

18、多種設計方 案，進行對物理樣機而言難以進行或根本無法進行的實驗，直到獲得最優(yōu)化的設 計方案。這種方法不但可以縮短開發(fā)周期，而且設計質量和效率也得到了很大的 捉高。92末端執(zhí)行器末端執(zhí)行器是裝在機器人操作機的機械接口上，用于使機器人完成作業(yè)任務 而專門設計的裝置。末端執(zhí)行器種類繁多，與機器人的用途密切相關，最常見的 有用于抓拿物件的夾持器;用于加工工件的銃刀，砂輪和激光切割器:用于焊接， 噴涂用的焊槍，噴具；由于質量檢測的測星頭，傳感器。一般說來，一種新的作 業(yè)需要一種新的末端執(zhí)行器，而一種新的末端執(zhí)行器的出現(xiàn)乂往往為機器人開辟 一種新的應用領域。目前，末端執(zhí)行器的分析和設計已形成了一個專門領域

19、。這 里只簡耍介紹幾種常用的抓拿物件的末端執(zhí)行器。2.1夾持器夾持器通常有兩個夾爪。根據(jù)不同的運動形式，夾爪乂可分為回轉式和平移 式兩種類型。1）斜楔杠桿式夾持器。當施以力P時，楔角為a的斜楔前進，使夾爪閉合， 夾緊物件，且當a小于自鎖角吋，即使B消失，被夾物件也不會滑脫。當施以相 反方向的力時，斜楔后退，夾爪在彈贊的作用下打開。由于夾爪做回轉運動，而 回轉軸乂是固定的，故當夾持不同克徑的物件時，物件的中心線將沿對稱軸線移 動，形成定位誤差。故使用這種夾持器時，機器人的應用程序必須有補償功能。2）有定位補償?shù)母軛U式夾持器。這種夾持器的夾爪回轉銷軸可借助左右螺旋 副平移其相對位置，所以通過調整螺

20、旋可對不同直徑的物體保持中心位置不變。3）半行移動式夾爪。當施以圧力P時，齒輪在下條上滾動，并以兩倍的移動 速度帶動上齒條移動，兩個齒條分別與兩個夾爪聯(lián)接。帶動夾爪平行地移動，起 到夾持物件的作用。2. 2擬手指型執(zhí)行器人手是最靈巧的夾持器，如果模擬人手結構，就能制造出結構最優(yōu)的夾持器。 但由于人手自由度較多，驅動和控制都十分復雜，所以到目前為止，只制造出了 一些原理樣機，離工業(yè)應用還有一定差距。下而介紹兒種教有特色的擬手指型手 抓。1） UTACH/MIT手抓。它有4個手指，可實現(xiàn)對握，每個手指有3個曲伸關 節(jié)和一個擺動關節(jié)，共16個口由度。各關節(jié)采用繩輪驅動，驅動器后置。由于 拇指對置，所

21、以4個手指不能實現(xiàn)并學操作，即4個手指不能放在一側實現(xiàn)全握 式的抓拿物體。2）3指手爪。第一指相當于拇指，只有一個曲伸關節(jié)，一個擺動關節(jié)和一 個開合關節(jié)，其他兩指都有兩個曲伸關節(jié)，故共有11個白由度，也是驅動器后 置。3）雙拇指手爪。每個手指都有3個曲伸關節(jié)。其中，外面兩指有擺動和轉動 白由度，通過轉動，可以和中間指對置，也可與中指處于同側（并掌）；中指無轉 動自由度，故該手共有14個口由度。該手可以抓取或握取物件，由于使用了超 小型電機和減速器，實現(xiàn)了驅動器前置配置（即驅動器、減速器與手指配在一起）， 結構緊湊，可作為一個部件安裝于機器人的機械接口上。2. 3吸式執(zhí)行器吸式執(zhí)行器是目前應用較

22、多的一種執(zhí)行器，特別是用于搬運機器人。該類執(zhí) 行器可分磁吸和氣吸兩類。1）磁吸式手爪。它利用電磁場力和袋裝可變形式磁粉，可以吸住具有任意表 面形狀的磁性物件。2）氣吸式手爪。它下端有一個橡膠吸盤，上而有彈贊緩沖壓下裝置，靠吸盤 內腔的真空度吸住物件。形成真空的方法通常有兩種。一種靠真空泵，一種靠氣 流形成負壓。前者工作可靠，吸盤結構簡單,但成本較離;后者只需壓力為0. 4IPa 的普通工業(yè)氣源，利用伯努利原理（文多利管），在氣流高速噴射時即可形成所耍 求的負圧，時吸盤吸住物體，因不需專用真空泵，故成本較低，目前應用較廣泛。本課題所選擇的末端執(zhí)行機構為可以回轉的夾持器。通過法蘭盤與夾持器固 聯(lián)，

23、利用腕部和小臂的旋轉，以及外部的擺動帶動末端夾持器在空間做任意的運 功。3腕部設計3.1手腕結構的選擇Smart 6. 50腕部的主要技術參數(shù)為:自由度3最大持重10KgI軸±180°144 (c )/s200N*m11軸±115°136 (c )/s150N*mIII軸±180°138(° )/s100Nm本課題仿制Smart 6. 50R機器人的腕部進行設計，通用機器人的手腕是三 I由度的，圖3.1是其傳動原理圖，關節(jié)配置形式為臂轉、腕擺、腕轉結構。其 傳動鏈分成二部分，一部分在機器人小臂殼內，三個電機的輸出通過齒形帶傳

24、動 分別傳遞到同軸傳動的心軸、中間套、外套筒上。另一部分傳動鏈安排在手腕部。（1）臂轉運動 臂部外套筒與手腕殼體通過端面法蘭聯(lián)結，外套筒直接帶動 整個手腕旋轉完成臂轉運動。（2）腕擺運動 臂部輸出的空心軸通過一組錐齒輪組（14）和一組同步齒形 帶（12、13）以及諧波減速器（11）帶動固定在套筒上的端蓋一起擺動。（3）手轉運動 如圖3. 1,臂部心軸通過鍵聯(lián)結帶動錐齒輪組（3）轉動，然 后通過同步齒形帶（4、6）帶動套筒的內部中心軸，中心軸的另一端通過一對錐 齒輪組（9）傳動，帶動固定套筒（10）內部的中心軸端面的法蘭盤（8）轉動， 實現(xiàn)法蘭盤的手轉運動。133. 2傳動裝置的運動和動力參數(shù)計

25、算3. 2.1 選擇電機假設手部的末端的持重是10Kg,腕心距機械輸出借口長度為200mm,腕轉的旋 轉半徑為100mm.I軸為腕轉運動W.二x3.14 = 2. 512rad/s1R=100mmF = 10x10 =100NT 二F RP = F R Wl=100x2. 512x100=25.12W=0.95*x0. 8x0. 95x0. 99x0. 98=0.665口冬=0.98r)_ = 0.95= 0.80吋 0.99葉0. 95所需電機功率P/P/ru*&*=25.12 /0. 665=37. 77WII軸為腕擺運動L二200mmF=100NT 二F L=20. ON m=2

26、. 372rad/sP=T W,=47. 44W=0.952 xO .99x0.98x0.95xO.80=0. 665所需電機功率為PP/譏=47. 44/0. 665 =671. 33W考慮到系統(tǒng)傳動過程中，同步齒形帶傳動所需的功率，以及要求腕部的結構要求緊湊，所以I軸傳動所需電機5和II軸傳動所盂電機6如下：型號功率(KW)轉速(r/min)轉矩(N -m)額定電流(A)額定電壓(V)TYSZ-7 5 63s0. 7530002.43. 08220T Y S Z-5 5 63s0. 5520002.32.22203. 2. 2分配系統(tǒng)傳動比和動力參數(shù)的計算I軸為腕轉運動腕轉傳動系統(tǒng)的傳動比

27、末端法蘭盤的轉速=22. 67r/minv >5017#系統(tǒng)總的傳動臂為i= 88. 22#取冷=88. 22時】=1電機6的輸出功率F 1 =0. 50Kw帶輪 5 轉速 n . = 2000r/minnW.= X 3.14 = 104. 67rad / s * 60=0. 50 x 0. 95 x 0. 98 x 0. 99=0. 460Kwx0.460=2. 20N m5 2000帶輪 6 轉速nfr=n-=2000r/minW6=W5=104. 67rad/sP&=P5 F 專=0. 460x0. 95#=0. 437 KwTHSrx0-437=2-09N，m腕轉軸I軸P

28、【二PE汀逹=0. 437x0. 80x0. 95=0. 332Kwn j =22. 67r/minW,=l. 186rad/s#22.67xO.332#=139. 85N m腕擺傳動系統(tǒng)的傳動比末端套筒的轉速n «=T-7-=24r/min系統(tǒng)總的傳動比為i嚴警=125取I諧=50 =2.5電機5的輸出功率P , =0. 75Kw帶輪3轉速n =譬=1200r/minwX 3.14=62. 8rad / sP 產(chǎn)p f J=0. 75 x 0. 95 x 0. 98 x 0. 99 x 0. 95=0. 656Kw空竺的 656=5. 22N M312 00帶輪 4 轉速n4=n3

29、=1200r/minW4= w 疔62. 8rad/s耳書J=0. 656x0. 95=0. 623KwT4SFx0-62S=4- 96Nm腕擺軸II軸-0. 623x0. 80=0. 498Kwn T=24r/minW：=2 512rad/s19#TnxO.498#=198N m#I軸腕轉運動i.汀許88. 22取 i =88 22i =1i _ =1i 亠=i秋請°°茗苛1丄詫1迄2腕擺傳動系統(tǒng)的傳動比末端套筒的轉速n g=T；：=24r/min系統(tǒng)總的傳動比為i迫=琴=125取丨謂=50i “=2.5i = 1i = 1嗨1#4錐齒輪設計4.1確定錐齒輪的主要技術參數(shù)

30、錐齒輪組3的材料選用40Cr鋼，齒面硬度250280HBS。取 m=2. 5 Za = Z: =40& t = 5 :=45°d=m z=90 mm dx=d2f錐距 R=- Rj+dg =63. 64mm 2刑1 Lha=2. 5 h 尸3da=d+2ha cos & =93. 5mmdf=d2hf cos § =85. 8mmb=10mmdm=d(l-0. 5b/R) =83cot 8 &今8 =2. 7°cot 9 f=8 尸3. 2°r R214. 2輪齒的受力分析和強度計算忽略齒面間摩擦力，把輪齒上的分布作用力合成為集中

31、法向力Fr,在把分解為三個互相垂直的力耳，即圓周力陷、徑向力碎和軸向力F盯錐齒輪5的轉矩為",中點分度圓直徑為可得： 片二2*328. 7NFr=Fctan Q cos 卜=86. 7NFFtan Q sin =86. 7N（I；二 14. 73N m）一般的直齒錐齒輪制造精度低，因而可以認為在嚙合過程中載荷僅由一對相 嚙合的齒來承擔，故可以不考慮齒間載荷分配問題，即可以忽略重合度的影響， 故載荷系數(shù)K=KKVK：=1.88Ka=1. 6 K 3=1. 15 Kv=l. 02 直齒錐齒輪齒而接觸疲勞強度條件為§ H=ZHZEJ=460 MPa2XT, vu*-l ubd(l

32、-0 5C5r)2§ 吒s；二：V Y“Y36792KT,MP1#MS】6 k=666. 5MPa$ j=414 MPa所以可知此齒輪組能夠滿足運動的要求。錐齒輪組2的主要技術參數(shù)為m=3= Z2 =15§i= §2=45°#d=m z二45mmd二d二二d23#錐距 R二屮/+% =31. 8mm h.=3 5 h尸4. 2 d&=d+2ha cos § =50mm*二d-2hpcos § =4Ommb=10mm#cot e 曲0a=5. 38°#COt 9 f=R#5選擇帶輪和齒形帶5.1帶輪的選擇根據(jù)所搜集的資

33、料，考慮到整個系統(tǒng)傳動的結構和傳動特性，依據(jù)圖3. 2,梯形齒同步帶、輪選型圈#is50.00040 000轉分30.00010.0005.0003.4S02.5001.7501.5001.100B70690SIS液300200!& PKP=a 廈iifhhbbhbsiiiIIMI嗎夏BOBBIT*#1000.010.02 0 03 0 050.10.20 30 61020 3060100200 300額定功率KW25#圖3. 2帶輪 6 的轉速 n=2000r/minP&=0. 437Kw丁6二0. 209N m選擇梯形齒帶輪，帶輪型為L型，帶輪的結構為：#32L 050 A

34、FZ 二 32選擇帶選擇奇龍傳功公司生產(chǎn)輪型號為:節(jié)距二9. 525mm節(jié)徑 d= 97. 02mm#外徑 dc= 96. 26mm檔邊內徑db=90mm#檔邊厚度h=l. 5mm檔邊直徑df二102mm#52齒形帶的設計L型同步齒形帶的機構尺寸如圖，節(jié)距=9. 525mm帶輪5、6傳動的功率為：P=0. 460Kw主動軸轉速n-=2000r/min從動軸轉速nfr=2000r/min傳動比1=1設計功率Pd=KAPKa=1. 5Pd=l. 5x0. 46=0. 69Kwjj J|>Pb=9. 525mm帶輪齒數(shù)"=30Z&=30帶輪節(jié)圓直徑d產(chǎn)禁二91.0d2=di速度V二半牛燈丄49. 52m/s初定軸間距