机器人腕部结构设计说明书

关节型机器人腕部结构及控制系统设计

弯曲疲劳寿命系数YN1?YN2?1

接触疲劳安全系数SHmin?1，弯曲疲劳安全系数SFmin?1.5,又YST?2.0，试选Kt?1.3。 求许用接触应力和许用弯曲应力：

??H1???H1limZN1?580?1.1?638MPaSHmin1??H2???HlimZN2?580?1.02?591.6MPaSHmin1??F1???F1limYSTSFminSFmin230?2YN1??1MPa?306.67MPa1.51.5

??F2???F2limYSTYN2?210?2?1MPa?280MPa将有关值代入（4－1）得：

?ZHZEZ?d1t?3?????H2??2KtT1u?1???ud?22?1.8?189.8?0.9?2?1.3?116702?1?3??mm ?591.60.82???45.65mm则v1??d1tn160?1000???45.65?200060?1000?4.752m/s

z1v120?4.752?m/s?0.946m/s 100100动载荷系数Kv?1.0；使用系数KA?1；动载荷分布不均匀系数K??1.02；齿间载荷分配系数Ka?1，则KH?KAKvK?Ka?1.01?1.0?1.02?1.0?1.03

修正d1?d1t3KH1.03?45.65?3?41.91mm Kt1.3m?d141.91?mm?2.09mm z1209

关节型机器人腕部结构及控制系统设计

取标准模数m?2mm。 c.计算基本尺寸

d1?mz1?2?20?40mmd2?mz2?2?40?80mm22 ?z1?z2?50?100a?m??75mmd. 校核齿根弯曲疲劳强度

复合齿形系数YFS1?4.1，YFS2?3.8

取 Y??0.7 校核两齿轮的弯曲强度

?F1?2KT1?dz1m23YFS1Y? （4－3）

?2?1.03?11670?4.1?0.7MPa

0.8?202?2.53?110.02MPa???F1?

?F2??F1?YFS23.8?110.02?MPa?101.97MPa???F2? YFS14.1所以齿轮完全达到要求。

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表5－1 齿轮的几何尺寸 名称 分度圆直径 符号 公式 d d1?mz1?2?20?40mmd2?mz2?2?40?80mm 齿顶高 ha ha?ha?m?1?2?2mm 齿根高 hf h hf?(ha??c?)m?(1?0.25)?2?2.5mm h?ha?hf?2?2.5?4.25mm da1?d1?2ha?44mm da2?d2?2ha?84mm 齿全高 齿顶圆直径 da1 df1 齿根圆直径 df1?d1?2hf?43.75mm df2?d2?2hf?75mm db1?d1cos??36.95mmdb2?d2cos??74.9mm p??m?3.14?2.5?7.85mm 11

基圆直径 db1 齿距 p

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齿厚 齿槽宽 中心距 s e s??m/2?3.925mm e??m/2?3.925mm a a?(d1?d2)/2?75mm c?c?m?0.25?2.5?0.625mm 顶隙 c

由于小齿轮分度圆直径较小，考虑到结构，小齿轮将做成齿轮轴。 B. 第二极圆柱齿轮传动

齿轮采用45号钢，调质处理后齿面硬度180~190HBS，齿轮精度等级为7极。取

z1?20,则z2?4?20?80.

在上面已经算出模数m=2,所以第二级齿轮的参数如下： 表5－2 齿轮的几何尺寸

名称 分度圆直径 符号 公式 d d1?mz1?2?20?40mmd2?mz2?2?80?160mm 齿顶高 ha ha?ha?m?1?2?2mm 齿根高 hf hf?(ha??c?)m?(1?0.25)?2?2.5mm h?ha?hf?2?2.5?4.5mm da1?d1?2ha?44mm da2?d2?2ha?164mm 12

齿全高 h 齿顶圆直径 da1