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

齿根角 ?f ? tan?f?hf/R?0.0235 sin??mz/2R?0.196 分度圆锥角 顶锥角 ?a ?a????a?10.3? 根锥角 ?f R b ?f????f?10? R?mz/2sin??102mm 锥距 齿宽 b?0.2~0.35)R?20.4mm

由于小齿轮的分度圆直径较小，所以作成齿轮轴。 5.2提腕腕部分齿轮设计

第一极圆柱齿轮传动：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?2?20?40。 a. 设计准则

按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。 b.按齿面接触疲劳强度设计

齿面接触疲劳强度条件的设计表达式

2?ZHZEZ?d1t?3??[?]H??2KT1u?1? （4－1） ??ud?其中， ?d?0.8，u?2，

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Z??0.90，ZE?189.8MPa，ZH?1.8，

P=mgV=10*10*3=300w/s n=150r/s

T1?9.55?106P0.3?9.55?106?12100N?mm n150选择材料的接触疲劳极根应力为：

?H1lim?580MPa ?H2lim?560MPa

选择材料的接触疲劳极根应力为：

?F1lim?230MPa ?F2lim?210MPa

应力循环次数N由下列公式计算可得

N1?60n1at （4-2）

?60?2000?300?8?16

?4.23?109

N14.23?109??2.16?109 则 N2?u2接触疲劳寿命系数ZN1?1.1,

ZN2?1.02

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：

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??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?3d1t??????H2??2KtT1u?1???ud?22?1.8?189.8?0.9?2?1.3?121002?1?3??mm ?591.60.82???45.45mm则v1??d1tn160?1000???45.65?200060?1000?4.552m/s

z1v120?4.752?m/s?0.936m/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?40.41mm Kt1.3m?d140.41?mm?2mm z120取标准模数m?2mm。 c.计算基本尺寸

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d1?mz1?2?20?40mmd2?mz2?2?80?160mm ?z1?z2?40?160a?m??100mm22d. 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?dz12m3YFS1Y? （4－3）

?2?1.03?12100?4.1?0.7MPa 230.8?20?2.5?111.02MPa???F1?

?F2??F1?YFS23.8?110.02?MPa?103.97MPa???F2? YFS14.1所以齿轮完全达到要求。

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 20