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

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

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?dz1m23YFS1Y? （4－3）

?2?1.03?12100?4.1?0.7MPa

0.8?202?2.53?111.02MPa???F1?

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

表5－6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?0.2)?2?2.5mm h?ha?hf?2?2.5?4.5mm 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?35mm df2?d2?2hf?75mm db1?d1cos??37.56mmdb2?d2cos??75.17mm p??m?3.14?2?6.28mm s??m/2?3.14mm e??m/2?3.14mm 基圆直径 db1 齿距 p 齿厚 齿槽宽 中心距 s e a a?(d1?d2)/2?60mm c?c?m?0.25?2?0.5mm 顶隙 c

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第二极圆锥齿轮传动：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?7?20?140。经计算齿轮满足要求。小齿轮作成齿轮轴。

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 齿面接触疲劳强度的设计表达式

2?ZHZE3d1t???[?]H??4KT1??0.85?(1?0.5?)2u （4－4）

RR?其中， ?d?0.8，u?5，

ZE?189.8MPa，ZH?1.8，

P=mgv?5?10?3?150w/s n=143r/min

T1?9.55?106P0.15?9.55?106?9550N?mm n143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由下式计算可得

N1?60n1at （4-5）

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?60?2000?300?8?16

?4.23?109

N14.23?109??0.846?109 则 N2?u5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：

??H1???H1limZN1?580?1.1?638MPaSHmin1??H2???HlimZN2?580?1.02?591.6MPaSHmin1??F1???F1limYSTYN1?230?2?1MPa?306.67MPaSFmin1.5

??F2???F2limYSTYN2?210?2?1MPa?280MPaSFmin1.5将有关值代入（4－4）得：

2?ZHZE3d1t???[?]H??4KT1??0.85?(1?0.5?)2uRR?24?1.3?9550?1.8?189.8??3?mm ?2591.60.85?0.3(1?0.5?0.3)?2???43.3mm则 v1??d1tn160?1000???43.3?200060?1000?4.53m/s

z1v120?4.53?m/s?0.96m/s 100100

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