管道除塵機器人結構設計-履帶式【三維Solidworks建?！俊竞?0張CAD圖紙+PDF圖】

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By the design of the robot body and the robot movement in the straight tube case study of thinking, and further verify the feasibility of the design idea. Finally, the research pipeline cleaning robot running the safety of the system performance, given the high-pressure circumstances to ensure that the basic operating system security program, for pipe cleaning robot system of the utility to provide a reliable basis. Key words: pipe robot; security; walkV目錄摘 要IIIABSTRACTIV緒論11 概述21.1 管道清洗機器人常見問題分析21.2 除垢機器人理念21.3 基本設計任務31.4畢業設計的目的32.1 管道射流清洗機器人的本體設計42.1.1 移動方式選擇42.1.2 傳動方案的選擇42.2 管道清洗機器人變管徑自適應性方案設計62.3 動力系統的設計計算92.3.1 管道機器人行駛阻力分析92.3.2 減速器的選擇122.4 機器人的速度和驅動能力校核132.4.1 運動速度校核132.4.2 驅動能力校核133 鏈輪傳動的設計計算143.1 鏈輪設計的初始條件153.2 鏈輪計算結果153.3歷史結果164 蝸輪蝸桿的設計計算184.1 蝸輪蝸桿基本參數設計184.1.1 普通蝸桿設計輸入參數184.1.2 材料及熱處理194.1.3 蝸桿蝸輪基本參數204.1.4 蝸蝸輪精度214.1.5 強度剛度校核結果和參數224.1.6 自然通風散熱計算224.2蝸桿軸的結構設計234.2.1 軸的強度較核計算234.2.2 軸的結構設計244.2.3 鍵的校核255 彈簧的設計計算256 安全性能26結論27參考文獻28致謝30管道除塵機器人行星結構設計 緒論1.1本課題研究的內容和意義用于石油、天然氣乃至民用上下水等管道在傳輸液、氣體過程中，因溫度、壓力不同及介質與管道之間的物理化學作用，常常會高溫結焦，生成油垢、水垢，存留沉積物，腐蝕物等，使有效傳輸管徑減少，效率下降，物耗、能耗增加，工藝流程中斷，設備失效，發生安全事故。盡管通過添加化學劑，采用合理的工藝參數，進行水質處理措施可以在一定程度上改善這些情況，但要完全避免污垢的產生是不可能的。我國的管道清洗行業長期以來80%采用的是化學方法以及手工清洗和機械清洗方法，成本高、效率低、污染環境等，遠遠不能滿足現代社會日益增長的要求。探索和開發高效的清洗方法成為工業生產和人民生活的不可或缺的環節。利用行星磨頭清洗是一種新的清洗方法。與化學清洗及手工、機械清洗相比，具有清洗質量好、效率高、適應性強、成本低等一系列優點，可達到返舊還新的效果。作為一種清潔、高效、對環境無污染的清洗技術，具有可觀的經濟和社會效益。1.2國內外發展狀況目前在管道清洗過程中，清洗設備絕大部分是采用無動力纜繩拖拉行走方式來進行清洗，無法根據管道的內部情況進行清洗參數的動態調整，管徑的適應能力較差。為了解決這個問題，著眼于管道行走清洗機器人的研究開發，而在國內這方面研究尚少。為了較好地解決管道(束)的清洗難題，開發和研制管道清洗機器人勢在必行。我們設計管道清洗機器人是把行星磨頭清洗技術與機器人技術結合起來，進行綜合設計開發，因此它的深入研究也將推動管道清洗技術的發展。1.3本課題應達到的要求作為高壓水和化學清洗的有效補充手段，行走式管路清洗方法具有一定的獨特性：如成本低廉、安全性好、無任何環境污染、水電消耗非常小。尤其是在化學清洗和高壓水清洗方法無法應用或成本不允許的情況下,利用除垢機器人清洗能夠發揮獨特的作用,并取得良好的效果。我們采用的是壓縮空氣噴洗機器人。除垢機器人的首要要解決的問題就是行走問題，怎樣使機器人在管道中行走是除垢機器人能否成功完成的重要環節之一。目前管內機器人的驅動方式有自驅動 (自帶動力源)、利用流體推力、通過彈性桿外加推力三種方式。根據輸灰管道和回水管道內的實際情況，管道除垢機器人宜采用 自驅動方式。采用雙步進電機驅動，通過諧波減速器將動力傳遞給行走裝置。盡管自驅動管內機器人行走可以采用的輪式、腳式爬行式、蠕動式，履帶式等多種形式，但因管道內有灰、灰垢和其他雜物，環境惡劣，附著能力差采用履帶式方式比較合適，可以增大行走機構和管道內表面的接觸面積，提高行走時機器人的附著能力 。1 概述1.1 管道清洗機器人常見問題分析 目前，我國燃煤電廠輸灰管道的除垢方法基本上可分為化學法和物理法?；瘜W方法有加酸、爐煙 (C02)、阻垢劑、分散劑；物理方法有人工振擊法、管材法、三相流法、晶種過濾、電解、電場、磁場、超聲波和高頻電磁場防垢，還有利用空穴效應和氣蝕原理清垢的液氣壓清垢法等。經實踐應用，上述方法均存在一定局限性，不能同時符合環保及技術性、經濟性要求，多數不被電廠接受。目前常用的是化學清洗法和人工振擊法。 大多數的排灰管道都使用化學清洗，一般每隔12年需對沖灰管道進行一次清垢 ，化學清洗法存在很多弊端。酸洗除垢法大部分是采用鹽酸或硝酸加入適量的緩蝕劑配制而成的酸洗液。注入(或打入)管內進行除垢。酸洗液的效能是對水垢有溶解，剝離和疏松的作用，從而達到除垢的目的。 酸洗除垢法工藝比較復雜，需要專業人員進行操作；酸洗液要根據水垢的性質，厚度進行配制，要求較為嚴格；酸洗法因為有酸，故對管道有一定的腐蝕副作用，因而鍋爐酸洗次數不能過多少數電廠為了環保和節約資金，采用人工振擊法清理。當管道內的灰垢沉積到一定程度，嚴重影響電廠正常生產時，將灰垢集中處的管道切割，用鐵錘人工振擊管道，使灰垢和管道剝離 ，然后用吊車將管道吊起將灰垢傾倒出來。這種清理辦法雖然簡單，清理效果好，但需切割管道 ，容易使管道變形，且費工費時，勞動強度大。目前也有研究采用高壓水射流進行清洗的清洗機器人。但是采用高壓水射流一方面會產生大量的廢水，很難處理。有不少管道經過農田，清洗產生的廢水不及時處理會對農田造成很大的污染。另一方面高壓水射流清洗成本較大，每清洗一段管道都要用去幾噸甚至十幾噸水。1.2 除垢機器人理念作為高壓水和化學清洗的有效補充手段，行走式管路清洗方法具有一定的獨特性：如成本低廉、安全性好、無任何環境污染、水電消耗非常小。尤其是在化學清洗和高壓水清洗方法無法應用或成本不允許的情況下,利用除垢機器人清洗能夠發揮獨特的作用,并取得良好的效果。我們采用的是壓縮空氣噴洗機器人。除垢機器人的首要要解決的問題就是行走問題，怎樣使機器人在管道中行走是除垢機器人能否成功完成的重要環節之一。目前管內機器人的驅動方式有自驅動 (自帶動力源)、利用流體推力、通過彈性桿外加推力三種方式。根據輸灰管道和回水管道內的實際情況，管道除垢機器人宜采用 自驅動方式。采用雙步進電機驅動，通過諧波減速器將動力傳遞給行走裝置。盡管自驅動管內機器人行走可以采用的輪式、腳式爬行式、蠕動式，履帶式等多種形式，但因管道內有灰、灰垢和其他雜物，環境惡劣，附著能力差采用履帶式方式比較合適，可以增大行走機構和管道內表面的接觸面積，提高行走時機器人的附著能力 。1.3 基本設計任務1.3.1 設計題目：管道清洗機器人行走部件的設計1.3.2 任務： 1. 設計、計算渦輪和鏈輪機構； 2. 設計傳動結構造型； 3. 用計算機繪制裝配圖和主要零件圖； 4. 按指定格式和要求撰寫畢業設計計算說明書1.4 畢業設計的目的畢業設計是對學生進行工程師基本訓練的重要環節，通過畢業設計能達到以下目的。1 鞏固.熟悉并綜合運用所學的知識；2 培養理論聯系實際的學風；3 熟悉進行機械設計的一般步驟和常見問題，掌握機械設計的一般技巧。4 學會查閱運用技術資料；初步掌握對專業范圍內的生產技術問題進行研究的能力。2 管道射流清洗機器人2.1 管道射流清洗機器人的本體設計 管道清洗機器人應用于管道直徑350 600mm的管道中工作，作業環境要求整個結構的尺寸應盡可能的小并且具備一定的牽引力，整個設計從選取移動方式入手。2.1.1 移動方式選擇 管道清洗機器人要實現實際應用中的可靠性及實用性，必須依據管道內作業特點來設計出穩定運行，滿足清洗性能要求的機器人。在進行清洗時候，要求系統必須保證噴頭具備一定的對中性能，能適應不同的管徑變化，對于在行進過程中，管內可能出現凸凹不平情況，機器人還應具備一定的越障能力。如果機器人在運動過程中產生旋轉或由于重心偏移而使得機器人的軸線與管道的中心線產生偏轉角，載體可能卡在管道內而無法取出，嚴重時不得不破壞管道取出機器人。對于大口徑的管道機器人，由于其自重較大，如果支撐臂不具備自動定心性能，必定產生偏轉角，其結果使機器人運動阻力增大，出現“卡持”現象。為了提高作業的可靠性，設計中要求機器人應具有可靠的管道適應性和定心性。在現有的管道機器人設計中，移動型本體結構，主要有履帶式、支腿式、輪式結構以及蛇行、蠕動、變形運動等幾種形式。如壁面爬行、水下推動等機構。蛇行、蠕動、變形運動多適合于光滑的管壁、地面或水下。履帶式著地面積大，對不平路面的適應性強，但是是體積大，不易實現轉彎，而且要保持履帶的張緊，結構復雜，如圖所示;支腿式對粗糙表面性能較好、帶載能力強，但其控制系統、機械結構均復雜、移動行走速度慢;輪式移動方式速度快，轉彎容易，對中性好，尤其是徑向輻射輪式結構，能夠保證機器人在運行過程中，其中心軸線與管道軸線保持一致，缺點是著地面積相對較小，維持附著牽引力較困難。 2.1.2 傳動方案的選擇 機器通常是由原電機，傳動系統和工作機三部分所組成。傳動系統是將原動機的運動和 動力進行傳遞與分配的作用，可見，傳動系統是機器的重要組成部分。傳動系統的質量與成本在整臺機器中占有很大比重。因此，在機器中傳動系統設計的好壞，對整部機器的性能、成本以及整體尺寸的影響都是很大的。所以合理地設計傳動系統是機械設計工作地一重要組成部分。合理的傳動方案首先應滿足工作機的性能要求，其次是滿足工作可靠、結構簡單、尺寸緊湊、傳動效率高、使用維護方便、工藝性和經濟性好等要求。很顯然，要同時滿足這些要求肯定比較困難的，因此，要通過分析和比較多種傳動方案，選擇其中最能滿足眾多要求的合理傳動方案，作為最終確定的傳動方案。機器人常用的驅動方式有:液壓驅動、氣動驅動、電動驅動三種基本方式。電動驅動主要有步進電機、直流伺服電機和交流伺服電機。液壓與氣動方式對環境要求較高，實現起來較復雜，而電機驅動結構簡單，較易實現密封與調速控制。故在本設計中選用步進電機作為機器人本體的驅動動力;減速器選用行星齒輪減速器。驅動動力從電機經由減速器減速后，在滿足管徑自適應性的基礎上，如何更好地將動力傳遞到主動輪上，是選擇機器人傳動方式過程中重點考慮的問題。結合徑向輻射管道射流清洗機器人的結構布局方式的特點，在本設計中主要通過一套動力變換裝置和同步鏈傳動機構來實現。1、動力變換裝置的設計在如圖所示的徑向輻射輪式移動結構中，當預緊彈簧給于基本的預緊力后，剛好使得位于最上側的輪處于與管壁相接觸的臨界狀態，也就是說上輪與管壁間的接觸壓力剛好為零，所以機器人整體的驅動力絕大部分來自輪1和輪3，而且機器人本體的重心位置位于管道的軸線下方40mm左右(如圖所示)，增強了機器人的穩定性。下面兩輪所在支腿中心線與減速器輸出軸線垂直，且兩支腿中心線的夾角為120，故需要一動力變換裝置來實現動力的分流。 蝸桿傳動是空間交錯的兩軸間傳遞運動和動力的一種傳動機構，兩軸線交錯的夾角可為任意值，由于蝸桿齒是連續不斷的螺旋齒，它和蝸輪齒是逐漸進入嚙合及逐漸退出嚙合的，同時嚙合的次對又較多，故沖擊載荷小，傳動平穩，噪聲低。在設計中蝸桿與兩蝸輪之間的軸線夾角為90，兩蝸輪軸線之間的夾角為120。如圖2-1所示。圖2.1車輪端面圖2、同步鏈傳動設計 由于設計的機器人具備在一定的管徑變化范圍內行走的能力，在管徑發生變化的時候，主動輪與管道中心的距離也相應發生改變，在現有的相關管道機器人傳動方案中，更多的是采用全齒輪傳動方式，即動力經變換后，通過增加惰輪的方式，將動力傳遞到主動輪，雖然該方案的傳動效率較高，但是結構復雜，對環境的適應能力較差，可適應管徑變化范圍較小，在本設計中，動力經蝸輪蝸桿裝置變換后，通過傳動比為1:1的齒輪傳動，將動力傳遞到各支腿，因為空間尺寸關系，在兩者之間增加一惰輪機構，再應用同步鏈將動力傳送到主動輪1和輪3。同步帶輪軸1與支腿與安裝底座的連接軸同軸，故無論管徑如何變化，兩個同步鏈輪間的軸線距離保持不變，只要支腿的長度足夠長，就可適應足夠大的管徑變化范圍。2.2 管道清洗機器人變管徑自適應性方案設計 管道由于制作誤差、使用過程中局部結垢、局部壓力過大而產生變形以及內表面雜物的存在，清洗機器人在碰到變形部位及雜物時，由于阻力而使支撐臂收縮，同時在驅動力的作用下通過變形部位，當再次達到管道正常段時，支撐臂能夠在彈簧的作用下像傘一樣張開，使機器人重新恢復原來的平穩狀態。這個過程就是機器人的自適應過程。有了自適應性，機器人就能穿過一個個變形部位，以達到對管道進行有效清洗的目的，在本設計中，對于自適應性的設計主要包括兩方式:各支腿單獨調整和支腿整體調整。 1、支腿單獨調整方式各支腿的單獨調整方式。當機器人在行進過程中，其中的一個或多個支腿遇到障礙物(包括突起和凹陷)時，利用支腿內部的調整彈簧來改變支腿的長度使得支腿與管壁處于理想的接觸狀態，以滿足穩定作業要求。同時調整彈簧也能起到一定的緩沖減震作用。該裝置主要是針對相同管徑或管徑變化范圍不是很大的情況下，當管徑變化范圍較大時，則應使用支腿的整體調整方式。 2、支腿整體調整方式目前管道機器人在適應不同管徑的調節機構常用的有:蝸輪蝸桿調節方式,升降機調節方式、滾珠絲杠螺母副調節方式和彈簧壓緊調節方式。比較研究了各種調節機構的優缺點，針對本課題的工程實際需要，并根據前后支腿的特性要求，在前支腿(即從動輪支腿)選用彈簧壓緊調節方式，后支腿(即主動輪支腿)選用滾珠絲杠螺母副調節方式。這兩種調節機構能保證機器人具有充裕并且穩定的牽引力，并且管徑變化范圍比較大，下面綜合分析該兩種調節方式。 （1）滾珠絲杠螺母副調節方式自適應方案。其具體設計如圖2-2所示是滾珠絲杠螺母副調節方式示意圖，其工作原理是:安裝在軸套和絲杠螺母之間的壓力傳感器間接檢測驅動車輪和管道內壁之間的壓力Fy，并實時將壓力值回饋回監控裝置，當壓力Fy的值小于所允許的最小壓力值Fy時，連桿AB的一端和車輪軸鉸接在一起，另一端鉸接在固定支點A，推桿CD與連桿AB鉸接在B點，另一端鉸接在軸套上C點，軸套在圓周方向相對固定，因此滾珠絲杠的轉動將帶動絲杠螺母沿軸線方向在滾珠絲杠上來回滑動，從而帶動推桿運動，進而推動連桿AB繞支點A轉動，使車輪撐開或者緊縮以達到適應不同的管徑的目的。保證管道機器人以穩定的壓緊力撐緊在管道內壁上，使機器人具有充足且穩定的牽引力。圖2.2滾珠絲杠螺母副調節方式下面分析滾珠絲杠螺母副調節方式的力學特性，如圖所示，以固定支點A為坐標系的原點，建立如圖所示的坐標系XOY,石為連桿AB的長度，幾是推桿CD的長度，烏是支點D到固定支點A之間的距離，“是推桿CD與水平方向之間的夾角，尹是連桿AB與水平方向之間的夾角，凡為管道內壁作用在車輪上的壓力即封閉力，藝F是滾珠絲杠螺母作用在推桿上的軸向推力，T是作用在滾珠絲桿軸上的有效扭矩。Tmda是電機軸的輸出扭矩。 在坐標系XOY中，由幾何關系可得:Lsin=Lsiny=Lsin （2.1） x=Lcos+Lcos 對上式兩邊分別取微分可得:=Lcos Lcos=Lcos (2.2) =-Lsin-Lsin 化簡上式得: =-（tan+tan） （2.3） 由虛功原理得: +=0 （2.4） 將式代入上式并化簡得: = （2.5） 所采用的滾珠絲杠螺母副的導程記為, 為滾珠絲杠和絲杠螺母之間的相對轉角，則絲杠螺母的位移為: S=。對上式等號兩邊分別取微分得: = (2.6)考慮滾珠絲杠螺母副，由虛位移原理可得: (2.7)式中，為滾珠絲杠螺母副的傳動效率。合并整合上兩式得: T= （2.8）此式即為滾珠絲杠螺母副調節方式的力學特性。（2）彈簧壓緊調節方式如圖所示的是從動輪的彈簧壓緊調節方式示意圖，其工作原理與滾珠絲杠螺母副調節方式原理類似，只是在張緊力調整方面采用被動調整方式。當管徑發生變化時，作用在從動輪上的壓力變化，使得壓緊彈簧產生伸縮，而帶動推桿運動，進而推動連桿AB繞支點A轉動，使車輪撐開或者緊縮以達到適應不同的管徑的目的。與滾珠絲杠螺母副調節方式的主要區別就在于在壓緊力的調節方面由調整電機的的主動調整變為壓緊彈簧的被動調整。故在彈簧壓緊調節方式的力學特性如下:圖2.3 彈簧壓緊調節方式選取其中的一個支承臂作為研究對象，其受力分析如圖所示，由前述滾珠絲杠螺母副調節方式的分析可知，彈簧壓緊調節方式的力學平衡方程為: (2.9)式中，f彈簧的壓緊力，N。整理得: f= (2.10)彈簧壓緊力可表示為: f=k （2.11）f為彈簧的初始長度(mm)，k為彈簧的彈性系數（N/mm）。從上邊的式子可以看出，彈簧壓緊力f只是位移函數，因此該機構具有負反饋作用，在一定的管徑變化范圍內，封閉力之和N變化不大。由此可見該機構具有常封閉特性，這樣便增加了載體的穩定性和可靠性，同時由于彈簧壓緊力f的回饋作用可使機構具有自適應調節的功能。2.3 動力系統的設計計算2.3.1 管道機器人行駛阻力分析在計算前，我們先設定我們所設計的機器人的行進速度是1.8m/min。機器人在管道內進行清洗作業時，必須克服來自管道內表面的滾動摩擦阻力， （2.12）式中，f是滾動摩擦因數，即輪子在一定條件下滾動所需要的推力。 為機器人輪子負荷之和。也就是：Gcos（ 0F=fGcos（ -600 (2.13)式中機器人管內作業姿態角， 機器人本體重量，kg。當姿態角分別為60或者-60時候，系統的阻力最大。預設為0.5，機器人重量為10kg，由于輪子手的是彈簧調節，則彈簧對輪子又很大的壓力，由于我們采用的是型芯磨頭切削，對車身的穩定性要求較其他更為嚴格，假設彈簧對輪子的壓力是40x9.8N, =109.8=490N?？傋枇? =4900.5=245N. 根據實際情況，我們設計主動輪半徑r=50mm，總阻力矩為： =2450.05=12.25Nm 已經設過機器人行進速度為1.8m/min，則主動輪轉速應該是:r/min 電機的額定轉速為1500r/min系統傳動比為電機提供的驅動力矩為：NmW考慮到機器人在管道內行進出現的在和突變情況，取安全系數為2，則電機的功率為46W,電機選用YS5614型。如下表。得：轉速為1500r/min 額定功率為60W 額定電流為0.28A效率為56% 功率因數為0.58額定轉矩為2.4Nm表2-4 YS系列電機技術參數型號額定功率額定電流額定電壓額定頻率 同步轉速效率（%）功率因數YS4512160.93或380503000460.57YS4514100.121500280.45YS4522250.123000520.60YS4524160.161500320.49YS5012400.173000550.65YS5014250.171500420.53YS5022600.233000600.66YS5024400.231500500.54YS5612900.323000620.68YS5614600.281500560.58YS56221200.383000670.71YS5624900.391500580.61YS63121800.533000690.75YS63141200.481500600.63YS63222500.673000720.78YS63241800.651500640.66YS71123700.95300073.50.80YS71142500.831500670.68YS71161800.741000590.63表2-5 YS系列電機技術參數 續額定頻率 同步轉速 效率（%）功率因數聲功率極503000460.572.36.02.4651500280.452.46.02.4603000520.602.36.02.4651500320.492.46.02.4603000550.652.36.02.4651500420.532.46.02.4603000600.662.36.02.4701500500.542.46.02.4603000620.682.36.02.4701500560.582.46.02.4603000670.712.36.02.4701500580.612.46.02.4653000690.752.36.02.4701500600.632.46.02.4653000720.782.36.02.4701500640.662.46.02.465300073.50.802.36.02.4751500670.682.46.02.4651000590.632.05.52.0602.3.2 減速器的選擇在選擇了電機型號之后，需要選擇與之相應的減速器。在確定了減速器的類型后，減速器的選擇關鍵在減速比的選擇。 1、考慮驅動能力時減速比的計算 根據電機的相關資料，可知電機的額定轉矩為0.9N m，為滿足機器人能正常行駛，則整個驅動系統電機的驅動力矩經傳動系統減速增扭后，驅動力矩應大于等于機器人所受到的總的阻力矩，即應保證傳動系統的傳動比應滿足：2.考慮機器人最高運行速度傳動比的計算 根據電機相關資料，可知電機的額定轉速為r/min則傳動系統的最大傳動比應該滿足： 基于上述傳動比，我們可以確定傳動系統的傳動比應該滿足： (2.14)傳動比里面蝸桿傳動的傳動比為:=5-80,選用20則減速器的出動比為： (2.15)我們選用=12 根據小功率計算機書上說明，選用GBX40行星減速器。其參數如截圖所示：圖2-6 減速器參數表2.4 機器人的速度和驅動能力校核 確定電機和減速器后，我們必須進行機器人的運動速度和驅動能力的校核，以確保機器人有足夠驅動力的同時，能滿足機器人的最高行走速度要求。2.4.1 運動速度校核 根據以上所選電機和減速器的性能指針，可知電機的額定轉速= 3000r/min，減速器的傳動比是12，以及機器人所要求的主動輪半徑r= O.O5m，可以計算出機器人在確定電機和減速器后的最高車速V:雖然V大于預期設定速度，但是我們可以通過控制電機的轉速已使機器人低于此速度行駛，而且還有一定得速度儲備，在機器人需要快速行進至工作位置的情況下，盡可能有較快的速度。2.4.2 驅動能力校核根據電機的額定輸出轉矩為2.4Nm，傳動比i為240，則機器人總的驅動力矩為：因為機器人總的驅動力矩大于其所受到的總的阻力矩，所以機器人能夠有足夠的動力起車，并有一定的動力儲備。 經過上述計算和校核，所選的施奈德BSH4552T伺服電機和GBX40行星齒輪減速器能夠滿足管道射流清洗機器人的性能要求，從而可以由其組成機器人的行駛驅動系統。3 鏈輪傳動的設計計算3.1 鏈輪設計的初始條件鏈輪設計的初始條件如圖3-1所示表3-1初始條件名稱數值單位傳遞功率0.023小鏈輪轉速5.73平均轉動比1；可大或小0.5%大鏈輪轉速5.73傳動轉類傾斜傳動傳動速度低速轉動（）潤滑條件由設計結果確定（推薦）中心距條件可調載荷性質平穩載荷原動機種類電動機或汽輪機彈緊裝置張緊輪3.2 鏈輪計算結果經過設計手冊的計算，得到的鏈輪計算結果如下：表3-2設計結果名稱數值單位小鏈輪齒數38大齒輪齒數38張緊輪齒數38平均傳動比1.000大鏈輪轉速5.730設計功率0.02KW鏈條節距12.700mm鏈號08A鏈條速度0.046潤滑方式油刷或油壺人工定期潤滑粗定中心距254.00mm鏈長節數78.00節鏈條長度0.991m理論中心距508.00mm實際中心距506mm 續表3-2名稱數值單位有效圓周力499.04N作用于軸上的拉力586.37N滾子外徑（最大值）7.95mm鏈條排距14.38mm內鏈板高（最大值）12.07mm許用靜強度安全系數4.00靜強度安全系數27.65鉸鏈比壓11.27MPa由上面我們得到鏈輪的基本尺寸：排拒 14.38mm分度圓直徑 89.28mm 齒頂圓直徑 96.5mm齒根圓直徑 80.84mm 3.3歷史結果由手冊計算我們的歷史結果如表：表3-3歷史結果名稱符號數值單位公式說明小鏈齒輪數z38.00zz，z=9,z應參照鏈速選取鏈速0.63388z151719212325連輪齒數應優先選取以下數列：17,19,21,23,25,38,57,76,95,114增大z，鏈條緊邊的總拉力下降，多邊形效應減小，磨損小，但尺寸重量增大當z和z為奇數而L為偶數時，將有利于鏈條和鏈輪齒均勻磨損z和z的選取應考慮大齒輪參數z38.00z=zi 通常z120 z=150z增大時，節距（或總長）磨損伸長率許用值減少，鏈傳動的磨損壽命降低，且傳動尺寸大平均傳動比i1.00000,通常，推薦i=23.5，當v2m/s,且載荷平穩時，i可達10n和n小大輪的轉速r/min，傳動比大時可采用二級或二級以上傳動設計功率P0.01716KWP傳動功率KWK工況系數K小鏈輪齒數系數K多排鏈排數系數 續表3-3名稱符號數值單位公式說明鏈條節距P12.70mm根據設計功率P和小鏈輪轉速n由功率圖選用合適的節距P為使傳動平穩，結構緊湊，特別在高速下，宜選用節距小的鏈條，速度高，功率大時，可選用節距小的多排鏈，選用多排鏈時應注意臟污對誤差影響 利用機械設計手冊，我們的計算速度大大加快，設計過程中出現的錯誤也可以明顯減少。4 蝸輪蝸桿的設計計算為了方便計算選用電子版機械設計手冊2.0計算：普通圓柱蝸桿傳動設計結果報告在輸入基本數據之前，我們要知道作用在蝸桿上的功率蝸桿的轉矩應該是電動機額定轉矩經減速器后的力矩，則：傳遞轉距 輸入計算如下：4.1 蝸輪蝸桿基本參數設計4.1.1 普通蝸桿設計輸入參數圖4.1蝸桿設計參數1. 傳遞功率 P 0.38 (kW) 2. 蝸桿轉矩 T1 2.49(N.m) 3. 蝸輪轉矩 T2 36.69 (N.m) 4. 蝸桿轉速 n1 125.00 (r/min) 5. 蝸輪轉速 n2 6.25 (r/min) 6. 理論傳動比 i 20.00 7. 實際傳動比 i 20.00 8. 傳動比誤差 0.00 () 9. 預定壽命 H 4800 (小時) 10. 原動機類別 電動機 11. 工作機載荷特性 平 穩 12. 潤滑方式 噴油 13. 蝸桿類型 漸開線蝸桿 14. 受載側面 3側 4.1.2 材料及熱處理 1. 蝸桿材料牌號 45(表面淬火) 2. 蝸桿熱處理 表面淬火 3. 蝸桿材料硬度 HRC4555 4. 蝸桿材料齒面粗糙度 1.60.8 (m) 對蝸輪蝸桿精度等級我們都選為8極得出： 5. 蝸輪材料牌號及鑄造方法 ZCuSn10P1(砂模) 6. 蝸輪材料許用接觸應力H 200 (N/mm2) 7. 蝸輪材料許用接觸應力H 200 (N/mm2) 8. 蝸輪材料許用彎曲應力F 32 (N/mm2) 9. 蝸輪材料許用彎曲應力F 30 (N/mm2) 4.1.3 蝸桿蝸輪基本參數圖4.2蝸桿蝸輪設計參數1. 蝸桿頭數 z1 2 2. 蝸輪齒數 z2 40 3. 模 數 m 3.15 (mm) 4. 法面模數 Mn 3.10 (mm) 5. 蝸桿分度圓直徑 d1 35.50 (mm) 6. 中心距 A 63.00 (mm) 7. 蝸桿導程角 10.063 8. 蝸輪當量齒數 Zv2 41.90 9. 蝸輪變位系數 x2 -5.63 10. 軸向齒形角 x 20.287 11. 法向齒形角 n 20.000 12. 齒頂高系數 ha* 1.00 13. 頂隙系數 c* 0.20 14. 蝸桿齒寬 b1 65.00 (mm) 15. 蝸輪齒寬 b2 24.00 (mm) 16. 是否磨削加工 否 17. 蝸桿軸向齒距 px 9.90 (mm) 18. 蝸桿齒頂高 ha1 3.15 (mm) 19. 蝸桿頂隙 c1 0.63 (mm) 20. 蝸桿齒根高 hf1 3.78 (mm) 21. 蝸桿齒高 h1 6.93 (mm) 22. 蝸桿齒頂圓直徑 da1 41.80 (mm) 23. 蝸桿齒根圓直徑 df1 27.94 (mm) 24. 漸開線蝸桿基圓直徑 db1 15.36 (mm) 25. 漸開線蝸桿基圓導程角 b1 22.296 26. 蝸輪分度圓直徑 d2 126.00 (mm) 27. 蝸輪喉圓直徑 da2 96.80 (mm) 28. 蝸輪齒根圓直徑 df2 82.94 (mm) 29. 蝸輪齒頂高 ha2 -14.60 (mm) 30. 蝸輪齒根高 hf2 21.53 (mm) 31. 蝸輪齒高 h2 6.93 (mm) 32. 蝸輪外圓直徑 de2 101.52 (mm) 33. 蝸輪齒頂圓弧半徑 Ra2 14.60 (mm) 34. 蝸輪齒根圓弧半徑 Rf2 21.53 (mm) 35. 蝸桿軸向齒厚 sx1 4.95 (mm) 36. 蝸桿法向齒厚 sn1 4.87 (mm) 37. 蝸輪分度圓齒厚 s2 -8.18 (mm) 38. 蝸桿齒厚測量高度 ha1 3.15 (mm) 39. 蝸桿節圓直徑 d1 -0.00 (mm) 40. 蝸輪節圓直徑 d2 126.00 (mm) 4.1.4 蝸蝸輪精度- 項目名稱 蝸 桿 蝸 輪 - 1. 第一組精度 8 8 - 2. 第