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面硬度均值200HRS,在ML线上查得?Flim1??Flim2?310MPa。
[?]F1??Flim1YN1SFmin?310?1.01?250.48MPa
1.25310?1.02?252.MPa96
1.25[?]F2??FlimY2NSFmin2?取
YFa1?YSa1Y?YY?Y?0.017， Fa2Sa2?0.016。取Fa1Sa1?0.017，设计齿轮模数
[?]F1[?]F2[?]F1mt?修正mt：v?32KtT2Y?YFa1?YSa1()=0.19mm ?dz12[?]F1?mtz1n160?1000?0.23。
由图6-7查得 Kv?1.1，由图6-10查得 K??1.22，由表6-4查得 K??1.2。则
K?KAKvK?K??1.00?1.1?1.22?1.2?1.6。
m?mt3K1.6?3.47?3?0.19mm Kt1.7由表6-1，选取第一系列标准模数m=1。
?齿轮主要计算尺寸：取ha?1.0，C?0.25 取Z3?26 则Z4?70
?分度圆：d1?mZ1?22mm d2?mZ2?48mm 中心矩：a1?m(Z1?Z2)?35mm
2齿 宽： b1??d?d1?8.8mm， 取 B2?9mm B1?14mm
??齿顶圆直径：da1?(Z1?2ha)m?24mm da2?(Z2?2ha)m?50mm
齿根圆直径：
??df1?(Z1?2ha?2C?)m?19.5mm df2?(Z2?2ha?2C?)m?45.5mm
校核齿面接触疲劳强度
?H?ZEZHZ?2KT1u?1??[?]H 2bd1u 30
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由表6-5查得ZE?189.8MPa。由图6-14查得ZH?2.5，由图Z??0.88。由图6-15，按不允许出现点蚀，查得ZN1?0.98 ZN2?1.05。由图6-16d，按齿面硬度均值200HBS，在MQ和ML线中间查出?Hlim1??Hlim2?1100MPa 取SHmin?1，则
2?115MPa5
[?]H1??Hlim1?ZN1SHmin?1078MPa [?]H2??Hlim?2ZNSHmin将确定出的各项数值代入接触强度校核公式，得
?H?189.8?2.5?0.88接触强度满足。
2?1.6?24.7093.18?MPa?68MPa?[?]H1 29?222.185.3.1.4 大臂部分主要轴的计算
大臂部分连接处齿轮轴（即行星轮系行架）示意及结构图如下：
Φ3036Φ3028302720224313081416921Φ
图5-7 大臂轴结构示意图
初步估算轴的直径dmin?A03P0.04391?1103?19.4mm n18 齿轮轴的最小直径是安装Z3的直径d8?9。考虑到键槽对轴强度削弱的影响，轴径增加5%~7%。d8?9=21mm。并考虑齿宽确定L8?9?16mm。
轴的结构设计：
考虑轴承端盖中唇形密封圈的内径尺寸，8-9段27mm；根据轴的受力，选用角接触球
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318ΦR336Φ5Φ5ΦΦ长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计 （论 文）
轴承。初选36106轴承，内径为30mm, 为了便于轴承装配，取装配轴承处的轴径安装尺寸为36mm。GB292-83。a=10.08mm与其配合轴段L6?7?8mm。由轴承端盖的结构设计，取
L7?8?11mm。d3?4?d5?6?36mm。已知齿轮宽度B?8mm，为使端面可靠地压紧齿轮，此
轴段应略小于齿轮宽度，故取L1?2?20mm。齿轮端面至箱体内壁距离取为a=15mm,滚动轴承应距e=5mm（轴承油润滑），齿轮4与齿3之间的距离c=20mm，故通过计算得L4?5?43mm。
L3?4?L5?6?5mm。齿轮的定位采用A型普通平键定位连接，d1?2?30mm。轴的校核部分
同基座部分。
同理大臂部分其它轴的尺寸结构设计及定位类似此轴。 5.3.1.5 小臂部分的相关计算
设计预期目的：小臂相对大臂俯仰速度60/s。小臂与大臂的连接部分原理图如下：
?231
图5-8 小臂与大臂连接部分传动示意图
4此传动过程与大臂与基座连接部分设计原理相同。计算过程类似，选取重量及转矩与大臂部分相同，初步取两部分各部件尺寸相同，即两部分是对称结构。 5.3.2 机械手手腕部分设计及其计算 5.3.2.1 机械手手腕部分设计原则：
机械手的手臂运动（包括腕部的回转运动），给出了机械手末端执行器在其工作空间中的运动位置，而安装在机械手手臂末段的手腕，则给出了机械手在其工作空间的运动姿态。手腕是机械手操作机的最末端，它与机械手配合运动，实现机械手手腕上安装的末端执行器的空间运动轨迹与运动姿态，完成所需要的作业运动。
手腕设计一般最循以下原则：
（1）手腕的自由度数，应根据作业需要来设计。一般的为2~3个，但有的作业需要有更
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多的自由度。机械手手腕部自由度越多，关节范围越大，则机械手手腕部的灵活性越高，机械手作业适应能力也越强。但是，手腕自由度的增加也必然会使腕部结构更复杂，机械手的控制更难，成本造价越高。
（2）手腕安装在机械手手臂的末端，在设计时应尽量减少其重量和体积，结构力求紧凑。为了减轻机械手手腕部的重量，腕部机构驱动器采用分离传动，驱动器一般安装在手臂上，而不采用直接驱动，并选用铝合金制造。
（3）机械手手腕与末端执行器相联，因此，要有标准的法兰，结构上要便于安装末端执行器。
（4）机械手的手腕机构要有足够的强度和刚度，以保证力与运动的传递。 （5）要有可靠的传动间隙调整机构，以减小空间间隙，提高传动精度。
（6）手腕各关节轴传动要有限位开关，并设置硬限位，以防止超限造成机械损坏。 5.3.2.2 腕部的相关设计
(1) 传动部分及主要部件的参数设计腕部的传动过程如下图：
[3]
5-9腕部传动示意图
已知：小臂转轴上最大载荷为2kg,根据大臂部分计算知，初步估算重力力臂L?100mm。设r=400mm.根据上述要求，选择与大臂相同的电机
名称：直流宽调速伺服电机 型号：70S –CZK01
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额定功率：0.05kw 额定转矩：0.245N.m
额定转速：2000r/min 生产厂家：安徽微电机研究所 注：电机可带测速机、码盘
Z5和Z6部分为一个圆柱—锥齿轮二级减速器，根据前面基座及大臂部分的传动比计算，
计算得：i1?3.2，i2?4。
?根据齿轮齿根强度校核计算模数，取第一系列模数m=1,则取??20（压力角）取ha?1.0，
?C??0.25 查得齿宽系数?d?1则Z5?20，Z6?64。
分度圆直径：Z3?20mm d6?mZ6?64mm 中心矩： a?m(Z5?Z6)?42mm
2齿 宽： b5??d?d5?18mm b6??d?d6?24mm 取b3?24 取 B5?18mm B6?24mm
??齿顶圆直径：da5?(Z5?2ha)?m?22mm d6?(Z6?2ha)?m?66mm
齿根圆直径：
??d5?(Z5?2ha?2C?)?m?17.5mm d6?(Z6?2ha?2C?)?m?61.5mm
Z7和Z8部分是锥齿轮传动，i2?4，取Z7?20mm则Z8?80mm.。
锥齿轮的分锥角：
tan?1?Z8?4??1?75.964???1?23.8? ?2?90??75.964??14.036? Z7大端分度圆直径：d8?mZ8?20mm d8?mZ8?20mm 锥 距：R?mZ72?Z82?41.231mm 2查得齿宽系数?R?1.0 则齿宽 b??R?R?12.36 取b?12 齿高h：h?ha?hf?2.2.
以上Z5和Z6部分的设计计算过程类似前面格式，此处不进行详细计算。计算方法相同。
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