湖南科技大学本科生毕业设计（论文）
还要装配轴承，所以gh段的长度为41mm，直径为85mm,装配的轴承为角接触球轴承，型号是7217C。固定轴承的轴肩高度为3.5mm。
fg段为过渡段，长度为80mm，直径92mm，固定齿轮的轴肩高度为
6.5mm。 由于大齿轮的齿宽为75mm，轴头的长度应该小于轮毂的长度，所以de段的长度为60mm，直径为90mm。为了齿轮的周向定位，这段轴上还要开有键槽，来安装平键。根据这段轴的直径和长度，键槽的宽度为25mm，长度为50mm，键槽的键槽深为7mm。
cd段要安装用于齿轮的轴向固定和轴承的轴向固定的轴套，考虑到另一半的密封箱的壁厚和孔径以及大齿轮的轮毂比轴头多出的长度，这段轴颈的长度为45mm，直径为85mm。装配的轴承为角接触球轴承，型号是7217C。
bc段为过渡段，长度为40.6mm，直径为80mm。
ab段与铰链四杆机构的底杆相连，并且穿过大臂末端的通孔，大臂在此处的厚度为39mm，孔径为95mm，底杆的厚度为40mm，孔径为90mm，这段轴与底杆的连接方式是胀紧联结，通过胀紧套使大轴2与底杆连接在一起。根据以上条件这段轴的长度为104.4mm，直径为60mm。胀紧套选用Z2型胀紧套。 5.2.2 腕部中心轴2的强度校核
腕部中心轴是带动手腕实现俯仰运动的轴，腕部中心轴2是带动手腕旋转运动的轴。从第三章可知腕部中心轴受到的转矩是378180N×mm，而且同时承受大臂和小臂的总重量。腕部中心轴2受到的转矩是50400N×mm，但是只承受底杆的重量。两根轴的主体机构和材料以及热处理方式一样，腕部中心轴2的受力比腕部中心轴的受力小得多，当腕部中心轴满足强度条件时，腕部中心轴2必然满足强度条件。
5.3 手腕齿轮连接轴的结构设计与校核
图 5.3 手腕齿轮连接轴
5.3.1手腕齿轮连接轴的结构设计
（1）确定手腕齿轮连接轴的材料以及各段直径和长度
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该轴的材料为40Cr，调制处理。
ab段的主要用处是与电机相连，电机输出端的轴径是24mm，再根据凸缘轴器的宽度，ab段的长度为35mm，直径为24mm。这一段由于和联轴器连接，所以开有键槽，具体尺寸和电机输出端的一样。
bc段是过渡段，长度为40mm，直径为28mm。
由于密封箱的壁厚为45mm，孔径为62mm，因为外部还要装端盖，这段轴颈上还要装配轴承，所以cd段的长度为25mm，直径为30mm，装配的轴承为角接触球轴承，型号是7206C。固定轴承的轴肩高度为4mm。
由于小齿轮的齿宽为70mm，轴头的长度应该小于轮毂的长度，为了齿轮的周向定位，这段轴上还要开有键槽，来安装平键。根据这段轴的直径和长度，键槽的宽度为12mm。长度为56mm，键槽的键槽深为5mm。 5.3.2 手腕齿轮连接轴的强度校核
（1）计算齿轮的受力
6×转矩T1=9.55×106?P1/n1??=9.55×10×(3/75) ×0.99=378180Nmm
圆周力Ft=2T1/d1=12606N 径向力Fr=Ft?tan?=4588.2N （2）计算支撑反力
水平面受力图如图5.5(a)所示。
FH1+Fr=FH2
Fr×153=FH2×(67+153)
故FH1=-1397.32N，FH2=3190.88N 垂直面受力图如图4.5(b)所示。
FV1+FV2=Ft
FV1×(67+153)=Ft×67
故FV1=3839.10N，FV2=8766.90N （3）画轴弯矩图
水平面弯矩图见图5.2(c)MH图。垂直面弯矩图见图5.2(d)MV图。合成弯矩图
22?MH见图4.5(e)图，合成弯矩M=MV。
（4）画轴转矩图
轴受转矩T= T1，转矩图见图5.2(f)T1图。
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（a）
（b）
（c）
（d）
（e）
（f）
图5.4 手腕齿轮连接轴的受力分析
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（5）按弯扭合成应力进行强度校核 fg段的中间截面为危险截面。取?=0.6。
×mm 当量转矩?T=0.6×378180=226908 N
?e?M2???T?/W=60.28MPa，查表知???1b?=70MPa，所以?e
2轴1的强度满足要求，故安全。
5.4 手腕齿轮连接轴2的结构设计与校核
手腕齿轮连接轴2的结构与手腕齿轮连接轴一样，但驱动元件的输出转矩较小。上面校核的手腕齿轮连接轴的强度满足要求，故手腕齿轮连接轴2的强度必然满足要求。
5.5 驱动臂座与腰部主轴连接螺钉的校核
腰部回转所需转矩T=421.63N·m。
选取的螺钉材料为Q235，直径为12mm，固定用的螺栓数目为6。 取可靠系数C=1.1，结合面摩擦系数f=0.16，ri=65mm。
预紧力F0≥CT/(f·∑ri)=421.63×103×1.1/(0.16×6×65)=7432.58N 查表取材料屈服极限S=240MPa 查表取安全系数S=1.5 故需用应力=S/S=160MPa
由此螺钉的直径d≥1.3F0/()4dF=8.77mm 所以预选取的螺钉满足强度要求。
5.6 部分三维图
图5.5 腕部中心轴
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图5.6 腕部中心轴2
图 5.7 手腕齿轮连接轴
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