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轴承71107E，其尺寸为d×D×T=35mm×62mm×19mm，故lAB=20mm，lEF=35mm。
两端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册上查得71107E型轴承的定位轴肩高h=7.5mm，在此取直径dBC=dDE=50mm。
（3）取凸轮轮廓所在的CD段的直径dCD=60mm；
（4）凸轮轴根据轴承宽度取AB段长度lAB=20mm，并加工l~2mm的退刀槽。
（5）根据轴承端盖的装卸及便于对轴承添加润滑脂的要求，取右轴承盖的外端面与FG段左端面保持一定的距离，取lEF=30mm。
（6）凸轮主体，考虑到凸轮主体的运动规律，这一轴段的长度应足够长，取lCD=140mm。
（7）BC段与DE段是轴的过渡段，取长lBC=10mm，lDE=10mm。 至此，已初步确定了周的各段直径和长度。 5. 轴上零件的周向定位
凸轮轴于一个套筒联轴器采用平键联接，此处轴径为20mm。由手册查得平键截面b×h=6mm×6mm（GB/T1095-1079），键槽用键槽铣刀加工，长为15mm（标准键长见GB/T 1096-1979）；同时为了保证套筒联轴器与轴配合有良好的对中性，故选择套筒与轴的配合为H7/r6。同样，联轴器与减速器轴选用的平键为6mm×6mm×15mm，配合也为H7/r6，滚动轴承的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。
6. 确定轴上的圆角和倒角尺寸
参考表3.2，轴端倒角2×45°，各轴肩角半径2mm。
表3.2 零件倒角C与圆角半角R的推荐值
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直径d >6~10 >10~18 >18~30 >30~50 >50~80 >80~120 >120~180 C或R 0.5 0.6 0.8 7．求轴上载荷
1.0 1.2 1.6 2.0 2.5 3.0 首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取a值（支反力作用点至轴承外圈宽边距离）。对于30212型圆锥滚子轴承，由手册中查得a=22mm。因此，作为简支梁的轴的支撑跨距
144?15?20?15?20?11?11?192mm
根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图（图3.3）
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MHc )MHMH=FaD/2d )FNV1FrFaFNV2MV1e )
MV2MVa)受力图 b）水平面受力图 c）水平面弯矩图 d）垂直面受力图 e）垂直面弯矩图 f）总弯矩图 g）扭矩图 图3.3 轴的载荷分析图 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面B是轴的危险截面。现将计算出的截面B处MH，MV及M的值列于表3.3。
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载荷 支反力F 弯矩M 表3.3 危险截面处弯矩扭矩
水平面H 垂直面V FNH1?540N,FNH2?260N MH?31320N?mm FNV1?1040N,FNV2??240N MV1?60320N?mm MV2?28800N?mm 总弯矩 M1?313202?603202?67966N?mm M2?313202?288002?42533N?mm 扭矩T T?34000N?mm 8. 按弯扭合成应力校核轴的强度
进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面，根据公式
M2?(?T)2 （3.1） ?ca?WM12?(?T)2679662?(0.6?34000)2?ca??MPa?28.7MPa
W0.1?203前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查机械设计手册得[??1]?60MPa。因此?ca?[??1]，故安全。 3.2.2 中心轴的设计
中心轴是一根固定心轴，它的外观结构设计如图3.4所示。
图3.4 中心轴示意图
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中心轴穿过轴承挡环，轴承，连杆套，框架。一端由六角型凹槽周向固定，另一端由螺母固定，这样就成为一根固定心轴，它只承受弯矩，没有扭矩。只承受剪切应力，很小的压应力。由于中心轴是机构中比较重要和比较危险的零件，只要它能够满足强度要求的话。其它零件问题都不大，因为人的体重有可能都作用在中心轴上。这就需要对其进行剪切强度校核：
??PP800N???1.29?106N/m22?32??(14?10)A?d44（3.2）
式中P为作用力，A为危险截面面积，?为剪切应力，[?]为许用剪切应力，查手册知[?]=130?106N/m2，远大于此值，剪切强度满足要求。
下面校核一下挤压强度：
800NP622?p???2.6?10N/mB11?14?10?6（3.3） 式中P为作用力，B为挤压截面面积，?p为挤压应力，[?p]为许用挤压应力，查手册知[?p]=320?106N/m2。
由此可见，无论是剪切还是挤压，材料的许用强度都远远高于所承受的应力，这是由于人的体重有限，况且还是按照最保守的计算。实际上康复机器人还有重心控制机构，人本身的自重不会全部加载到踝关节驱动系统上。这更说明零件符合要求。 3.2.3 踏板的设计
踏板是人体与机器人接触的部件，它通过螺钉固定在连杆套筒上。踏板的主要作用是：承担使用者脚部的踩踏，并且通过绕轴的转动实现模拟踝关节的运动。人脚固定在踏板上是通过有的弹性带子固定，如图3.5是踏板的俯视图。进一步设计可以完善这一结构。
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