AGV自动导引小车结构系统全设计 - 图文

2惯量J J?JM?JL?1290?361.89?1651.89gcm （2-13）

其中JM为伺服电动机转子惯量

故电机满足要求。

4） 快移时的加速性能

最大空载加速转矩发生在自动导引小车携带工件，从静止以阶跃指令加速到伺服电机最高转速nmax时。这个最大空载加速转矩就是伺服电动机的最大输出转矩Tmax。

Tmax?J??J2?nmax2?3.14?4000?1651.89??0.91N?m （2-14） 60ta60?0.0760.s0 7 （2-15）

?9加速时间 Ta?4TM?4?0.01其中 机械时间常数TM?19ms

2.4联轴器的设计

由于电动机轴直径为Φ8mm，并且输出轴削平了一部分与蜗杆轴联接部分轴

径为Ф12mm，故其结构设计如图2-6所示。

蜗杆轴图2-6 联轴器机构图

电机轴

联轴器采用安全联轴器，销钉直径d可按剪切强度计算，即[4]

d?8KT （2-16）

?DmZ???销钉材料选用45钢。查表5-2[5] 优质碳素结构钢（GB 699-88）

45 调质 ≤200mm ?b=637MPa ?s=353MPa ?s=17%

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Ψ=35% ?k?0.39MJm2 硬度217～255HBS

销钉的许用切应力为

?????0.7~0.8??B?0.75?637?477.75MPa （2-17）

[4] 过载限制系数k值 查表14-4 T=0.321N?m d? 取k=1.6

8?1.6?578?0.646mm

3.14?12?1?477.75选用d=5mm满足剪切强度要求。

2.5蜗杆传动设计

1.选择蜗杆的传动类型

根据GB/T 10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆(ZI)。 2.选择材料

蜗杆要求表面硬度和耐磨性较高，故材料选用40Cr。蜗轮用灰铸铁HT200制造，采用金属模铸造。

3.蜗杆传动的受力分析 确定作用在蜗轮上的转矩T2

按Z=1，估取效率[4]η=0.7,则

T2?9.55?106P2P?0.08?0.7?9.55?106??9.55?106??23508N?mm （2-18） n2n1i1222.75

图2-7 蜗轮-蜗杆受力分析

各力的大小计算为

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Ft1?Fa2?2T12?587??65.22N （2-19） d118 Fa1?Ft2?2T22?23508??606.66N （2-20） d277.500 Fr1?Fr2?Ft2tan20?606.66?tan20?220.8N （2-21）

4.按齿根弯曲疲劳强度进行设计

根据开式蜗杆传动的设计准则，按齿根弯曲疲劳强度进行设计。蜗轮轮齿因弯曲强度不足而失效的情况，多数发生在蜗轮齿数较多或开式传动中。

弯曲疲劳强度条件设计的公式为[4]

md1?21.53KT2YFa2?Y? （2-22）

z2??F?确定载荷系数K[4]

由于工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数Kβ=1，由表11-15[4]选取使用系数KA=1.15。由于转速不高，冲击不大，可取动载系数KV=1.1,则

K?KA?K??KV?1.15?1?1.1?1.265 （2-23）

由表11-8[4]得，蜗轮的基本许用弯曲应力??F??34MPa 假设 z2?62 γ=3°10'48\，蜗轮的当量齿数

zV2?z262??62.29 （2-24）

cos3?cos33°10′48?根据x2?0，zV2?62.29，从图11-19[4]中可查得齿形系数YFa2?2.3

3°1′048? ?0.97 73 （2-25）

140°140?1.53?1.265?235082?2.3?0.9773?34.37mm3 md1?62?48由表11-2[4]得

中心距a=50mm 模数m=1.25mm 分度圆直径d1?22.4mm

螺旋角系数 Y??1???1?m2d1?35mm3

蜗杆头数z1?1 直径系数17.92 分度圆导程角γ=3°11′38″ 蜗轮齿数z2?62 变位系数x2??0.04

5.蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸

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1）蜗杆

5轴向齿距 pa??m?3.14?1.2?3.m9m2 5 （2-26）

齿顶圆直径 da1?d1?2ha*m?22.4?2?1?1.25?24.9mm （2-27） 齿根圆直径

df1?d1?2?ha*m?c??22.4?2??1?1.25?0.25?1.25??19.275mm （2-28） 11蜗杆轴向齿厚 sa??m??3.14?1.25?1.9625mm （2-29）

222）蜗轮

传动比 i?z262??62 （2-30） z11蜗轮分度圆直径 d2?mz2?1.25?62?77.5mm （2-31） 蜗轮喉圆直径 da2?d2?2m?*ha?（2-32）

蜗轮齿根圆直径

df2?d2?2mha*?x2?c*?77.5?2?1.25??1?0.04?0.25??74.475mm

?2x?77.5?2?1?.2?5??1 0.?04mm80.1??（2-33）

蜗轮咽喉母圆半径

11rg2?a?da2?50??80.1?9.95mm

22（2-34）

6.精度等级公差和表面粗糙度的确定

考虑到所设计的自动导引小车属于精密传动，从GB/T 10089-1988圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择6级精度，侧隙种类为

7.热平衡核算

由于该蜗轮-蜗杆传动是开式传动，蜗轮-蜗杆产生的热传递到空气中，故无须热平衡计算。

2.6轴的设计 2.6.1前轮轴的设计

前轮轴只承受弯矩而不承受扭矩，故属于心轴。

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