机器人腕部结构设计说明书

关节型机器人腕部结构及控制系统设计

图4－2轴的受力分析和弯扭矩图

a． 轴上的转矩T：

主轴上的传递的功率：P轴?p?0.8?0.48kw

T?9.55?106?P （4-8） n?9.55?106?0.48 2000?2292Nmm

求作用在齿轮上的力：

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d'?mtz'?2?20?40(mm)F2Tt?d'?2?229240?114.6(N) Fr?Fttg??59.65?tg20??21.71(N)Fr?Fttg?cos??114.6?tg20cos8?41.9 Fa?Fttg??114.6?tg8?16.1N

b． 画轴的受力简图 见图4－2 c． 计算轴的支撑反力 在水平面上

Frl4FNH2?2.9?21l4?4133?5?21?8.54N

2?l3?l2FNH1?Fr-FNH2?24-8.54?15.46N

在垂直面上

FNV1?FNV2?Ft2?29N d． 画弯矩图 见图4－2 在水平面上，a—a剖面左侧

MH?FNH1???l6l4??2?l5?2???15.46?49?757.54Na—a 剖面右侧

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mm

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l4??M'H?FNH2?l2?l3???8.54?59?503.86mm

2??在垂直面上

l4??l6MV??Fnv1??l5???29?49?1421Nmm

22??MV2??15?49??735N

合成弯矩，a—a剖面左侧

Ma?2MH?MV?757.542?1421?1610Nmm

22a—a剖面右侧

M'a?M'H?M'V?503.862?7352?890.63Nmm

e． 画转矩图 见图4－2

22 T?Ftf. 判断危险截面

d44?114??2508Nmm 22 a—a截面左右的合成弯矩左侧相对右侧大些，扭矩为T，则判断左侧为危险截面，只要左侧满足强度校核就行了。 g.．轴的弯扭合成强度校核

许用弯曲应力[σ]=[σσ0]b=100Mpa，α=1]b=60Mpa，[σ1]b[60==0.6 100σ0]b[a—a截面左侧

2bl(d?t)2350?70?(44-3)W?0.1d-?0.1?44-?818.4mm3

2d2?443

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M2?(?T)216102?(0.6?2508)2?e??????

W818.4h. 轴的疲劳强度安全系数校核

σ查得抗拉强度

B=650Mpa，弯曲疲劳强度?1?300Mpa，剪切疲劳极限

?1?155Mpa，等效系数ψσ=0.2， ψτ=0.1

a—a截面左侧

bl(d?t)242?70?(44-3)23W?0.2d-?0.2?44-?1462.9mm3

2d2?443ετ=0.92；轴经磨削加工，表查得Kσ=1，Kτ=1.8；查得绝对尺寸系数???0.95，

面质量系数β=1.0。则

弯曲应力 ?b?M1360.57??1.66MPa， W818.4应力幅 ?a??b?1.66Mpa

σm=0 平均应力

切应力 ?T?T2292??2.46Mpa WT818.4 ?a??m??T2?0.73Mpa

安全系数 S???K?1?3001?1.66?0.2?01.0?0.95?180.7

????a????m

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