摘 要本課題來(lái)源于當(dāng)今社會(huì)機(jī)器人關(guān)節(jié)諧波傳動(dòng)裝置的創(chuàng)新和更新?lián)Q代基礎(chǔ)之上，通過(guò)設(shè)計(jì)出 CS20 機(jī)型機(jī)器人關(guān)節(jié)諧波傳動(dòng)裝置，從而來(lái)滿足當(dāng)今社會(huì)諧波傳動(dòng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)精度不足的缺陷。 國(guó)內(nèi)機(jī)器人關(guān)節(jié)諧波傳動(dòng)裝置的研發(fā)及制造要與全球號(hào)召的高效經(jīng)濟(jì)、運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量好，效率高等主題保持一致。近期對(duì)機(jī)械行業(yè)中機(jī)器人關(guān)節(jié)諧波傳動(dòng)裝置的使用情況進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在機(jī)械行業(yè)中，諧波齒輪減速器的使用非常普遍，特別在機(jī)器人的柔性關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)中，經(jīng)常被用到。通過(guò)對(duì) CS20 機(jī)型的機(jī)器人關(guān)節(jié)諧波傳動(dòng)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)之進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新是當(dāng)務(wù)之急。本文運(yùn)用大學(xué)所學(xué)的知識(shí)，首先從 CS20 機(jī)型機(jī)器人關(guān)節(jié)諧波傳動(dòng)裝置的方案布局入手，通過(guò)查找相關(guān)資料，確定了本次設(shè)計(jì)的 CS20 機(jī)型機(jī)器人關(guān)節(jié)諧波傳動(dòng)裝置的具體方案，然后再對(duì)它的具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)其中常用的標(biāo)準(zhǔn)件例如軸承，軸，鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行各主要零部件的強(qiáng)度校核。關(guān)鍵詞：機(jī)器人；諧波傳動(dòng)裝置；結(jié)構(gòu)；校核iAbstractThis topic comes from nowadays robot joint of the harmonic drive device innovation and renewal replacement based on, through the design of a CS20 models of robot joint harmonic driving device, thus to satisfy the defects of insufficient accuracy for today's society harmonic drive device operation. The development and manufacture of the domestic robot joint harmonic drive device should be consistent with the global appeal of efficient economy, good operation quality and high efficiency. A recent use of machinery industry robot joint harmonic driving device were investigated. Found in the machinery industry, the harmonic gear deceleration is used very common, especially in the flexibility of robot joint rotation is often used. Through the design of the CS20 model of the robot joint harmonic drive device, the structure of the innovation is a priority. In this paper, the knowledge learned in college, starting from the first CS20 models of robot joint harmonic drive device layout of, through the search for relevant information to determine the specific programs of the design of CS20 models of robot joint harmonic drive device, and then the concrete internal structure design, of which commonly used standard parts such as bearings, shaft, chain drive mechanism were design selection. Finally, the main components of the strength check. Key words: robot; harmonic drive device; structure; check ii目 錄摘要 .i一、緒論 .11.1 課 題 來(lái) 歷 與 研 究 的 目 的 以 及 意 義 .11.2 發(fā)展概況 .31.2.1 國(guó)內(nèi)的發(fā)展概況 51.2.2 國(guó)外的發(fā)展概況 71.3 本 課 題 研 究 的 內(nèi) 容 9二、機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 102.1 行星 齒輪的計(jì)算 .112.1.1 配齒計(jì)算 .122.1.2 幾何尺寸計(jì)算 .122.1.3 裝配條件驗(yàn)算 .142.2 動(dòng)力源的選型計(jì)算 162.3 研究計(jì)算軸 18三、 主要傳動(dòng)零件的強(qiáng)度校核 203.1 傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核 243.2 傳動(dòng)齒輪的強(qiáng)度校核 253.3 軸承強(qiáng)度的校核 26四、設(shè)計(jì)總結(jié) 28結(jié) 論 29致 謝 30參考文獻(xiàn) 310一、緒論從 廣 闊 的 視 野 、 各 種 各 樣 的 活 動(dòng) ， 還 有 和 學(xué) 術(shù) 報(bào) 告 、 規(guī) 范 標(biāo) 準(zhǔn) 以 及 另 外 別 的 角度 的 的 詳 細(xì) 內(nèi) 容 ， 我 們 得 到 了 包 含 定 位 、 性 質(zhì) 以 及 應(yīng) 用 的 機(jī) 器 人 的 大 環(huán) 境 。 機(jī) 器 人已 發(fā) 展 到 注 重 提 高 生 產(chǎn) 效 率 ， 成 品 質(zhì) 量 穩(wěn) 定 性 和 提 升 人 類 無(wú) 法 輕 松 靠 近 本 地 操 作 。最 近 ， 超 過(guò) 10000000000 元 的 市 場(chǎng) 已 經(jīng) 建 立 了 機(jī) 器 人 的 商 業(yè) 用 途 ， 像 清 潔 機(jī) 器 人 ，它 的 應(yīng) 用 已 經(jīng) 滲 透 到 醫(yī) 療 福 利 ， 農(nóng) 業(yè) ， 等 。 對(duì) 抗 震 救 災(zāi) 中 的 應(yīng) 用 和 護(hù) 理 的 期 望 ， 福利 特 別 高 ， 和 出 色 的 機(jī) 器 人 技 術(shù) 不 僅 實(shí) 現(xiàn) 創(chuàng) 建 一 個(gè) 新 的 市 場(chǎng) ， 也 為 保 護(hù) 世 界 環(huán) 境 的一 個(gè) 非 常 重 要 的 貢 獻(xiàn) 。 在 一 個(gè) 國(guó) 家 或 地 區(qū) 有 機(jī) 器 人 具 有 普 遍 偏 向 的 方 式 。 今 后 ， 會(huì)更 加 流 行 正 在 蓬 勃 發(fā) 展 的 機(jī) 器 人 。 OMG 國(guó) 標(biāo) 早 就 認(rèn) 可 中 介 范 例 ， ISO 資 質(zhì) 也 授與 了 能 幫 人 平 時(shí) 活 動(dòng) 的 機(jī) 器 人 。 即 使 在 虛 擬 場(chǎng) 景 中 的 活 動(dòng) ， 這 是 越 來(lái) 越 多 的 機(jī) 器 人的 使 用 。 根 據(jù) 機(jī) 器 人 技 術(shù) 應(yīng) 用 在 通 訊 ， 家 電 ， 汽 車 ， 醫(yī) 療 設(shè) 備 和 其 他 ， 機(jī) 器 人 已 被廣 泛 認(rèn) 可 。 它 是 一 種 動(dòng) 力 ， 看 來(lái) 像 它 會(huì) 導(dǎo) 致 一 個(gè) 新 的 行 業(yè) 。 機(jī) 器 人 研 發(fā) 情 況 固 然 都在 被 上 述 所 整 理 ， 然 而 這 些 仍 然 是 顯 示 出 要 把 機(jī) 器 人 推 向 消 費(fèi) 者 。 歐 美 等 發(fā) 達(dá) 國(guó) 家成 立 有 相 應(yīng) 計(jì) 劃 ， 本 國(guó) 也 需 求 更 好 的 戰(zhàn) 略 ， 方 能 維 持 積 極 地 有 力 發(fā) 展 。 新 服 務(wù) 機(jī) 器人 對(duì) 于 市 場(chǎng) 具 有 應(yīng) 用 性 很 強(qiáng) 的 領(lǐng) 域 ， 比 如 孜 孜 不 倦 的 創(chuàng) 新 產(chǎn) 品 、 醫(yī) 療 項(xiàng) 目 、 相 關(guān) 福利 以 及 防 不 勝 防 的 自 然 性 或 人 為 性 災(zāi) 難 。 在 另 一 方 面 ， 雖 然 產(chǎn) 自 日 本 的 工 業(yè) 機(jī) 器 人依 然 是 行 業(yè) 里 最 好 的 ， 但 其 他 國(guó) 家 都 在 奮 起 直 追 。 在 關(guān) 于 實(shí) 際 使 用 中 ， 美 國(guó) 提 出 了很 多 觀 點(diǎn) 。 在 美 國(guó) 有 建 立 國(guó) 家 計(jì) 劃 項(xiàng) 目 ， 歐 洲 也 是 ， 如 Horizon2020， 我 們 的 國(guó)家 也 需 要 更 好 的 政 策 ， 才 能 保 持 健 康 的 發(fā) 展 前 景 。工 業(yè) 機(jī) 器 人 技 術(shù) 和 產(chǎn) 品 強(qiáng) 度 的 可 靠 性 得 到 了 增 強(qiáng) ， 有 望 應(yīng) 用 于 教 學(xué) ， 免 費(fèi) 的 產(chǎn)品 系 統(tǒng) 和 一 些 新 的 領(lǐng) 域 。 只 有 我 們 創(chuàng) 建 的 模 式 可 十 分 完 美 地 與 網(wǎng) 絡(luò) 技 術(shù) 結(jié) 合 在 一 起 ， 才 能 建 立 一 個(gè) 滿 是生 機(jī) 的 社 會(huì) 環(huán) 境 ， 幫 助 型 機(jī) 器 人 也 才 能 服 務(wù) 大 眾 的 各 類 活 動(dòng) 。 如 果 多 個(gè) 應(yīng) 用 程 序 可以 為 我 們 創(chuàng) 造 的 ， 他 們 提 供 快 速 ， 安 全 的 服 務(wù) ， 滿 足 他 們 的 需 求 ， 將 是 非 常 愉 快 的 。所 以 ， 我 們 應(yīng) 該 抓 緊 實(shí) 現(xiàn) 建 設(shè) 這 樣 一 個(gè) 好 的 平 臺(tái) 。此 外 ， 因 為 教 育 是 人 才 的 培 養(yǎng) ， 社 會(huì) 和 工 業(yè) 的 各 個(gè) 領(lǐng) 域 也 要 由 它 來(lái) 服 務(wù) 。 教 育1以 及 教 育 系 統(tǒng) 以 機(jī) 器 人 為 目 標(biāo) 的 不 僅 得 提 高 應(yīng) 付 難 處 的 能 力 ； 他 們 也 喜 歡 傳 統(tǒng) 的 技術(shù) ， 在 不 同 的 方 向 、 在 合 作 領(lǐng) 域 ， 但 關(guān) 鍵 是 要 把 機(jī) 器 人 技 術(shù) 對(duì) 社 會(huì) 和 高 級(jí) 人 才 使 用 。1） 實(shí) 現(xiàn) 的 潛 力2010 年 ， 國(guó) 家 各 部 委 進(jìn) 行 詳 細(xì) 的 調(diào) 查 和 論 證 后 認(rèn) 為 ： 智 能 機(jī) 器 人 這 個(gè) 大 產(chǎn) 業(yè)在 接 下 來(lái) 的 幾 十 年 內(nèi) 產(chǎn) 值 和 市 場(chǎng) 占 有 率 都 會(huì) 是 井 噴 式 的 。在 2013 七 月 ， 在 測(cè) 量 市 場(chǎng) 大 小 的 根 本 上 行 使 2010 之 “機(jī) 器 人 產(chǎn) 業(yè) 的 市 場(chǎng) 趨勢(shì) 考 查 ”后 續(xù) 。 情 況 即 中 國(guó) 市 場(chǎng) 正 在 急 劇 膨 脹 ， 然 后 韓 國(guó) ， 日 本 和 德 國(guó) 都 在 拼 命 瓜分 市 場(chǎng) 。2） 工 業(yè) 機(jī) 器 人 的 定 義 和 需 求在 日 本 ， 工 業(yè) 機(jī) 器 人 從 開(kāi) 始 普 及 到 現(xiàn) 在 已 然 30 年 。 工 業(yè) 機(jī) 器 人 對(duì) 全 球 制 造 業(yè)發(fā) 展 提 供 了 很 多 的 幫 助 ， 像 戰(zhàn) 勝 了 困 難 的 ， 污 濁 的 ， 無(wú) 法 掌 握 的 應(yīng) 用 情 況 ， 供 應(yīng) 了優(yōu) 秀 的 產(chǎn) 品 品 質(zhì) ， 補(bǔ) 充 了 貧 乏 的 現(xiàn) 場(chǎng) 人 力 。 能 理 解 ， 在 將 來(lái) 數(shù) 年 ， 由 于 老 齡 化加 劇 ， 現(xiàn) 場(chǎng) 人 力 數(shù) 目 縮 小 ， 會(huì) 發(fā) 生 很 多 的 用 人 貧 乏 。 因 此 ， 產(chǎn) 業(yè) 機(jī) 器 人 的 希 冀 變 得更 多 。 產(chǎn) 業(yè) 機(jī) 器 人 在 全 新 范 疇 的 施 行 （ 像 食 物 ， 藥 劑 以 及 消 費(fèi) 物 的 研 發(fā) ， 建 設(shè) 以 及制 造 范 圍 ） 亦 然 有 很 好 的 遠(yuǎn) 景 。 特 別 是 在 醫(yī) 學(xué) 范 疇 ， 試 劑 以 及 樣 品 分 析 前 處 理 ， 可能 獲 得 類 似 于 高 度 精 準(zhǔn) 的 技 術(shù) 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 。 人 力 也 能 夠 防 止 于 在 危 急 境 況 下 作 業(yè) ， 如病 毒 和 細(xì) 菌 。另 一 面 來(lái) 說(shuō) ， 怎 么 去 教 依 舊 是 產(chǎn) 業(yè) 機(jī) 器 人 的 很 大 問(wèn) 題 。 利 用 口 令 進(jìn) 行 示 范 ， 必須 鍛 煉 的 非 常 好 ， 方 能 嫻 熟 的 操 縱 各 式 各 樣 產(chǎn) 業(yè) 機(jī) 器 人 。 在 當(dāng) 下 的 機(jī) 器 人 體 系 里 ，多 臂 互 相 配 合 鏈 接 操 縱 的 境 況 下 ， 操 縱 要 用 去 巨 額 的 工 夫 。 早 前 的 機(jī) 器 人 體 系 愈 來(lái)愈 艱 巨 ， 是 讓 教 授 更 易 學(xué) 的 一 個(gè) 大 難 點(diǎn) 。 在 將 來(lái) 的 時(shí) 間 里 邊 ， 達(dá) 成 不 必 講 授 成 了 終極 的 目 的 。 更 由 于 這 樣 ， 智 能 的 機(jī) 器 人 會(huì) 成 為 不 可 或 缺 的 。 我 們 需 求 各 式 各 類 的 研發(fā) 成 效 ， 聯(lián) 合 科 研 院 所 的 協(xié) 助 。3） 機(jī) 器 人 在 社 會(huì) 中 的 定 義 和 需 要2由 于 全 球 都 邁 進(jìn) 了 衰 老 型 社 會(huì) ， 想 讓 老 弱 病 殘 幼 在 存 活 和 環(huán) 境 容 納 中 獲 得 援 手 。估 計(jì) 機(jī) 器 人 會(huì) 給 以 充 分 的 反 饋 ， 好 比 訊 號(hào) 的 供 應(yīng) 以 及 撐 持 ， 幫 助 那 些 居 家 討 生 活 的人 ， 向 組 建 社 團(tuán) 給 以 幫 助 ， 縮 小 休 養(yǎng) 之 包 袱 ， 給 身 體 功 能 施 以 幫 助 ， 以 及 增 加 商 業(yè)設(shè) 施 。 這 會(huì) 能 使 得 老 人 以 及 殘 疾 人 覺(jué) 得 就 是 貌 似 孩 子 們 、 孫 子 們 和 他 們 呆 在 一 塊 兒似 的 。 歷 經(jīng) 實(shí) 踐 ， 這 是 愈 來(lái) 愈 明 朗 ， 在 以 后 ， 服 務(wù) 型 機(jī) 器 人 的 成 長(zhǎng) 會(huì) 加 快 環(huán) 境 容 納度 ， 我 們 會(huì) 使 得 延 續(xù) 康 健 的 時(shí) 期 愈 來(lái) 愈 長(zhǎng) ， 用 自 幫 自 助 的 存 在 方 法 ， 有 目 的 地 工 作和 參 與 社 會(huì) 。 所 以 有 ， 它 可 以 變 成 構(gòu) 建 更 好 環(huán) 境 以 及 衰 老 境 況 乃 至 世 界 上 生 長(zhǎng) 的 能量 。B） 機(jī) 器 人 服 務(wù) 平 臺(tái)如 果 我 們 必 須 領(lǐng) 會(huì) 服 務(wù) 機(jī) 器 人 體 系 的 運(yùn) 作 方 法 ， 就 得 懂 得 實(shí) 際 情 況 、 顧 客 還 有產(chǎn) 品 中 的 懸 殊 ， 包 括 領(lǐng) 導(dǎo) 大 批 機(jī) 器 人 還 給 以 幫 助 。 不 只 是 增 添 了 很 多 額 外 花 費(fèi) ， 以及 能 否 賺 錢(qián) 的 疑 惑 。 誠(chéng) 然 我 們 可 以 建 造 出 來(lái) 服 務(wù) 機(jī) 器 人 體 系 ， 若 是 服 務(wù) 的 回 報(bào) 無(wú) 法回 本 更 無(wú) 盈 利 ， 就 更 不 能 擴(kuò) 大 利 用 了 。 假 如 一 個(gè) 多 服 務(wù) 系 統(tǒng) 機(jī) 器 人 可 以 建 造 出 來(lái) ，可 給 他 人 用 的 嶄 新 的 幫 助 方 式 已 初 露 鋒 芒 ， 制 造 者 才 敢 去 想 走 到 了 這 一 步 ， 得 到 的回 報(bào) 能 否 順 利 地 抵 消 甚 至 超 出 用 去 的 本 金 。 所 以 ， 現(xiàn) 在 極 大 的 障 礙 是 創(chuàng) 造 出 一 個(gè) 體系 ， 這 體 系 會(huì) 滲 透 進(jìn) 幫 助 型 機(jī) 器 人 的 發(fā) 展 范 疇 ， 也 更 容 易 滲 透 進(jìn) IT 行 業(yè) 。4） 機(jī) 器 人 在 教 育 中 的 定 義 和 需 求C） 機(jī) 器 人 在 教 育 中 的 需 求在 日 本 ， 那 樣 的 向 來(lái) 肩 負(fù) 著 本 國(guó) 對(duì) 外 競(jìng) 爭(zhēng) 力 的 研 發(fā) 科 技 、 生 產(chǎn) 制 造 人 員 卻 是 在急 劇 銳 減 ， 現(xiàn) 在 ， 他 們 加 快 應(yīng) 對(duì) 著 居 民 衰 老 化 ， 真 正 境 況 是 ， 依 托 相 應(yīng) 調(diào) 研 報(bào) 告 ，眼 下 的 事 實(shí) 卻 是 ， 日 本 群 眾 用 在 高 端 科 技 的 精 力 以 及 會(huì) 意 程 度 非 常 明 顯 的 愈 來(lái) 愈 少了 。 即 使 如 此 ， 機(jī) 器 人 和 機(jī) 器 人 應(yīng) 用 工 程 課 堂 展 示 教 學(xué) 也 收 獲 了 重 視 ， 是 一 種 很 好的 鍛 煉 制 造 員 工 以 及 淡 化 對(duì) 科 學(xué) 害 怕 的 技 術(shù) 措 施 。 機(jī) 器 人 活 動(dòng) 比 賽 被 承 辦 在 各 式 各樣 的 地 區(qū) ， 傳 統(tǒng) 刊 物 也 錄 用 了 興 趣 者 們 的 作 品 ， 還 有 機(jī) 器 人 知 識(shí) 亦 然 在 人 民 里 邊 傳播 開(kāi) 來(lái) 。3電 機(jī) 把 持 ， 傳 感 器 科 學(xué) 和 計(jì) 算 機(jī) 應(yīng) 用 ， 機(jī) 構(gòu) 零 部 件 和 別 的 技 術(shù) 歸 納 在 一 塊 ， 是為 機(jī) 器 人 技 術(shù) 。 于 是 ， 途 徑 PBL——源 自 困 難 的 進(jìn) 修 以 及 同 等 的 要 領(lǐng) ， 激 發(fā) 了 察覺(jué) 麻 煩 的 本 領(lǐng) 以 及 處 理 的 技 巧 ， 相 當(dāng) 順 應(yīng) 思 維 培 養(yǎng) 的 組 合 ， 其 也 可 增 強(qiáng) 優(yōu) 化 多 組 件科 技 以 及 提 升 歸 納 體 系 的 優(yōu) 點(diǎn) 。 要 實(shí) 現(xiàn) 此 方 針 ， 不 妨 面 向 基 礎(chǔ) 教 育 的 同 學(xué) 達(dá) 成 科 學(xué)培 養(yǎng) ， 使 培 養(yǎng) 方 式 和 手 段 得 以 普 遍 使 用 ， 還 有 方 針 即 是 開(kāi) 始 于 小 學(xué) 和 初 中 止 于 科 技培 養(yǎng) 部 門(mén) 工 程 師 。D)機(jī) 器 人 在 教 育 中 的 挑 戰(zhàn)說(shuō) 起 機(jī) 器 人 培 養(yǎng) 的 要 求 ， 如 此 3 種 方 向 在 未 來(lái) 數(shù) 年 會(huì) 當(dāng) 作 機(jī) 器 人 培 養(yǎng) 的 中 心 。首 先 是 對(duì) 各 行 各 業(yè) 的 外 部 人 力 的 教 導(dǎo) 。 比 方 說(shuō) ， 各 個(gè) 社 區(qū) 來(lái) 負(fù) 責(zé) 踐 諾 開(kāi) 放 向 青 少 年的 機(jī) 器 人 培 養(yǎng) 行 徑 。 全 體 地 區(qū) 的 互 動(dòng) 方 式 中 都 有 他 們 的 身 影 ， 比 如 地 方 廣 電 局 以 及私 人 單 位 的 加 入 。然 后 就 是 達(dá) 成 社 會(huì) 機(jī) 器 人 培 養(yǎng) 觀 念 的 引 導(dǎo) 。 第 五 科 技 根 本 設(shè) 計(jì) 的 種 種 資 料 已 然贊 同 社 會(huì) 達(dá) 成 了 技 能 的 看 法 。末 了 一 點(diǎn) ， 是 關(guān) 于 重 用 高 素 質(zhì) 的 人 力 。 2005 年 ， 日 本 的 幾 個(gè) 部 委 在 定 期 工 作資 料 中 早 就 說(shuō) 明 ， 他 的 高 管 以 及 技 能 人 力 的 減 少 源 自 于 本 國(guó) 的 群 眾 衰 老 在 加 劇 。 他呼 吁 必 須 善 加 利 用 那 種 高 級(jí) 人 才 ， 不 要 過(guò) 于 限 制 他 們 的 歲 數(shù) 以 及 保 持 工 作 場(chǎng) 所 。 這成 為 一 個(gè) 極 度 首 要 的 困 難 ， 對(duì) 校 企 培 養(yǎng) 來(lái) 講 。 真 正 尊 重 知 識(shí) 人 材 是 處 理 此 困 難 的 一個(gè) 絕 佳 思 維 ， 針 對(duì) 日 本 眼 下 難 處 來(lái) 講 。 我 們 應(yīng) 該 建 造 渠 道 ， 傳 播 知 識(shí) 人 材 得 到 的 技巧 、 技 能 和 經(jīng) 歷 的 給 接 下 來(lái) 的 工 程 師 。 機(jī) 器 人 的 培 養(yǎng) 愈 加 發(fā) 展 ， 熟 練 掌 握 每 種 能 力的 工 程 師 已 然 能 夠 有 所 擔(dān) 當(dāng) ， 接 下 來(lái) 具 備 雄 厚 履 歷 的 知 識(shí) 人 材 操 作 起 來(lái) 也 是 十 分 順手 了 。2.2 這 些 年 來(lái) 面 臨 的 挑 戰(zhàn) 和 建 議從 上 面 的 話 ， 機(jī) 器 人 的 應(yīng) 用 情 況 中 的 大 量 看 法 被 歸 納 出 來(lái) ， 計(jì) 議 了 產(chǎn) 業(yè) 機(jī) 器 人的 釋 義 以 及 用 途 ， 還 有 機(jī) 器 人 進(jìn) 行 培 養(yǎng) 用 處 ， 給 人 類 帶 來(lái) 了 巨 大 好 處 。 共 同 的 希 冀是 讓 機(jī) 器 人 變 成 如 此 般 用 途 的 焦 點(diǎn) ， 穩(wěn) 定 性 很 好 ， 物 美 價(jià) 廉 ， 還 可 把 感 應(yīng) 器 與 移 動(dòng)電 話 接 洽 為 一 ， 普 遍 增 加 機(jī) 器 人 的 服 務(wù) 率 ， 如 此 方 能 使 老 弱 病 殘 幼 的 生 存 容 易 實(shí) 現(xiàn)4醫(yī) 療 ， 權(quán) 利 福 利 得 到 完 整 保 證 ， 災(zāi) 害 虧 損 減 到 最 少 。由 于 產(chǎn) 業(yè) 機(jī) 器 人 知 識(shí) 的 能 力 教 育 和 傳 授 技 巧 是 拿 去 交 給 很 多 熟 能 生 巧 的 工 人 ，還 有 品 種 眾 多 的 智 能 化 機(jī) 器 人 ， 所 以 要 強(qiáng) 調(diào) 可 靠 地 ， 并 樂(lè) 意 與 別 人 溝 通 的 機(jī) 器 人 技能 協(xié) 作 。 接 下 來(lái) ， 還 得 尋 求 掌 控 接 口 技 能 以 及 平 臺(tái) 機(jī) 器 人 服 務(wù) 打 造 服 務(wù) 型 機(jī) 器 人 ，能 讓 其 巧 妙 貼 切 的 服 務(wù) 大 眾 ， 完 成 運(yùn) 輸 以 及 系 統(tǒng) IT 的 服 務(wù) 成 長(zhǎng) 化 。機(jī) 器 人 培 養(yǎng) 的 效 力 可 使 大 眾 的 求 知 欲 以 及 發(fā) 展 性 得 到 加 強(qiáng) 。 所 以 必 須 得 整 合 可靠 地 技 能 ， 激 勵(lì) 所 有 年 齡 段 人 的 培 養(yǎng) ， 平 時(shí) 實(shí) 踐 中 的 經(jīng) 歷 、 事 件 加 入 、 愛(ài) 好 趣 味 以及 文 明 發(fā) 展 。 要 想 提 升 機(jī) 器 人 研 究 和 建 造 的 速 度 ， 就 得 沖 出 那 些 很 能 磨 練 人 的 職 責(zé)障 礙 ， 一 定 會(huì) 更 好 的 服 務(wù) 大 眾 。所 以 必 須 斟 酌 戰(zhàn) 略 、 布 局 以 及 構(gòu) 造 等 條 件 ， 以 推 動(dòng) 社 會(huì) 發(fā) 展 。所 以 對(duì) 于 日 常 生 活 和 野 外 中 某 些 會(huì) 置 人 于 死 地 的 地 方 ， 就 像 自 然 災(zāi) 害 、 戰(zhàn) 亂 地區(qū) 以 及 爆 破 現(xiàn) 場(chǎng) 這 些 不 能 進(jìn) 入 或 容 易 受 傷 的 區(qū) 域 ， 機(jī) 器 人 必 須 出 面 進(jìn) 行 接 觸 ， 了 解 ，判 斷 和 處 理 。 機(jī) 器 人 系 統(tǒng) 憑 借 完 美 的 可 靠 性 以 及 簡(jiǎn) 便 的 遙 控 性 ， 能 充 分 貼 合 不 同 環(huán)境 的 要 求 。 是 以 在 電 動(dòng) 座 椅 、 太 空 研 究 、 裝 置 轉(zhuǎn) 移 、 石 油 開(kāi) 發(fā) 、 培 訓(xùn) 以 及 休 閑 等 領(lǐng)域 ， 發(fā) 展 狀 況 十 分 之 好 。 在 機(jī) 器 人 領(lǐng) 域 ， 全 球 都 在 進(jìn) 行 多 條 腿 的 行 進(jìn) 機(jī) 器 人 的 開(kāi) 發(fā) 。四 足 步 行 機(jī) 器 人 是 機(jī) 器 人 的 一 個(gè) 重 要 分 支 ， 四 足 機(jī) 器 人 與 雙 足 步 行 機(jī) 器 人 相 比 ， 由于 承 載 能 力 強(qiáng) ， 穩(wěn) 定 性 好 ， 和 超 過(guò) 六 英 尺 ， 八 英 尺 的 步 行 機(jī) 器 人 相 比 構(gòu) 造 更 間 接 ，于 是 全 球 的 工 程 師 都 在 加 以 更 高 的 重 視 。 作 為 一 個(gè) 孩 子 ， 從 小 對(duì) 機(jī) 器 人 有 很 大 的 興趣 。 本 次 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 老 師 給 我 這 個(gè) 話 題 ， 讓 我 覺(jué) 得 很 興 奮 ， 但 也 覺(jué) 得 真 正 地 要 設(shè) 計(jì) 機(jī)器 人 ， 實(shí) 際 上 有 很 多 困 難 。 因 為 這 是 一 個(gè) 專 業(yè) 的 課 題 ， 需 要 精 湛 的 專 業(yè) 知 識(shí) 作 為 基礎(chǔ) ， 雖 然 知 識(shí) 是 有 限 的 ， 但 我 會(huì) 盡 我 最 大 的 努 力 去 學(xué) 習(xí) ， 去 鉆 研 ， 努 力 完 成 這 個(gè) 課題 。1.1課 題 的 來(lái) 源 與 研 究 的 目 的 和 意 義現(xiàn) 在 有 兩 種 類 型 的 機(jī) 器 人 可 以 到 達(dá) 我 們 難 以 接 近 或 者 不 能 接 觸 的 復(fù) 雜 環(huán) 境 開(kāi) 展自 主 勘 察 。 一 個(gè) 機(jī) 器 人 是 模 仿 多 足 昆 蟲(chóng) 的 行 進(jìn) 軌 跡 ， 另 外 一 個(gè) 機(jī) 器 人 則 是 腳 底 裝 上車 輪 依 靠 滾 動(dòng) 行 走 。 依 靠 車 輪 滾 動(dòng) 機(jī) 器 人 的 缺 點(diǎn) 是 無(wú) 法 吻 合 崎 嶇 不 平 整 的 路 面 ， 但5模 仿 多 足 昆 蟲(chóng) 行 進(jìn) 機(jī) 器 人 則 能 在 上 述 環(huán) 境 里 輕 巧 的 行 使 職 責(zé) 。 所 以 將 車 輪 與 腿 部結(jié) 合 為 一 體 的 機(jī) 器 人 的 未 來(lái) 極 為 明 朗 ， 像 用 于 施 工 現(xiàn) 場(chǎng) 、 煤 炭 挖 掘 、 摸 清 敵 情 、 事故 救 援 、 太 空 考 察 以 及 電 力 行 業(yè) 等 環(huán) 境 。 結(jié) 合 了 車 輪 與 腿 部 的 機(jī) 器 人 是 各 類 機(jī) 器 人中 極 簡(jiǎn) 單 完 成 順 利 爬 行 的 。 在 眾 多 機(jī) 器 人 中 ， 通 過(guò) 仿 照 類 似 蜘 蛛 、 蜥 蜴 等 爬 行 動(dòng) 物的 腿 部 組 織 以 及 爬 行 方 式 研 發(fā) 的 CS20 機(jī) 型 機(jī) 器 人 關(guān) 節(jié) 諧 波 傳 動(dòng) 裝 置 是 極 具 代 表性 之 一 種 。 某 些 相 對(duì) 條 件 高 、 工 作 起 來(lái) 必 須 可 靠 的 行 為 比 如 自 然 探 測(cè) 、 天 外 考 察 和海 洋 營(yíng) 救 的 情 況 必 須 讓 車 輪 和 腿 部 相 結(jié) 合 的 復(fù) 合 機(jī) 器 人 來(lái) 操 作 。1.2 發(fā)展概況1.2.1 國(guó)內(nèi)的發(fā)展概況我 們 在 1986 年 開(kāi) 始 鉆 研 CS20 機(jī) 型 機(jī) 器 人 制 造 的 來(lái) 歷 ， 來(lái) 自 于 王 健 的 以 前 的資 料 ， 他 數(shù) 十 年 的 廢 寢 忘 食 建 造 了 一 個(gè) 單 體 七 環(huán) 節(jié) 機(jī) 構(gòu) ， 開(kāi) 純 機(jī) 械 行 走 機(jī) 。 王健 更 設(shè) 計(jì) 出 單 腿 八 桿 機(jī) 構(gòu) ， 創(chuàng) 建 王 木 車 馬 。 在 這 之 后 ， 臺(tái) 灣 教 授 顏 洪 森 以 木 制 車馬 為 基 礎(chǔ) ， 開(kāi) 發(fā) 了 一 系 列 的 步 行 機(jī) ， 如 四 連 桿 式 ， 六 連 桿 式 等 等 步 行 機(jī) ， 查 建 中和 其 他 人 一 起 以 單 腿 八 桿 機(jī) 構(gòu) 為 對(duì) 象 ， 共 同 鉆 研 考 慮 怎 樣 改 良 按 壓 力 引 發(fā) 的 角 度 以及 零 部 件 的 分 理 。 總 之 ， 傳 統(tǒng) 的 對(duì) 象 加 上 科 學(xué) 的 分 析 和 先 進(jìn) 的 理 論 ， 使 得 機(jī) 器 人在 國(guó) 內(nèi) 的 研 究 范 圍 和 深 度 得 到 了 極 大 的 豐 富 和 發(fā) 展 。1.2.2 國(guó)外的發(fā)展概況何 人 最 先 取 得 此 項(xiàng) 專 利 已 無(wú) 可 知 曉 ， 只 了 解 到 外 國(guó) 科 學(xué) 家 在 十 九 世 紀(jì) 末 建 造 出了 一 部 類 似 于 騾 馬 ， 整 體 部 分 是 用 齒 輪 以 及 連 接 桿 件 機(jī) 構(gòu) 組 裝 ， 人 可 以 騎 在 上 面 用腳 蹬 踏 板 推 動(dòng) 運(yùn) 行 的 機(jī) 器 人 ， 但 是 卻 沒(méi) 有 做 出 實(shí) 物 來(lái) 加 以 佐 證 .20 世 紀(jì) 初 又 有 人運(yùn) 用 齒 輪 以 及 連 接 桿 件 體 系 制 造 出 類 似 的 機(jī) 器 人 ， 然 而 相 關(guān) 資 料 中 并 沒(méi) 有 找 到 對(duì) 這個(gè) 作 品 的 介 紹 ， 所 以 那 個(gè) 時(shí) 候 有 關(guān) 機(jī) 器 人 的 研 究 還 僅 能 思 索 腿 的 組 成 以 及 運(yùn) 動(dòng) 起 來(lái)的 行 程 路 徑 。 20 世 紀(jì) 中 期 Shigley 已 然 放 進(jìn) 步 態(tài) 研 究 的 思 維 制 造 出 來(lái) 在 每 一 條 腿上 都 用 成 組 的 連 接 桿 件 體 系 拼 裝 而 且 安 裝 兩 個(gè) 搖 桿 體 系 結(jié) 構(gòu) 以 操 縱 機(jī) 器 人 的 步 伐 軌跡 ， 已 然 加 入 步 態(tài) 設(shè) 計(jì) 的 思 路 。 同 期 ， 又 有 兩 位 發(fā) 明 家 麥 吉 以 及 弗 蘭 科 創(chuàng) 作 了 首 部徹 底 用 計(jì) 算 機(jī) 操 縱 的 行 走 機(jī) 器 人 。 接 下 來(lái) 幾 年 有 關(guān) 此 機(jī) 器 的 設(shè) 計(jì) 被 充 分 的 融 入 了 運(yùn)行 操 縱 理 論 。 1979 年 席 羅 思 在 行 進(jìn) 機(jī) 器 人 里 加 入 了 操 縱 水 平 行 走 的 儀 器 ， 同 樣 在腿 上 加 入 了 保 持 和 校 對(duì) 偏 向 的 裝 置 。 20 世 紀(jì) 末 布 朗 、 羅 布 特 以 及 莎 普 恩 斯 研 究 了6加 入 了 液 壓 部 件 和 直 流 電 機(jī) 的 相 應(yīng) 機(jī) 器 人 。 這 都 意 味 著 人 類 對(duì) 四 桿 動(dòng) 力 體 系 的 認(rèn) 識(shí)已 從 簡(jiǎn) 單 的 考 慮 邁 入 了 整 體 操 縱 、 計(jì) 算 機(jī) 和 高 新 科 技 的 相 互 融 匯 貫 通 的 康 莊 大 道 。1.3本課題研究的內(nèi)容我 的 CS20 機(jī) 型 機(jī) 器 人 關(guān) 節(jié) 諧 波 傳 動(dòng) 裝 置 的 設(shè) 計(jì) 重 點(diǎn) 是 依 靠 SOLIDWORKS。在 設(shè) 計(jì) 過(guò) 程 中 ， 了 解 CS20 機(jī) 型 機(jī) 器 人 關(guān) 節(jié) 諧 波 傳 動(dòng) 裝 置 的 結(jié) 構(gòu) 特 征 和 三 維 軟 件的 使 用 要 領(lǐng) 。本 文 的 設(shè) 計(jì) 目 標(biāo) 是 設(shè) 計(jì) 一 種 CS20 機(jī) 型 機(jī) 器 人 關(guān) 節(jié) 諧 波 傳 動(dòng) 裝 置 。 具 體 內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：1 到圖書(shū)館里查閱大量相關(guān)知識(shí)的資料，搜集出各類諧波傳動(dòng)裝置的原理及結(jié)構(gòu)，挑選相關(guān)內(nèi)容記錄并學(xué)習(xí)。2 分析諧波傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)與參數(shù)3 確定設(shè)計(jì)總體方案4 確定具體設(shè)計(jì)方案5 諧波傳動(dòng)裝置的三維圖的繪制、CAD 裝配圖、零件圖的繪制。6 說(shuō)明書(shū)的整理二、機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 行星齒輪的計(jì)算2.1.1 配齒計(jì)算據(jù)行星傳動(dòng)的傳動(dòng)比 值和按其配齒計(jì)算公式（3-27）~公式（3-33）可求得內(nèi)齒pi輪 b 和行星輪 c 的齒數(shù) 和 ?，F(xiàn)考慮到行星齒輪傳動(dòng)的外廓尺寸較小，故選擇中心bzc輪 a 的齒數(shù) =17 和行星輪 =3.azpn根據(jù)內(nèi)齒輪 abziz)1(??=76.5 175.???）（bz對(duì)內(nèi)齒輪齒數(shù)進(jìn)行圓整，同時(shí)考慮到安裝條件，取 ，此時(shí)實(shí)際的 p 值與給79?bz定的 p 值稍有變化，但是必須控制在其傳動(dòng)比誤差的范圍內(nèi)。實(shí)際傳動(dòng)比為7=abzi??1647.59其傳動(dòng)比誤差 =2.67%5.???pi由于外嚙合采用角度變位的傳動(dòng)，行星輪 c 的齒數(shù) 應(yīng)按如下公式計(jì)算，即czcabczz????2'因?yàn)?為偶數(shù)，故取齒數(shù)修正量為 。此時(shí)，通過(guò)角變位后，既62??abz 1??c不增大該行星傳動(dòng)的徑向尺寸，又可以改善 a-c 嚙合齒輪副的傳動(dòng)性能。故=cz301-279在考慮到安裝條件為（整數(shù)）32??Czba初算中心距和模數(shù)1. 齒輪材料、熱處理工藝及制造工藝的選定太陽(yáng)輪和行星輪材料為 20GrMnTi，表面滲碳淬火處理，表面硬度為 57~ 61HRC。試驗(yàn)齒輪齒面接觸疲勞極限 =1591Mpa。limH?試驗(yàn)齒輪齒根彎曲疲勞極限太陽(yáng)輪 =485Mpa。liF行星輪 =485 0.7Mpa=339.5Mpa (對(duì)稱載荷)。齒形為漸開(kāi)線直齒。最終加工limF??為磨齒，精度為 6 級(jí)。內(nèi)齒圈材料為 38GrMoAlA，淡化處理，表面硬度為 973HV。試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限 =1282MpalimH?驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限 =370MPaliF齒形的終加工為插齒，精度為 7 級(jí)。82. 減速器的名義輸出轉(zhuǎn)速 2n由 = i21n得 = =2i15.0minr=181.82 3. 載荷不均衡系數(shù) PK采用太陽(yáng)輪浮動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)，取 。15.?PFHK4. 齒輪模數(shù) 和中心距 am首先計(jì)算太陽(yáng)輪分度圓直徑： 3lim21a 1dukTKHdPAt ?????式中： 一齒數(shù)比為u76.30?一使用系數(shù)為 1.25；A一算式系數(shù)為 768；tdK一綜合系數(shù)為 2；?H一太陽(yáng)輪單個(gè)齒傳遞的轉(zhuǎn)矩。1T?ppanPn1954?=8.032?mN?=376 mN?其中 —高速級(jí)行星齒輪傳動(dòng)效率，取 =0.985??—齒寬系數(shù)暫取 =0.5d?adb=1450MpalimH?9代入 3lim21a 1dukTKHdPAt ?????32a 76.1)(59.0.768???=78.66模數(shù) m=63.417.?azd取 m=5則 mzmga )3017(52)(20 ?????=117.5取 5.1齒寬 5.42170????db?取 m622.1.2 幾何尺寸計(jì)算1. 計(jì)算變位系數(shù)(1) a-c 傳動(dòng)嚙合角 ac?因 ?20cos5.17oss0?ac=0.93969262所以 =ac?“‘43920?變位系數(shù)和 ?tan)(ivizxcca????=（17+30） ????20t5439“'ii=1.14110圖 2-1 選擇變位系數(shù)線圖中心距變動(dòng)系數(shù) yy= =15.17.20??ma齒頂降低系數(shù) y?14.0.???yx分配邊位系數(shù)：根據(jù)線圖法，通過(guò)查找線圖 2-1中心距變動(dòng)系數(shù) yy= =15.17.20??ma齒頂降低系數(shù) y?14.0.???yx11分配邊位系數(shù)：根據(jù)線圖法，通過(guò)查找線圖 2-1得到邊位系數(shù) 549.0?ax則 592.401.??ac(2) c-b 傳動(dòng)由于內(nèi)嚙合的兩個(gè)齒輪采用的是高度變位齒輪，所以有 0???bcx從而 592.?c且 a' ?' 0?y?2. 幾何尺寸計(jì)算結(jié)果對(duì)于行星齒輪傳動(dòng)按公式進(jìn)行幾何尺寸的計(jì)算，各齒輪副的計(jì)算結(jié)果如下表：表 3-1 各齒輪副的幾何尺寸的計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目計(jì)算公式a-c 齒輪副 b-c 齒輪副分度圓直徑 d1zmd?22 8517??d032 150?d3972?基圓直徑 bd?cos1db?s2b 87.9cos851???b 5.1402s02?b 5.140?bd19.372cos392???齒頂圓直外嚙合)(1yxhmdaa?????22ca 76.91?ad534212徑 ad內(nèi)嚙合)(2*1yxhmdcaa????2b?? 513.641?ad09.2a外嚙合)(2*1aaf xchmd???)(*2caf ?987.1?fd4232f齒根圓直徑 fd內(nèi)嚙合)(*1caf xhmd????)(22 baf ? 42.13?fd.2f注：齒頂高系數(shù)：太陽(yáng)輪、行星輪— ，內(nèi)齒輪— ；1??ah8.0??ah頂隙系數(shù)：內(nèi)齒輪— 25.0??c按公式驗(yàn)算其鄰接條件，即paccnd?si'?已知行星輪 c 的齒頂圓的直徑 =164.513， 和 代入上式，則得ac 5.12'?ac3pn164.513 滿足鄰接條件m176.23sin5.12????同心條件按公式對(duì)于角變位有 ''cossbazz????已知 ， 代入上式得173079?b“'' 54392?ac??20'?bc?13=52.145 滿足同心條件??20cos37954320cos1“' ???2.1.3 安裝條件按公式驗(yàn)證其安裝條件，即得 )(整 數(shù)Cnzpba??將 代入該式驗(yàn)證得17a9b3?pn滿足安裝條件2?嚙合要素的驗(yàn)算1. a-c 傳動(dòng)端面重合度 a?（1）頂圓齒形曲率半徑 ?22)(baad???太陽(yáng)輪221 )874.9()06.9(a=29.31m行星輪222 )954.10()53.64(??a?=42.416（2）端面嚙合長(zhǎng)度 ag)sin(''21taag?????式中“ ”號(hào)正號(hào)為外嚙合，負(fù)號(hào)為內(nèi)嚙合；端面節(jié)圓嚙合角。't?直齒輪 = ='tac“'54392?則 mga )54392sin.16(“'?????14=18.67m（3）端面重合度 ?20cos567.18)cos/(s???????tnag=1.2652. 端面重合度bc?a?（1）頂圓齒形曲率半徑 ?22)(baad??行星輪 由上面計(jì)算得， =42.41611a?m內(nèi)齒輪222 )8.37()0.9(??a?=61.597m（2）端面嚙合長(zhǎng)度 ag''21sintaag?????= ?20i5.97.64. ?=24.05m（3）端面重合度 = =1.63)cos/(stnaamg?????20cos5.4?2.2 動(dòng)力源的選型計(jì)算已 知 整 個(gè) CS20 機(jī) 型 機(jī) 器 人 關(guān) 節(jié) 諧 波 傳 動(dòng) 裝 置 的 總 重量 150KG,關(guān)節(jié)重量50KG，我們?nèi)】傊亓繛?200Kg，關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度為 1~2r/min。即：msG=mg×1=NV-/in6.-3/具體的電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算如下:1、確定運(yùn)行時(shí)間15本次設(shè)計(jì)加速時(shí)間 01(t-)6?Vl負(fù)載速度（m/min）Vl有速度可知每秒上升 50mm，.32=1.60??ls電機(jī)轉(zhuǎn)速電 機(jī) ?VlnPB240/min.5電 機(jī) lr3.負(fù)載轉(zhuǎn)矩 0.3120.51.7329???BgMPTLN????式中：4.電機(jī)轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 12()263.9(0.32)1.5601??????SNMJLJMT Nmt??必須轉(zhuǎn)矩 ??.TSNmS 為安全系數(shù)，這里取 1.0。根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)，我們選用電機(jī)型號(hào)為 160BL-A，此電機(jī)廠家為機(jī)電產(chǎn)品。依據(jù)電動(dòng)機(jī)參數(shù)和特性曲線可得：16根據(jù)計(jì)算和特性曲線以及電機(jī)基本參數(shù)表，我們選用電機(jī)型號(hào)為 160BL-4030H1-LK-B，電機(jī)額定功率為 0.1KW，額定轉(zhuǎn)矩為 7.62N.m，最高的轉(zhuǎn)矩是 9N.m，額定的轉(zhuǎn)速是 3000r/min，外形尺寸 130x160，電機(jī)輸出軸徑為 25mm。2.3 軸的設(shè)計(jì)軸作為機(jī)器的一個(gè)關(guān)鍵組成部分，其為各類傳動(dòng)部件的安裝，傳動(dòng)的扭矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)圍繞軸進(jìn)行，而且經(jīng)過(guò)軸承和機(jī)架連接。為了滿足定位軸上的緊固件和容易加工和17裝配的軸類零件和拆卸，通常軸設(shè)計(jì)成階梯軸。軸系的零件是由軸和它上邊的零部件構(gòu)成一個(gè)裝配體系，研究軸的過(guò)程中不僅要研究軸體自己的數(shù)據(jù)，還要將系統(tǒng)里的全部零碎部件融合在一起。 因?yàn)橛糜谡駝?dòng)的傳遞的軸體不僅要傳送扭矩，還得經(jīng)受住彎矩，是以本人研究的階梯性軸是轉(zhuǎn)動(dòng)軸。因?yàn)榇_定了小帶輪的參數(shù)，相應(yīng)的大帶輪隨之確定。接下來(lái)的工作就是計(jì)算軸體的直徑了。軸體的研究需要憑借扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度來(lái)調(diào)整彎曲的強(qiáng)度，因?yàn)榭捎米鬏S的原料比較多，所以必須得明確軸的應(yīng)用環(huán)境，還有規(guī)定諸如剛度，強(qiáng)度以及別的機(jī)構(gòu)機(jī)能。可以使用熱處理這種方法，當(dāng)然也要琢磨怎樣使加工簡(jiǎn)單并且花費(fèi)較少，用研究計(jì)算所得的數(shù)據(jù)以確定軸體的用料，故采取 45 號(hào)鋼當(dāng)成軸體的原料，它需要 40MPa 的切應(yīng)力。然后需要做正火或者調(diào)質(zhì)處理來(lái)確保它的力學(xué)性能。1、初步計(jì)算軸的直徑扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估計(jì)軸的最小直徑 d，軸的最小直徑 mm，查表??633min9.5102Ppdcn????16.2，c=112, p=20.35, n=851,代入設(shè)計(jì)公式得 =17.26mm?？紤]鍵槽等要素對(duì)軸in的影響，軸的直徑應(yīng)增加以彌補(bǔ)軸的鍵槽強(qiáng)度減弱。取軸直徑 d=20mm，就是最右邊裝帶輪處直徑等于 20mm。裝有密封元件和滾動(dòng)軸承處的直徑，應(yīng)與密封元件和軸承的內(nèi)孔徑尺寸保持一致。軸體上面存在兩支點(diǎn)的軸承要選用一樣的標(biāo)準(zhǔn)，方便加工軸承的座孔。挨著的軸段，應(yīng)使直徑不一樣構(gòu)成軸肩，軸肩在軸體上部件定位以及承受軸向力時(shí)要提供相應(yīng)的高度，軸肩的直徑差通常選 5 到 10mm，本文軸肩處采取 5 毫米的直徑差，接著把每段軸體的長(zhǎng)度尺寸匹配到一塊，還要注意軸承座的安裝以及結(jié)構(gòu)是否合理，同樣，螺釘?shù)炔考拈L(zhǎng)度和別的的因素，這樣即可確定出軸的各段長(zhǎng)度了。三、主要傳動(dòng)零件的強(qiáng)度校核3.1 傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面 C）的強(qiáng)度。由文獻(xiàn)[1，15-5]可知，取 ，軸的計(jì)算應(yīng)力6.0??18MPa （3.43）3.14150.)26.9(3678)( 3252232 ??????WTMc???選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由以上 可知， MPa。因此，???60??，故安全。??1??ca（7）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度①判斷危險(xiǎn)截面從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面 IV 和 V 引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，而V 受的彎矩較大；從受載的情況來(lái)看，截面 C 的應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，故 C 面不用校核。只需校核截面 V。②截面 V 左側(cè)抗彎截面系數(shù) mm （3.44）27401.0.33???dW3抗扭截面系數(shù) mm （3.45）582T截面 V 左側(cè)的彎矩 M 為Mpa （3.46）62.705.613.678???截面 V 上的扭矩 T 為 MPa 201截面上的彎曲應(yīng) Mpa （3.47）8.74.Wb?截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 MPa （3.48）3.50321??T?軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由以上 可知，1?MPa， MPa， MPa。640?B?2751??1??由以上可知，用插入法求出，8.???k24.8.0????k軸按精車加工，由文獻(xiàn)[1] 附圖 可知，表面質(zhì)量系數(shù)為：3?84.0????軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理， 1q固得綜合系數(shù)為19（3.49）9.2184.021???????????kK43.??由文獻(xiàn)[1] § ，§ 可知，碳鋼的特性系數(shù)13?2取.0~???1.0???取5? 5?所以軸在截面 V 左側(cè)的安全系數(shù)為（3.50）34.01.289.751 ????mbKS??（3.51）2.9.503.41 ?????a???（3.52）5.1.72.19.2 ???SSca??故該軸在截面 V 左側(cè)的強(qiáng)度是足夠的。③截面 V 右側(cè)抗彎截面系數(shù) mm219703.01.3???dW3抗扭截面系數(shù) mm42T截面 V 左側(cè)的彎矩 M 為MPa628.570.6153.678???截面 V 上的扭矩 T 為 MPa 20截面上的彎曲應(yīng)力 MPa.972.Wb?截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 MPa8.4301??T?截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) 及 按文獻(xiàn)[1]附表 查取。因???23?， ，023.1?dr 08.14?dD，5.??3?可得軸的材料的敏感系數(shù)為20，83.0??q7.?故有效應(yīng)力集中系數(shù)按文獻(xiàn)[1，附 ]為43?（3.53）87.1)05.2(.1)(1??????k687??q得軸的截面形狀系數(shù)為 .???由以上分析可知軸的材料的敏感扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù)為 76.0???綜合系數(shù)為41.38.05.71??????????kK6.2???所以軸在截面 V 左側(cè)的安全系數(shù)為29.801.8524.371 ??????maKS???6.4231 ?a??5.17.896.24.82 ??????SSca??故該軸在截面 V 左側(cè)的強(qiáng)度是足夠的。3.2 傳動(dòng)齒輪的強(qiáng)度校核（Ⅰ）校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度（1）接觸應(yīng)力的計(jì)算由以上 可知，齒面接觸應(yīng)力計(jì)算公式，即395?（3.28） ubdKTZREH1)5.01(22?????確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值① 計(jì)算載荷系數(shù)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，由以上 可知，取25?1?AK21平均分度圓直徑 mm ????95.3128.051365.01?????Rmd?平均分度圓圓周速度 m/s4.694.nvm?由文獻(xiàn)[4] （a）可知，按 ，得 ；705.213.90?z 2.1?VK由文獻(xiàn)[4] （b）可知，按 ，齒輪懸臂布置， ；.6.1db 1.?由以上 可知， ；45?.??K5.24????KVA① 由以上 可知，彈性系數(shù) ；6108.19EZ① 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 49.20cos2incosin2?H?計(jì)算得，MPa??32.16.5.01369.728149.222??????RH ??（1） 接觸疲勞強(qiáng)度的許用應(yīng)力由文獻(xiàn)[4] 表 可知，許用接觸應(yīng)力計(jì)算公式，即285?（3.29）LVRWXNHPZSminl??確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值①小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPa601lim?H?②最小安全系數(shù) 0.min?HS③由文獻(xiàn)[1，10-13]可知，計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù)81 1046.9235166 ???hjLN由文獻(xiàn)[1] 圖 10-19 可知，查得接觸疲勞壽命系數(shù)， 87.01?NZ④尺寸系數(shù) X⑤工作硬化系數(shù)，按 1.7032.1??HBSW22⑥潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)， 85.0?LVRZ計(jì)算得，MPa7.43.17.160??HP?（3）由于 MPa MPa，故安全。32??HP（Ⅱ）校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度（1）齒根應(yīng)力的計(jì)算由以上可知，彎曲應(yīng)力計(jì)算公式，即（3.30）???SFRFYmbdKT21)5.0(??確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值① 由以上可知， ， 8.1??F② 由以上可知， ， 54SY計(jì)算得，MPa??85.42.1852.05123609.7.1 ?????F?（2）彎曲強(qiáng)度的齒根許用應(yīng)力由以上 可知，齒根許用應(yīng)力計(jì)算公式，即5?（3.31）XNFSTHPYminl??確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值①?gòu)澢跇O限 MPa30li?F③ 齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) .2STY④ 彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù) 4.1min?F⑤ 彎曲疲勞壽命系數(shù)，93.01?NY96.02N④彎曲疲勞的尺寸系數(shù) 85XY計(jì)算得，23MPaF 8.35.094.1230????（3）由于 MPa Mpa，故安全。851??.1?F3.3 軸承強(qiáng)度的校核（1）滾動(dòng)軸承的選擇滾動(dòng)軸承為雙列圓錐滾子軸承 350324B，由文獻(xiàn)[2]表 得 KN，24.39?862?rCKN， ， 。490?orC83.e.01?Y（2）壽命驗(yàn)算軸承所受支反力合力N （4.1）74.1502.3681.292 ????BZYBR對(duì)于雙列圓錐滾子軸承，派生軸向力互相抵消。 ， N0BaF7.aCF由文獻(xiàn)[2]表 得， ，24.39?eRB?N （4.2）74.1508.7150?????BaBrYRP按軸承 B 的受力大小驗(yàn)算h （4.3）931066 78.4.5200 ???????????????BrhCnLh= 年9178.4??h 54.由于諧波傳動(dòng)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，必須選擇較大壽命的軸承，軸承能達(dá)到所計(jì)算的壽命。經(jīng)審核后，此軸承合格。244、設(shè)計(jì)總結(jié)通過(guò)本次設(shè)計(jì),讓我學(xué)習(xí)到了許多知識(shí)，特別是對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用方面，是我收獲最大的地方。本次的設(shè)計(jì)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包含了齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)這一最典型的機(jī)構(gòu)，通過(guò)查找與它相關(guān)的設(shè)計(jì)資料，到計(jì)算帶動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)所需要在輸出扭矩從而對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括傳動(dòng)齒輪的選型，例如齒數(shù)，模數(shù)的確定以及之后的強(qiáng)度校核部分的設(shè)計(jì)，都花費(fèi)了我好多精力。同時(shí)，也讓我學(xué)到了好多知識(shí)。 在相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題的討論中，我的導(dǎo)師總是孜孜不倦的引導(dǎo)著我，幫助著我。每周一次的進(jìn)度檢查和問(wèn)題討論，促使我在正確的道路上大步前進(jìn)，不僅工作的按時(shí)保質(zhì)保量的完成得到了保證，我本人的研究能力，工作的態(tài)度也得到了充分的鍛煉和提高。這些寶貴的品質(zhì)影響著我，毫無(wú)疑問(wèn)，它們對(duì)我以后的工作，學(xué)習(xí)，生活都會(huì)起到深遠(yuǎn)而長(zhǎng)久的良好影響。也能為人生打下一個(gè)夯實(shí)地基礎(chǔ)！在具體的研究設(shè)計(jì)過(guò)程中，同學(xué)們也在平日的學(xué)習(xí)與生活中提供了無(wú)私與周到的幫助，充分用他們的工作熱情感染著我，鼓勵(lì)著我，讓我少走了很多彎路，再次一并致謝！另外也感謝我的父母，朋友和同學(xué)們的幫助。在做設(shè)計(jì)感覺(jué)受挫，枯燥與迷茫時(shí)，是他們?cè)谙ば牡臑槲裔尫艍毫Γ膭?lì)我不要?dú)怵H，勇敢面對(duì)。每周一次和父母的通話，與朋友和同學(xué)的長(zhǎng)談后都使我精神放松，斗志倍增，以飽滿的熱情重新投入到工作中去，感謝他們，正是他們的不懈支持和充分理解才能使我順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。最后，感謝學(xué)校各位領(lǐng)導(dǎo)與老師給了我在大學(xué)學(xué)習(xí)生活四年以及參加這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的寶貴的鍛煉機(jī)會(huì)，它使我深刻認(rèn)識(shí)到在知識(shí)的汪洋大海面前我是多么無(wú)知和微不足道。這是一個(gè)最好的時(shí)代，也是尊重知識(shí)，充分學(xué)習(xí)知識(shí)，掌握知識(shí)的時(shí)代。只有持續(xù)的不間斷地學(xué)習(xí)，才不會(huì)在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中落后于別人，也才能用自己的真才實(shí)學(xué)為社會(huì)做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。知識(shí)是無(wú)止境的，無(wú)價(jià)的，我愿在求真的道路上下而求索！25結(jié)論在最近的一段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度，本文所設(shè)計(jì)的是 CS20 機(jī)型機(jī)器人關(guān)節(jié)諧波傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，通過(guò)初期的定題，查資料和開(kāi)始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門(mén)學(xué)問(wèn)不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可能做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過(guò)我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過(guò)。26致謝在 導(dǎo) 師 的 大 力 幫 助 與 支 持 下 ， 我 的 畢 業(yè) 論 文 得 以 完 成 。 老 師 對(duì) 于 事 業(yè) 的熱 情 ， 學(xué) 術(shù) 上 的 嚴(yán) 謹(jǐn)