一種自動洗衣機行星輪系減速器的設(shè)計及一種機器手的先進控制算法研究

概述行星輪系減速器較普通齒輪減速器具有體積小、重量輕、效率高及傳遞功率范圍大等優(yōu)點，逐漸獲得廣泛應(yīng)用。同時它的缺點是：材料優(yōu)質(zhì)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求較高、安裝較困難些、設(shè)計計算也較一般減速器復(fù)雜。但隨著人們對行星傳動技術(shù)進一步的深入地了解和掌握以及對國外行星傳動技術(shù)的引進和消化吸收，從而使其傳動結(jié)構(gòu)和均載方式都不斷完善，同時生產(chǎn)工藝水平也不斷提高，完全可以制造出較好的行星齒輪傳動減速器。根據(jù)負(fù)載情況進行一般的齒輪強度、幾何尺寸的設(shè)計計算，然后要進行傳動比條件、同心條件、裝配條件、相鄰條件的設(shè)計計算，由于采用的是多個行星輪傳動，還必須進行均載機構(gòu)及浮動量的設(shè)計計算。行星齒輪傳動根據(jù)基本夠件的組成情況可分為：2K—H、3K、及K—H—V三種。若按各對齒輪的嚙合方式，又可分為：NGW型、NN型、WW型、WGW型、NGWN型和N型等。我所設(shè)計的行星齒輪是2K—H行星傳動NGW型。第二章原始數(shù)據(jù)及系統(tǒng)組成框圖（一）有關(guān)原始數(shù)據(jù)課題:一種自動洗衣機行星輪系減速器的設(shè)計原始數(shù)據(jù)及工作條件：使用地點：自動洗衣機減速離合器內(nèi)部減速裝置；傳動比：SKIPIF1<0=5.2輸入轉(zhuǎn)速:n=2600r/min輸入功率：P=150w行星輪個數(shù)：SKIPIF1<0=3內(nèi)齒圈齒數(shù)SKIPIF1<0=63（二）系統(tǒng)組成框圖圖2-1自動洗衣機的組成簡圖上蓋圖2-1自動洗衣機的組成簡圖上蓋控制面板進水口排水管外箱體盛水桶支撐拉桿脫水桶電動機帶傳動減速器波輪洗滌：洗滌：A制動，B放開，運動經(jīng)電機、帶傳動、中心齒輪、行星輪、行星架、波輪脫水：A放開，B制動，運動經(jīng)電機、帶傳動、內(nèi)齒圈（脫水桶）、中心齒輪、行星架、波輪與脫水桶等速旋轉(zhuǎn)。AB帶傳動脫水桶波輪自動洗衣機的工作原理：見圖2-2圖2-2洗衣機工作原理圖（電機輸入轉(zhuǎn)速）輸入軸（電機輸入轉(zhuǎn)速）輸入軸中心輪行星輪輸出軸圖2-3減速器系統(tǒng)組成框圖第三章減速器簡介減速器是一種動力傳達(dá)機構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將馬達(dá)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機構(gòu)。減速器降速同時提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機輸出乘減速比，但要注意不能超出減速器額定扭矩。降速同時降低了負(fù)載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。一般的減速器有斜齒輪減速器(包括平行軸斜齒輪減速器、蝸輪減速器、錐齒輪減速器等等)、行星齒輪減速器、擺線針輪減速器、蝸輪蝸桿減速器、行星摩擦式機械無級變速機等等。按傳動級數(shù)主要分為：單級、二級、多級；按傳動件類型又可分為：齒輪、蝸桿、齒輪-蝸桿、蝸桿-齒輪等。1）蝸輪蝸桿減速器的主要特點是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動效率不高，精度不高。2）諧波減速器的諧波傳動是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運動和動力的，體積不大、精度很高，但缺點是柔輪壽命有限、不耐沖擊，剛性與金屬件相比較差。輸入轉(zhuǎn)速不能太高。3）行星減速器其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)比較緊湊，回程間隙小、精度較高，使用壽命很長，額定輸出扭矩可以做的很大。第四章傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計傳動方案的分析與擬定1）對傳動方案的要求合理的傳動方案，首先應(yīng)滿足工作機的功能要求，還要滿足工作可靠、傳動精度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、重量輕、成本低、工藝性好、使用和維護方便等要求。2）擬定傳動方案任何一個方案，要滿足上述所有要求是十分困難的，要統(tǒng)籌兼顧，滿足最主要的和最基本的要求。例如圖1-1所示為作者擬定的傳動方案，適于在惡劣環(huán)境下長期連續(xù)工作。SKIPIF1<0圖4-1周轉(zhuǎn)輪系a-中心輪；g-行星輪；b-內(nèi)齒圈；H-行星架第五章行星齒輪傳動設(shè)計（一）行星齒輪傳動的傳動比和效率計算行星齒輪傳動比符號及角標(biāo)含義為：SKIPIF1<01—固定件、2—主動件、3—從動件1、齒輪b固定時（圖1—1），2K—H（NGW）型傳動的傳動比SKIPIF1<0為SKIPIF1<0=1-SKIPIF1<0=1+SKIPIF1<0/SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0=1-SKIPIF1<0=1-SKIPIF1<0=1-5.2=-4.2SKIPIF1<0=SKIPIF1<0/SKIPIF1<0-1=63*5/21=15輸出轉(zhuǎn)速：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0/SKIPIF1<0=n/SKIPIF1<0=2600/5.2=500r/min2、行星齒輪傳動的效率計算：η=1-|SKIPIF1<0-SKIPIF1<0/(SKIPIF1<0-1)*SKIPIF1<0|*SKIPIF1<0SKIPIF1<0=SKIPIF1<0SKIPIF1<0為a—g嚙合的損失系數(shù)，SKIPIF1<0為b—g嚙合的損失系數(shù)，SKIPIF1<0為軸承的損失系數(shù)，SKIPIF1<0為總的損失系數(shù)，一般取SKIPIF1<0=0.025按SKIPIF1<0=2600r/min、SKIPIF1<0=500r/min、SKIPIF1<0=-21/5可得η=1-|SKIPIF1<0-SKIPIF1<0/(SKIPIF1<0-1)*SKIPIF1<0|*SKIPIF1<0=1-|2600-500/(-4.2-1)*500|*0.025=97.98%(二)行星齒輪傳動的配齒計算1、傳動比的要求——傳動比條件即SKIPIF1<0=1+SKIPIF1<0/SKIPIF1<0可得1+SKIPIF1<0/SKIPIF1<0=63/5=21/5=4.2=SKIPIF1<0所以中心輪a和內(nèi)齒輪b的齒數(shù)滿足給定傳動比的要求。2、保證中心輪、內(nèi)齒輪和行星架軸線重合——同軸條件為保證行星輪SKIPIF1<0與兩個中心輪SKIPIF1<0、SKIPIF1<0同時正確嚙合，要求外嚙合齒輪a—g的中心距等于內(nèi)嚙合齒輪b—g的中心距，即SKIPIF1<0=SKIPIF1<0稱為同軸條件。對于非變位或高度變位傳動，有m/2(SKIPIF1<0+SKIPIF1<0)=m/2(SKIPIF1<0-SKIPIF1<0)得SKIPIF1<0=SKIPIF1<0-SKIPIF1<0/2=63-15/2=243、保證多個行星輪均布裝入兩個中心輪的齒間——裝配條件想鄰兩個行星輪所夾的中心角SKIPIF1<0=2π/SKIPIF1<0中心輪a相應(yīng)轉(zhuǎn)過SKIPIF1<0角，SKIPIF1<0角必須等于中心輪a轉(zhuǎn)過SKIPIF1<0個（整數(shù)）齒所對的中心角，即SKIPIF1<0=SKIPIF1<0*2π/SKIPIF1<0式中2π/SKIPIF1<0為中心輪a轉(zhuǎn)過一個齒（周節(jié)）所對的中心角。SKIPIF1<0=n/SKIPIF1<0=SKIPIF1<0/SKIPIF1<0=1+SKIPIF1<0/SKIPIF1<0將SKIPIF1<0和SKIPIF1<0代入上式，有2π*SKIPIF1<0/SKIPIF1<0/2π/SKIPIF1<0=1+SKIPIF1<0/SKIPIF1<0經(jīng)整理后SKIPIF1<0=SKIPIF1<0+SKIPIF1<0=（15+63）/2=24滿足兩中心輪的齒數(shù)和應(yīng)為行星輪數(shù)目的整數(shù)倍的裝配條件。4、保證相鄰兩行星輪的齒頂不相碰——鄰接條件在行星傳動中，為保證兩相鄰行星輪的齒頂不致相碰，相鄰兩行星輪的中心距應(yīng)大于兩輪齒頂圓半徑之和，如圖1—2所示SKIPIF1<0圖5-1行星齒輪可得l=2SKIPIF1<0*SKIPIF1<0＞SKIPIF1<0l=2*2/m*(SKIPIF1<0+SKIPIF1<0)*sinSKIPIF1<0=39SKIPIF1<0/2mSKIPIF1<0=d+2SKIPIF1<0=17m滿足鄰接條件。(三)行星齒輪傳動的幾何尺寸和嚙合參數(shù)計算SKIPIF1<0按齒根彎曲強度初算齒輪模數(shù)m齒輪模數(shù)m的初算公式為m=SKIPIF1<0式中SKIPIF1<0—算數(shù)系數(shù)，對于直齒輪傳動SKIPIF1<0=12.1；SKIPIF1<0—嚙合齒輪副中小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩，N*m；SKIPIF1<0=SKIPIF1<0/SKIPIF1<0=9549SKIPIF1<0/SKIPIF1<0n=9549×0.15/3×1600=0.2984N*mSKIPIF1<0—使用系數(shù)，由《參考文獻(xiàn)二》表6—7查得SKIPIF1<0=1；SKIPIF1<0—綜合系數(shù)，由《參考文獻(xiàn)二》表6—5查得SKIPIF1<0=2；SKIPIF1<0—計算彎曲強度的行星輪間載荷分布不均勻系數(shù)，由《參考文獻(xiàn)二》公式6—5得SKIPIF1<0=1.85；SKIPIF1<0—小齒輪齒形系數(shù)，圖6—22可得SKIPIF1<0=3.15；，SKIPIF1<0—齒輪副中小齒輪齒數(shù)，SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=15；SKIPIF1<0—試驗齒輪彎曲疲勞極限，SKIPIF1<0按由《參考文獻(xiàn)二》圖6—26～6—30選取SKIPIF1<0=120SKIPIF1<0所以m=SKIPIF1<0=12.1×SKIPIF1<0=0.658取m=0.91）分度圓直徑dSKIPIF1<0=m*SKIPIF1<0=0.9×15=13.5mmSKIPIF1<0=m*SKIPIF1<0=0.9×24=21.6mmSKIPIF1<0=m*SKIPIF1<0=0.9×63=56.7mm2)齒頂圓直徑SKIPIF1<0齒頂高SKIPIF1<0：外嚙合SKIPIF1<0=SKIPIF1<0*m=m=0.9內(nèi)嚙合SKIPIF1<0=（SKIPIF1<0-△SKIPIF1<0）*m=(1-7.55/SKIPIF1<0)*m=0.792SKIPIF1<0=SKIPIF1<0+2SKIPIF1<0=13.5+1.8=15.3mmSKIPIF1<0=SKIPIF1<0+2SKIPIF1<0=21.6+1.8=23.4mmSKIPIF1<0=SKIPIF1<0-2SKIPIF1<0=56.7-1.584=55.116mm3)齒根圓直徑SKIPIF1<0齒根高SKIPIF1<0=（SKIPIF1<0+SKIPIF1<0）*m=1.25m=1.125SKIPIF1<0=SKIPIF1<0-2SKIPIF1<0=13.5-2.25=11.25mmSKIPIF1<0=SKIPIF1<0-2SKIPIF1<0=21.6-2.25=19.35mmSKIPIF1<0=SKIPIF1<0+2SKIPIF1<0=56.7+2.25=58.95mm4）齒寬b《參考三》表8—19選取SKIPIF1<0=1SKIPIF1<0=SKIPIF1<0*SKIPIF1<0=1×13.5=13.5mmSKIPIF1<0=SKIPIF1<0*+5=13.5+5=18.5mmSKIPIF1<0=13.5+(5-10)=13.5-5=8.5mm5)中心距a對于不變位或高變位的嚙合傳動，因其節(jié)圓與分度圓相重合，則嚙合齒輪副的中心距為：1、a—g為外嚙合齒輪副SKIPIF1<0=m/2(SKIPIF1<0+SKIPIF1<0)=0.9/2×(15+24)=17.55mm2、b—g為內(nèi)嚙合齒輪副SKIPIF1<0=m/2(SKIPIF1<0+SKIPIF1<0)=0.9/2×(63-24)=17.55mm中心輪a行星輪g內(nèi)齒圈b模數(shù)m齒數(shù)z152463分度圓直徑d13.521.656.7齒頂圓直徑SKIPIF1<015.323.454.9齒根圓直徑SKIPIF1<011.2519.3558.95齒寬高b18.518.58.5中心距aSKIPIF1<0=17.55mmSKIPIF1<0=17.55mm（四）行星齒輪傳動強度計算及校核1、行星齒輪彎曲強度計算及校核（1）選擇齒輪材料及精度等級中心輪a選選用45鋼正火，硬度為162～217HBS，選8級精度，要求齒面粗糙度SKIPIF1<01.6行星輪g、內(nèi)齒圈b選用聚甲醛（一般機械結(jié)構(gòu)零件，硬度大，強度、鋼性、韌性等性能突出，吸水性小，尺寸穩(wěn)定，可用作齒輪、凸輪、軸承材料）選8級精度，要求齒面粗糙度SKIPIF1<03.2。（2）轉(zhuǎn)矩SKIPIF1<0SKIPIF1<0=SKIPIF1<0/SKIPIF1<0=9549SKIPIF1<0/SKIPIF1<0n=9549×0.15/3×1600=0.2984N*m=298.4N*mm；（3）按齒根彎曲疲勞強度校核由《參考文獻(xiàn)三》式8—24得出SKIPIF1<0如SKIPIF1<0SKIPIF1<0【SKIPIF1<0】則校核合格。（4）齒形系數(shù)SKIPIF1<0由《參考文獻(xiàn)三》表8—12得SKIPIF1<0=3.15，SKIPIF1<0=2.7，SKIPIF1<0=2.29；（5）應(yīng)力修正系數(shù)SKIPIF1<0由《參考文獻(xiàn)三》表8—13得SKIPIF1<0=1.49，SKIPIF1<0=1.58，SKIPIF1<0=1.74；（6）許用彎曲應(yīng)力SKIPIF1<0由《參考文獻(xiàn)三》圖8—24得SKIPIF1<0=180MPa，SKIPIF1<0=160MPa；由表8—9得SKIPIF1<0=1.3由圖8—25得SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=1；由《參考文獻(xiàn)三》式8—14可得SKIPIF1<0=SKIPIF1<0*SKIPIF1<0/SKIPIF1<0=180/1.3=138MPaSKIPIF1<0=SKIPIF1<0*SKIPIF1<0/SKIPIF1<0=160/1.3=123.077MPaSKIPIF1<0=2KSKIPIF1<0/bSKIPIF1<0SKIPIF1<0*SKIPIF1<0SKIPIF1<0=(2×1.1×298.4/13.5×SKIPIF1<0×15)×3.15×1.49=18.78Mpa<SKIPIF1<0=138MPaSKIPIF1<0=SKIPIF1<0*SKIPIF1<0SKIPIF1<0/SKIPIF1<0SKIPIF1<0=18.78×2.7×1.587/3.15×1.74=14.62<SKIPIF1<0=123.077MPa齒根彎曲疲勞強度校核合格。2、齒輪齒面強度的計算及校核（1）、齒面接觸應(yīng)力SKIPIF1<0SKIPIF1<0=SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0=SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0=SKIPIF1<0（2）、許用接觸應(yīng)力為SKIPIF1<0許用接觸應(yīng)力可按下式計算，即SKIPIF1<0=SKIPIF1<0*SKIPIF1<0（3）、強度條件校核齒面接觸應(yīng)力的強度條件：大小齒輪的計算接觸應(yīng)力中的較大SKIPIF1<0值均應(yīng)不大于其相應(yīng)的許用接觸應(yīng)力為SKIPIF1<0，即SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0或者校核齒輪的安全系數(shù)：大、小齒輪接觸安全系數(shù)SKIPIF1<0值應(yīng)分別大于其對應(yīng)的最小安全系數(shù)SKIPIF1<0，即SKIPIF1<0>SKIPIF1<0查《參考文獻(xiàn)二》表6—11可得SKIPIF1<0=1.3所以SKIPIF1<0>1.33、有關(guān)系數(shù)和接觸疲勞極限（1）使用系數(shù)SKIPIF1<0查《參考文獻(xiàn)二》表6—7選取SKIPIF1<0=1（2）動載荷系數(shù)SKIPIF1<0查《參考文獻(xiàn)二》圖6—6可得SKIPIF1<0=1.02（3）齒向載荷分布系數(shù)SKIPIF1<0對于接觸情況良好的齒輪副可取SKIPIF1<0=1（4）齒間載荷分配系數(shù)SKIPIF1<0、SKIPIF1<0由《參考文獻(xiàn)二》表6—9查得SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=1.1SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=1.2（5）行星輪間載荷分配不均勻系數(shù)SKIPIF1<0由《參考文獻(xiàn)二》式7—13得SKIPIF1<0=1+0.5（SKIPIF1<0-1）由《參考文獻(xiàn)二》圖7—19得SKIPIF1<0=1.5所以SKIPIF1<0=1+0.5（SKIPIF1<0-1）=1+0.5×（1.5-1）=1.25仿上SKIPIF1<0=1.75（6）節(jié)點區(qū)域系數(shù)SKIPIF1<0由《參考文獻(xiàn)二》圖6—9查得SKIPIF1<0=2.06（7）彈性系數(shù)SKIPIF1<0由《參考文獻(xiàn)二》表6—10查得SKIPIF1<0=1.605（8）重合度系數(shù)SKIPIF1<0由《參考文獻(xiàn)二》圖6—10查得SKIPIF1<0=0.82（9）螺旋角系數(shù)SKIPIF1<0SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=1（10）試驗齒的接觸疲勞極限SKIPIF1<0由《參考文獻(xiàn)二》圖6—11～圖6—15查得SKIPIF1<0=520Mpa（11）最小安全系數(shù)SKIPIF1<0、SKIPIF1<0由《參考文獻(xiàn)二》表6-11可得SKIPIF1<0=1.5、SKIPIF1<0=2（12）接觸強度計算的壽命系數(shù)SKIPIF1<0由《參考文獻(xiàn)二》圖6—11查得SKIPIF1<0=1.38（13）潤滑油膜影響系數(shù)SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0由《參考文獻(xiàn)二》圖6—17、圖6—18、圖6—19查得SKIPIF1<0=0.9、SKIPIF1<0=0.952、SKIPIF1<0=0.82（14）齒面工作硬化系數(shù)SKIPIF1<0由《參考文獻(xiàn)二》圖6—20查得SKIPIF1<0=1.2（15）接觸強度計算的尺寸系數(shù)SKIPIF1<0由《參考文獻(xiàn)二》圖6—21查得SKIPIF1<0=1所以SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=2.06×1.605×0.82×1×SKIPIF1<0=2.95SKIPIF1<0=SKIPIF1<0SKIPIF1<0=2.95×SKIPIF1<0=3.5SKIPIF1<0=SKIPIF1<0SKIPIF1<0=2.95×SKIPIF1<0=4.32SKIPIF1<0=SKIPIF1<0*SKIPIF1<0=520/1.3×1.38×0.9×0.95×0.82×1.2×1=464.4所以SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0齒面接觸校核合格（五）行星齒輪傳動的受力分析在行星齒輪傳動中由于其行星輪的數(shù)目通常大于1，即SKIPIF1<0>1,且均勻?qū)ΨQ地分布于中心輪之間；所以在2H—K型行星傳動中，各基本構(gòu)件（中心輪a、b和轉(zhuǎn)臂H）對傳動主軸上的軸承所作用的總徑向力等于零。因此，為了簡便起見，本設(shè)計在行星齒輪傳動的受力分析圖中均未繪出各構(gòu)件的徑向力SKIPIF1<0，且用一條垂直線表示一個構(gòu)件，同時用符號F代表切向力SKIPIF1<0。為了分析各構(gòu)件所受力的切向力F，提出如下三點：在轉(zhuǎn)矩的作用下，行星齒輪傳動中各構(gòu)件均處于平衡狀態(tài)，因此，構(gòu)件間的作用力應(yīng)等于反作用力。如果在某一構(gòu)件上作用有三個平行力，則中間的力與兩邊的力的方向應(yīng)相反。為了求得構(gòu)件上兩個平行力的比值，則應(yīng)研究它們對第三個力的作用點的力矩。在2H—K型行星齒輪傳動中，其受力分析圖是由運動的輸入件開始，然后依次確定各構(gòu)件上所受的作用力和轉(zhuǎn)矩。對于直齒圓柱齒輪的嚙合齒輪副只需繪出切向力F，如圖1—3所示。由于在輸入件中心輪a上受有SKIPIF1<0個行星輪g同時施加的作用力SKIPIF1<0和輸入轉(zhuǎn)矩SKIPIF1<0的作用。當(dāng)行星輪數(shù)目SKIPIF1<0SKIPIF1<02時，各個行星輪上的載荷均勻，（或采用載荷分配不均勻系數(shù)SKIPIF1<0進行補償）因此，只需要分析和計算其中的一套即可。在此首先確定輸入件中心輪a在每一套中（即在每個功率分流上）所承受的輸入轉(zhuǎn)矩為SKIPIF1<0=SKIPIF1<0/SKIPIF1<0=9549SKIPIF1<0/SKIPIF1<0n=9549×0.15/3×1600=0.2984N*m可得SKIPIF1<0=SKIPIF1<0*SKIPIF1<0=0.8952N*m式中SKIPIF1<0—中心輪所傳遞的轉(zhuǎn)矩，N*m； SKIPIF1<0—輸入件所傳遞的名義功率，kw；SKIPIF1<0(a)(b)SKIPIF1<0(a)(b)（a）傳動簡圖(b)構(gòu)件的受力分析按照上述提示進行受力分析計算，則可得行星輪g作用于中心輪a的切向力為SKIPIF1<0=2000SKIPIF1<0/SKIPIF1<0=2000SKIPIF1<0/SKIPIF1<0SKIPIF1<0=2000×0.2984/13.5=44.2N而行星輪g上所受的三個切向力為中心輪a作用與行星輪g的切向力為SKIPIF1<0=-SKIPIF1<0=-2000SKIPIF1<0/SKIPIF1<0SKIPIF1<0=-44.2N內(nèi)齒輪作用于行星輪g的切向力為SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=-2000SKIPIF1<0/SKIPIF1<0SKIPIF1<0=-44.2N轉(zhuǎn)臂H作用于行星輪g的切向力為SKIPIF1<0=-2SKIPIF1<0=-4000SKIPIF1<0/SKIPIF1<0SKIPIF1<0=-88.4N轉(zhuǎn)臂H上所的作用力為SKIPIF1<0=-2SKIPIF1<0=-4000SKIPIF1<0/SKIPIF1<0SKIPIF1<0=--88.4N轉(zhuǎn)臂H上所的力矩為SKIPIF1<0=SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0=-4000SKIPIF1<0/SKIPIF1<0*SKIPIF1<0=-4000×0.8952/13.5×17.55=-4655.0N*m在內(nèi)齒輪b上所受的切向力為SKIPIF1<0=-SKIPIF1<0=2000SKIPIF1<0/SKIPIF1<0SKIPIF1<0=44.2N在內(nèi)齒輪b上所受的力矩為SKIPIF1<0=SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0/2000=SKIPIF1<0SKIPIF1<0/SKIPIF1<0=0.8952×21.6/13.5=1.43N*m式中SKIPIF1<0—中心輪a的節(jié)圓直徑，㎜SKIPIF1<0—內(nèi)齒輪b的節(jié)圓直徑，㎜SKIPIF1<0—轉(zhuǎn)臂H的回轉(zhuǎn)半徑，㎜根據(jù)《參考文獻(xiàn)二》式（6—37）得-SKIPIF1<0/SKIPIF1<0=1/SKIPIF1<0=1/1-SKIPIF1<0=1/1+P轉(zhuǎn)臂H的轉(zhuǎn)矩為SKIPIF1<0=-SKIPIF1<0*（1+P）=-0.8952×（1+4.2）=-4.655N*m仿上-SKIPIF1<0/SKIPIF1<0=1/SKIPIF1<0=1/1-SKIPIF1<0=p/1+P內(nèi)齒輪b所傳遞的轉(zhuǎn)矩，SKIPIF1<0=-p/1+p*SKIPIF1<0=-4.2/5.2×(-4.655)=3.76N*m（六）行星齒輪傳動的均載機構(gòu)及浮動量行星齒輪傳動具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、體積小、承載能力大等優(yōu)點。這些是由于在其結(jié)構(gòu)上采用了多個（SKIPIF1<0SKIPIF1<02）行星輪的傳動方式，充分利用了同心軸齒輪之間的空間，使用了多個行星輪來分擔(dān)載荷，形成功率分流，并合理地采用了內(nèi)嚙合傳動；從而，才使其具備了上述的許多優(yōu)點。（七）輪間載荷分布均勻的措施為了使行星輪間載荷分布均勻，起初，人們只努力提高齒輪的加工精度，從而使得行星輪傳動的制造和轉(zhuǎn)配變得比較困難。后來通過實踐采取了對行星齒輪傳動的基本構(gòu)件徑向不加限制的專門措施和其他可進行自動調(diào)位的方法，即采用各種機械式的均載機構(gòu)，以達(dá)到各行星輪間載荷分布均勻的目的。從而，有效地降低了行星齒輪傳動的制造精度和較容易轉(zhuǎn)配，且使行星齒輪傳動輸入功率能通過所有的行星輪進行傳遞，即可進行功率分流。在選用行星齒輪傳動均載機構(gòu)時，根據(jù)該機構(gòu)的功用和工作情況，應(yīng)對其提出如下幾點要求：（１）載機構(gòu)在結(jié)構(gòu)上應(yīng)組成靜定系統(tǒng)，能較好地補償制造和轉(zhuǎn)配誤差及零件的變形，且使載荷分布不均勻系數(shù)SKIPIF1<0值最小。（２）均載機構(gòu)的補償動作要可靠、均載效果要好。為此，應(yīng)使均載構(gòu)件上所受力的較大，因為，作用力大才能使其動作靈敏、準(zhǔn)確。（３）在均載過程中，均載構(gòu)件應(yīng)能以較小的自動調(diào)整位移量補償行星齒輪傳動存在的制造誤差。（４）均載機構(gòu)應(yīng)制造容易，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、布置方便，不得影響到行星齒輪傳動性能。均載機構(gòu)本身的摩擦損失應(yīng)盡量小，效率要高。（５）均載機構(gòu)應(yīng)具有一定的緩沖和減振性能；至少不應(yīng)增加行星齒輪傳動的振動和噪聲。為了使行星輪間載荷分布均勻，有多種多樣的均載方法。對于主要靠機械的方法來實現(xiàn)均載的系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)類型可分為兩種：1、靜定系統(tǒng)該系統(tǒng)的均載原理是通過系統(tǒng)中附加的自由度來實現(xiàn)均載的。2、靜不定系統(tǒng)均載機構(gòu)：1、基本構(gòu)件浮動的均載機構(gòu)(1)中心輪a浮動（2）內(nèi)齒輪b浮動（3）轉(zhuǎn)臂H浮動（4）中心輪a與轉(zhuǎn)臂H同時浮動（5）中心輪a與內(nèi)齒輪b同時浮動（6）組成靜定結(jié)構(gòu)的浮動2、杠桿聯(lián)動均載機構(gòu)本次所設(shè)計行星齒輪是靜定系統(tǒng)，基本構(gòu)件中心輪a浮動的均載機構(gòu)。第六章行星輪架與輸出軸間齒輪傳動的設(shè)計已知：傳遞功率P=150w,齒輪軸轉(zhuǎn)速n=1600r/min，傳動比i=5.2，載荷平穩(wěn)。使用壽命10年，單班制工作。（一）輪材料及精度等級行星輪架內(nèi)齒圈選用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為220～250HBS，齒輪軸選用45鋼正火，硬度為170～210HBS，選用8級精度，要求齒面粗糙度SKIPIF1<0SKIPIF1<03.2～6.3SKIPIF1<0。（二）按齒面接觸疲勞強度設(shè)計因兩齒輪均為鋼質(zhì)齒輪，可應(yīng)用《參考文獻(xiàn)四》式10—22求出SKIPIF1<0值。確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)。轉(zhuǎn)矩SKIPIF1<0SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=SKIPIF1<0/SKIPIF1<0=9549SKIPIF1<0/SKIPIF1<0n=9549×0.15/3×1600=0.2984N*m荷系數(shù)K查《參考文獻(xiàn)四》表10—11取K=1.13）齒數(shù)SKIPIF1<0和齒寬系數(shù)SKIPIF1<0行星輪架內(nèi)齒圈齒數(shù)SKIPIF1<0取11，則齒輪軸外齒面齒數(shù)SKIPIF1<0=11。因單級齒輪傳動為對稱布置，而齒輪齒面又為軟齒面，由《參考文獻(xiàn)四》表10—20選取SKIPIF1<0=1。4）許用接觸應(yīng)力SKIPIF1<0由《參考文獻(xiàn)四》圖10—24查得SKIPIF1<0=560Mpa,SKIPIF1<0=530Mpa由《參考文獻(xiàn)四》表10—10查得SKIPIF1<0=1SKIPIF1<0=60njSKIPIF1<0=60×1600×1×(10×52×40)=1.997×SKIPIF1<0SKIPIF1<0=SKIPIF1<0/i=1.997×SKIPIF1<0由《參考文獻(xiàn)四》圖10—27可得SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=1.05。由《參考文獻(xiàn)四》式10—13可得SKIPIF1<0=SKIPIF1<0SKIPIF1<0/SKIPIF1<0=1.05×560/1=588MpaSKIPIF1<0=SKIPIF1<0SKIPIF1<0/SKIPIF1<0=1.05×530/1=556.5Mpa（三）按齒根彎曲疲勞強度計算由《參考文獻(xiàn)四》式10—24得出SKIPIF1<0，如SKIPIF1<0則校核合格。確定有關(guān)系數(shù)與參數(shù)：1）齒形系數(shù)SKIPIF1<0由《參考文獻(xiàn)四》表10—13查得SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=3.632）應(yīng)力修正系數(shù)SKIPIF1<0由《參考文獻(xiàn)四》表10—14查得SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=1.413）許用彎曲應(yīng)力SKIPIF1<0由《參考文獻(xiàn)四》圖10—25查得SKIPIF1<0=210Mpa,SKIPIF1<0=190Mpa由《參考文獻(xiàn)四》表10—10查得SKIPIF1<0=1.3由《參考文獻(xiàn)四》圖10—26查得SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=1由《參考文獻(xiàn)四》式10—14可得SKIPIF1<0=SKIPIF1<0SKIPIF1<0/SKIPIF1<0=210/1.3=162MpaSKIPIF1<0=SKIPIF1<0SKIPIF1<0/SKIPIF1<0=190/1.3=146Mpa故mSKIPIF1<01.26SKIPIF1<0=1.26×SKIPIF1<0=0.58SKIPIF1<0=2KSKIPIF1<0/bSKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0=SKIPIF1<0×3.63×1.41=27.77MPa<SKIPIF1<0=162MpaSKIPIF1<0=SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0/SKIPIF1<0SKIPIF1<0=27.77MPa<SKIPIF1<0=146Mpa齒根彎曲強度校核合格。由《參考文獻(xiàn)四》表10—3取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=1（四）主要尺寸計算SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=mz=1×11mm=11mmSKIPIF1<0=SKIPIF1<0=SKIPIF1<0SKIPIF1<0=1×11mm=11mma=1/2SKIPIF1<0m(SKIPIF1<0+SKIPIF1<0)=1/2×1×(11+11)mm=11mm（五）驗算齒輪的圓周速度vv=SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0/60×1000=SKIPIF1<0×11×1600/60×1000=0.921m/s由《參考文獻(xiàn)四》表10—22,可知選用8級精度是合適的。第七章行星輪系減速器齒輪輸入輸出軸的設(shè)計（一）減速器輸入軸的設(shè)計1、選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力由已知條件選用45號鋼,并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,由《參考文獻(xiàn)四》表14—4查得強度極限SKIPIF1<0=650MPa,再由表14—2得許用彎曲應(yīng)力SKIPIF1<0=60MPa2、按扭轉(zhuǎn)強度估算軸徑根據(jù)《參考文獻(xiàn)四》表14—1得C=118～107。又由式14—2得dSKIPIF1<0=(118～107)SKIPIF1<0=5.36～4.86SKIPIF1<0取直徑SKIPIF1<0=8.5mm3、確定各軸段的直徑軸段1(外端)直徑最少SKIPIF1<0=8.5mmSKIPIF1<0，考慮到軸在整個減速離合器中的安裝所必須滿足的條件，初定：SKIPIF1<0=9.7mm,SKIPIF1<0=10mm,SKIPIF1<0=11mm,SKIPIF1<0=11.5mm,SKIPIF1<0=12mm,SKIPIF1<0=15.42mm，SKIPIF1<0=18mm。4、確定各軸段的長度齒輪輪廓寬度為20.5mm,為保證達(dá)到軸于行星齒輪安裝的技術(shù)要求及軸在整個減速離合器中所必須滿足的安裝條件，初定：L=107mm,SKIPIF1<0=3.3mm,SKIPIF1<0=2mm,SKIPIF1<0=44.2mm,SKIPIF1<0=4mm,SKIPIF1<0=18.5mm,SKIPIF1<0=1.5mm,SKIPIF1<0=16.3mm。按設(shè)計結(jié)果畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖：SKIPIF1<0圖7-1輸入軸簡圖校核軸a、受力分析圖SKIPIF1<0圖7-2受力分析水平面彎矩圖(b)垂直面內(nèi)的彎矩圖(c)合成彎矩圖(d)轉(zhuǎn)矩圖圓周力：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=2×298.4/13.5=44.2N徑向力：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=44.2×tanSKIPIF1<0=16.1N法向力：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0/cosSKIPIF1<0=44.2/cosSKIPIF1<0=47.04Nb、作水平面內(nèi)彎矩圖（7-2a）。支點反力為：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0/2=22.1N彎矩為：SKIPIF1<0=22.1×77.95/2=861.35NSKIPIF1<0mmSKIPIF1<0=22.1×29.05/2=321NSKIPIF1<0mmc、作垂直面內(nèi)的彎矩圖（7-2b），支點反力為：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0/2=8.04N彎矩為：SKIPIF1<0=8.04×77.95/2=313.5NSKIPIF1<0mmSKIPIF1<0=8.04×29.05/2=116.78NSKIPIF1<0mmd、作合成彎矩圖（7-2c）：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=994.45NSKIPIF1<0mmSKIPIF1<0=SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=370.6NSKIPIF1<0mme、作轉(zhuǎn)矩圖(7-2d)：T=9549SKIPIF1<0/n=9549×0.15/1600=0.8952N*m=895.2NSKIPIF1<0mmf、求當(dāng)量彎矩SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=1130.23NSKIPIF1<0mmSKIPIF1<0=SKIPIF1<0=652.566NSKIPIF1<0mmg、校核強度SKIPIF1<0=SKIPIF1<0/W=1130.23/0.1SKIPIF1<0=1130.23/0.1×SKIPIF1<0=6.54MpaSKIPIF1<0=SKIPIF1<0/W=652.566/0.1SKIPIF1<0=652.566/0.1×SKIPIF1<0=4.9Mpa所以滿足SKIPIF1<0SKIPIF1<0=60Mpa的條件，故設(shè)計的軸有足夠的強度，并有一定裕量。（二）行星輪系減速器齒輪輸出軸的設(shè)計 1、選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力由已知條件：齒輪軸選用45鋼正火,由《參考文獻(xiàn)四》表14—4查得強度極限SKIPIF1<0=600MPa,再由表14—2得許用彎曲應(yīng)力SKIPIF1<0=55MPa2、按扭轉(zhuǎn)強度估算軸徑SKIPIF1<0=Pη=0.15×97.98%=0.147kw根據(jù)《參考文獻(xiàn)四》表14—1得C=118～107。又由式14—2得dSKIPIF1<0=(118～107)SKIPIF1<0=5.34～4.83SKIPIF1<0取直徑SKIPIF1<0=8.9mm3、確定各軸段的直徑軸段1(外端)直徑最少SKIPIF1<0=8.9m考慮到軸在整個減速離合器中的安裝所必須滿足的條件，初定：SKIPIF1<0=12mm,SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=11.3mm,SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=12mm。4、確定各軸段的長度齒輪輪廓寬度為20.5mm,為保證達(dá)到軸于行星齒輪安裝的技術(shù)要求及軸在整個減速離合器中所必須滿足的安裝條件，初定：L=136.5mm,SKIPIF1<0=19.2mm,SKIPIF1<0=1.1mm,SKIPIF1<0=74.5mm,SKIPIF1<0=1.5mm,SKIPIF1<0=15.8mm,SKIPIF1<0=1.2mm,SKIPIF1<0=23.2mm。按設(shè)計結(jié)果畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖：見圖7-3SKIPIF1<0SKIPIF1<0圖7-3輸出軸5、校核軸：a、受力分析圖見圖SKIPIF1<0圖7-4受力分析圖(a)水平面內(nèi)彎矩圖(b)垂直面內(nèi)的彎矩圖(c)合成彎矩圖(d)轉(zhuǎn)矩圖圓周力：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=2×465.5/11=84.64N徑向力：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=846.4×tanSKIPIF1<0=308.1N法向力：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0/cosSKIPIF1<0=846.4/cosSKIPIF1<0=90.72Nb、作水平面內(nèi)彎矩圖（7-4a）。支點反力為：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0/2=42.32N彎矩為：SKIPIF1<0=42.32×68.25/2=1444.17NSKIPIF1<0mmSKIPIF1<0=423.2×33.05/2=699.338NSKIPIF1<0mmc、作垂直面內(nèi)的彎矩圖（7-4b），支點反力為：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0/2=15.405N彎矩為：SKIPIF1<0=154.05×68.25/2=525.7NSKIPIF1<0mmSKIPIF1<0=154.05×33.05/2=254.57NSKIPIF1<0mmd、作合成彎矩圖（7-4c）：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=1536.87NSKIPIF1<0mmSKIPIF1<0=SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=744.23NSKIPIF1<0mme、作轉(zhuǎn)矩圖(7-4d)：T=-SKIPIF1<0=SKIPIF1<0*（1+P）=0.8952×（1+4.2）=465.5N*mmf、求當(dāng)量彎矩SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=1562.04NSKIPIF1<0mmSKIPIF1<0=SKIPIF1<0=794.9NSKIPIF1<0mmg、校核強度SKIPIF1<0=SKIPIF1<0/W=1562.04/0.1SKIPIF1<0=1562.04/0.1×SKIPIF1<0=9.1MpaSKIPIF1<0=SKIPIF1<0/W=794.9/0.1SKIPIF1<0=794.9/0.1×SKIPIF1<0=4.6Mpa所以滿足SKIPIF1<0SKIPIF1<0=55Mpa的條件，故設(shè)計的軸有足夠的強度，并有一定裕量。第八章結(jié)論本文是關(guān)于自動洗衣機減速離合器內(nèi)部減速裝置，這種減速器對于體積和重量方面要求較高，在設(shè)計過程中不僅要注意這些，同時也要在精度上下些力氣，因為精度不高，在洗衣機運行中產(chǎn)生的震動和噪音就越大，隨著人們對家電的要求逐漸提高和科技的日益發(fā)展,洗衣機是家用電器中常見的一種，人們對它的要求不僅是質(zhì)量上的，對它本身的重量、體積、噪音等方面的要求也越來越高，本文設(shè)計的減速器就注重在這些方面下手，盡量減輕他的重量和縮小他的體積，同時也不忘提高齒輪間的傳動精度和傳動的精度，能使洗衣機在運行中做到噪音小，震動小的作用。同時由于本人能力和經(jīng)驗有限，在設(shè)計過程中難免會犯很多錯誤，也可能有許多不切實際的地方，還望讀者在借鑒的同時，能指出當(dāng)中的不足，把減速器做的更完美。第九章參考文獻(xiàn)（1）《機械傳動設(shè)計手冊》主編：江耕華胡來容陳啟松煤炭工業(yè)出版社出版（2）《行星齒輪傳動設(shè)計》主編：饒振綱化學(xué)工業(yè)出版社出版（3）《機械基礎(chǔ)》主編：王治平（4）《機械設(shè)計基礎(chǔ)》主編：陳立德高等教育出版社出版（5）《機械零件設(shè)計手冊》主編：葛志祺冶金工業(yè)出版社出版（6）《互換性與測量技術(shù)》主編：陳于濤機械工業(yè)出版社（7）《工裝設(shè)計》主編：陳立德上海交通大學(xué)出版（8）《畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書》主編：李恒權(quán)青島海洋大學(xué)出版社（9）《機械制圖》大連理工大學(xué)高等教育出版社（10）《機床設(shè)計》沈陽工業(yè)大學(xué)上?？茖W(xué)技術(shù)出版社大連民族學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）一種機器手的先進控制算法研究學(xué)院（系）：機電信息工程學(xué)院專業(yè)：自動化學(xué)生姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：評閱教師：完成日期：大連民族學(xué)院-PAGEII--PAGEI-摘要從機器人誕生到現(xiàn)在，機器人技術(shù)經(jīng)歷了一個長期緩慢的發(fā)展過程。隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，機器人技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。機器人的研究、制造和應(yīng)用程度，是一個國家或公司科技水平和經(jīng)濟實力的象征。由于關(guān)節(jié)機器人的動作能力優(yōu)于其他類型機器人，故其控制問題的研究和開發(fā)從經(jīng)濟上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。本文主要研究關(guān)節(jié)機器人運動學(xué)及機器人圓弧插補軌跡控制問題。引入齊次矩陣、齊次坐標(biāo)和齊次坐標(biāo)變換，對機器人進行位姿分析，建立六自由度關(guān)節(jié)機器人坐標(biāo)系。根據(jù)RBT-6T/S02S教學(xué)機器人各連桿坐標(biāo)系間的齊次變換矩陣，建立了六自由度關(guān)節(jié)機器手正運動學(xué)和逆運動學(xué)方程，并對六自由度關(guān)節(jié)機器人的逆運動學(xué)方程進行了分析?；谧钚∑顖A弧插補原理,利用機器人逆運動學(xué)方程設(shè)計了機器人在空間內(nèi)的圓弧插補算法，得到空間內(nèi)機器手圓弧插補軌跡的控制過程。通過固定一個坐標(biāo)軸的方法設(shè)計了空間內(nèi)六自由度機器人圓弧插補流程。用VC++語言編寫了六自由度關(guān)節(jié)機器人圓弧插補程序，并通過程序調(diào)試進行驗證。調(diào)試證明這種機器人運動學(xué)算法是可行的。關(guān)鍵詞：關(guān)節(jié)機器人；坐標(biāo)變換；運動學(xué)；圓弧插補-PAGEIII-AbstractBorntonow,fromrobotexperiencedarobottechnology