（定稿）年生产100台挖掘机技术改造项目投资立项申报书9（喜欢就下吧）

轴的第段为锥齿轮，其设计将在下节做具体分析。

轴承的选取。

号段轴为安装轴承段，为了使所选取滚动轴承的孔相适应，故需同时选取滚动轴承型号。

根据号段轴直径尺寸，可选用深沟球轴承其尺寸为。

由于号段轴承需同时承载轴向和径向的力，所以选用圆锥滚子轴承作为轴的支承原件。

圆锥滚子轴承具有可承受径向力轴向力和倾覆力矩装置方便等特点。

该种轴承主要承受以径向为主的径轴向联合载荷。

轴承承载能力取决于外圈的滚道角度，角度越大承载能力越大。

该类轴承属分离型轴承，根据轴承中滚动体的列数分为单列双列和四列圆锥滚子轴承。

依据号段轴的直径，轴承的结构及参数，如图及表。

图圆锥滚子轴承表轴承参数轴承代号尺寸机械手实现绕轴旋转驱动电机的选择本次设计，骨折手腕在水平面的左右复位依靠小车在导轨上的往复运动实现，即要求机械手绕轴做旋转运动。

考虑到机械手绕轴转动的实现与机械手绕轴转动的实现使用相同的电机，而机械手实现绕轴转动的电机转矩要求更大，所以，本次电机的计算选择将在说明书节做具体分析。

圆锥齿轮的设计为了减少由于电机外形的大小而增加的尺寸，采用轴交角的标准锥齿轮传动。

小齿轮材料为调质处理，齿面硬度为。

大齿轮材料为号钢，调质处理，齿面硬度为。

取，减速比，则，取。

根据式得弯曲疲劳强度的设计计算公式为确定公式内的各计算数值由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限由图查得小齿轮弯曲疲劳寿命系数，大齿轮的弯曲疲劳寿命系数，计算弯曲疲劳许用应力。

取弯曲疲劳安全系数根据公式计算弯曲疲劳许用应力计算载荷系数根据低速运动，级精度，由图查得动载系数由表查得使用系数齿间载荷分配系数取齿向载荷分布系数可按下式计算式中是轴承系数，从表中查的。

故载荷系数查表得齿形系数。

。

查取应力校正系数。

由表得，计算大小齿轮的，并加以比较小齿轮大齿轮，结果是大齿轮的数值要大。

锥齿轮齿宽系数般取为。

设计计算将数值代入式得。

取模数标准值为，压力角，由表可计算得圆锥齿轮的几何尺寸如表所示。

表标准直齿圆锥齿轮机构几何尺寸名称符号小齿轮大齿轮分度圆锥角齿顶高齿根高齿全高顶隙分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径锥距齿顶角齿根角齿顶圆锥角齿根圆锥角分度圆齿厚当量齿数齿宽齿轮轴的设计补充由上节圆锥齿轮的设计，即可得齿轮轴号段的相关尺寸参数。

至此，齿轮轴的设计全部完成。

机械手支撑架绕轴旋转的设计设计要求本设计中要求机械手支撑架绕轴回转，以辅助机械手末端平板带动手掌实现绕轴的转动，即实现对人的手腕的俯仰的复位。

设计方案机械手机架通过主轴与底座实现连接，电机驱动主轴转动，从而主轴带动支撑架实现绕轴的转动。

该设计的主要部件为主轴及支撑架。

表机械手支撑架绕轴旋转数据旋转角度轴的转动速度加速时间支撑架的设计结构手腕骨折部位的正确修复。

旋转机构包括导轨小车。

半圆形导轨机构的结构设计导轨外形结构设计为了便于实现手掌在水平方向得左右摆动，摆动角度为左右，机械手绕轴的旋转机构设计成半圆形导轨状，如下图。

图导轨外形图导轨尺寸设计考虑到平板的长度，以及平板绕旋转中心旋转时所需要的空间大小，初取半圆形导轨尺寸内径，外径，厚。

导轨相关数据计算导轨材料取钢，钢的密度为，则导轨的体积约为导轨的质量约为导轨的重力约为导轨齿形部分设计半圆形导轨外道，设计有齿条。

小车与导轨间采用齿轮传动。

初取，导轨齿轮尺寸分度圆直径，模数，则齿数。

在导轨上运动的小车的设计小车作为导轨与末端操作器平板与平板轴的连接机构，由它在导轨的运动带动平板轴绕平板旋转中心转动，最终实现平板上人的手掌的复位运动。

小车的结构设计是本次机械手结构设计的核心部分，机械手末端操作器的各项运动都要依靠其协助完成。

综合考虑小车需要实现在半圆形导轨上的运动以及与平板轴的连接等因素，特别设计小车结构如图所示。

其好处为可以实现沿导轨的往复运动而不与导轨发生碰撞，小车上的平板可以放置电机等其他必须部件，等等。

图小车结构翻转示意图小车主板的设计在小车的顶面设计平板与小车相连，用于放置驱动电机等其他零部件。

主板相关尺寸参看零件图。

小车车身的设计结构设计。

小车的车身由前后两块弧形板组成，弧形结构的设计主要依据办圆形导轨而来。

由两块弧形板组成的小车齿轮和支撑轮的辅助下可以自由的在半圆形导轨上来回运动。

同时实现平板绕轴的转动。

尺寸设计。

设计小车后板尺寸弧形半径，高，弧长。

设计小车前板尺寸弧形半径，高，弧长。

具体尺寸以设计零件图为准。

小车主动齿轮的设计计算材料的选择及齿数的确定。

齿轮材料选号钢，调质处理，齿面硬度为。

由于小车齿轮的安装需要与半圆形导轨实现正确啮合，因此，小车齿轮尺寸的确定依据导轨齿形部分相关参数。

取齿宽为导轨高度，齿轮模数。

由安装方式确定两轮的中心距。

相关尺寸的计算。

由安装方式确定两轮的中心距，则小齿轮的分度圆直径，齿数取，压力角。

小车齿轮与导轨外部齿形参数如表所示。

表大小齿轮的各参数参数小车齿轮导轨齿轮齿数分度圆直径齿厚模数中心距小车从动齿轮的设计计算齿轮材料选号钢，调质处理，齿面硬度为。

从动齿轮相关尺寸与主动齿轮相同。

略有不同的是从动齿轮孔内径开有安装轴承的槽，具体设计参看设计图纸。

锥齿轮轴的设计拟定轴上零件的装配方案。

锥齿轮轴联接小车主动齿轮，通过电机的级减速驱动带动小车主动齿轮的转动，从而实现小车在导轨上的运动。

选取轴的材料为号钢，调质处理。

拟定轴上零件的装配方案如下图。

图锥齿轮轴零件布置简图图锥齿轮轴整体结构简图根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。

依据零件整体装配要求，初步确定轴的最小直径为号轴段直径，号段轴的长度，由于安装需要，在号轴段设置轴肩，直径应大于号段轴直径，取，长度，依设计力齿轮渗碳齿轮液体碳氮共渗齿轮挡和倒挡常啮合齿轮和高挡变速器齿轮多数采用渗碳合金钢，其表层的高硬度与芯部的高韧性相结合，能大大提高齿轮的耐磨性及抗弯取疲劳和接触疲劳的能力。

在选用钢材及热处理时，对切削加工性能及成本也应考虑。

值得指出的是，对齿轮进行强力喷丸处理以后，齿轮弯曲疲劳寿命和接触疲劳寿命都能提高。

齿轮在热处理之后进行磨齿，能消除齿轮热处理的变形磨齿齿轮精度高于热处理前剃齿和挤齿齿轮精度，使得传动平稳效率提高在同样负荷的条件下，磨齿的弯曲疲劳寿命比剃齿的要高。

经过这利系列的处理后，齿轮的接触疲劳强度可达到。

由此可知，齿轮的接触应力在许用范围内，符合要求。

国内汽车变速器齿轮材料主要用。

渗碳齿轮表面硬度为，芯部硬度为。

轴的强度计算变速器工作时，由于齿轮上有圆周力径向力和轴向力作用，其轴要承受转矩和弯矩。

变速器的轴应有足够的刚度和强度。

因为刚度不足的轴会产生弯曲变形，破坏了齿轮的正确啮合，对齿轮的强度耐磨性和工作噪声等均有不利影响。

所以设计变速器轴时，其刚度大小应以保证齿轮能实现正确的啮合为前提条件。

对齿轮工作影响最大的是轴在垂直面内产生的挠度和轴在水平面内的转角。

前者使齿轮中心距发生变化，破坏了齿轮的正确啮合后者使齿轮相互歪斜，如图所示，致使沿齿长方向的压力分布不均匀。

图变速器轴的变形简图轴在垂直面内的变形轴在水平面内的变形初步确定轴的尺寸以后，可对轴进行刚度和强度验算。

欲求中间轴式变速器第轴的支点反作用力，必须先求第二轴的支点反力。

挡位不同，不仅圆周力径向力和轴向力不同，而且力到支点的距离也有变化，所以应当对每个挡位都进行验算。

验算时将轴看做铰接支承的梁。

作用在第轴上的转矩应取。

轴的挠度和转角可按材料力学有关公式计算。

计算时仅计算齿轮所在位置处轴的挠度和转角。

第轴常啮合齿轮副，因距离支承点近负荷又小，通常挠度不大，故可以不必计算。

变速器齿轮在轴上的位置如图所示时，可分别用下式计算图变速器轴的挠度和转角式中，为齿轮齿宽中间平面上的圆周力为齿轮齿宽中间平面上的径向力为弹性模量，为惯性矩，对于实心轴为轴的直径，花键处按平均直径计算为齿轮上作用力距支座的距离为支座间距离。

轴的全挠度为。

轴在垂直面和水平面挠度的允许值为，。

齿轮所在平面的转角不应超过。

校核都在范围内，符合要求。

与中间轴齿轮常啮合的第二轴上的齿轮，常通过青铜衬套或滚针轴承装在轴上，也有的省去衬套或滚针轴承直接装在轴上，这就能够增大轴的直径，因而使轴的刚度增加。

作用在齿轮上的径向力和轴向力，使轴在垂直面内弯曲变形，而圆周力使轴在水平面内弯曲变形。

在求取支点的垂直面和水平面内的支反力和之后，计算相应的弯矩。

轴在转矩和弯矩同时作用下，其应力为式中，为轴的直径，花键处取内径为抗弯截面系数。

在低挡工作时，同步器的选型同步器有常压式惯性式和惯性增力式三种。

常压式同步器次号段轴的尺寸分别为，。

轴的第段为锥齿轮，其设计将在下节做具体分析。

轴承的选取。

号段轴为安装轴承段，为了使所选取滚动轴承的孔相适应，故需同时选取滚动轴承型号。

根据号段轴直径尺寸，可选用深沟球轴承其尺寸为。

由于号段轴承需同时承载轴向和径向的力，所以选用圆锥滚子轴承作为轴的支承原件。

圆锥滚子轴承具有可承受径向力轴向力和倾覆力矩装置方便等特点。

该种轴承主要承受以径向为主的径轴向联合载荷。

轴承承载能力取决于外圈的滚道角度，角度越大承载能力越大。

该类轴承属分离型轴承，根据轴承中滚动体的列数分为单列双列和四列圆锥滚子轴承。

依据号段轴的直径，轴承的结构及参数，如图及表。

图圆锥滚子轴承表轴承参数轴承代号尺寸机械手实现绕轴旋转驱动电机的选择本次设计，骨折手腕在水平面的左右复位依靠小车在导轨上的往复运动实现，即要求机械手绕轴做旋转运动。

考虑到机械手绕轴转动的实现与机械手绕轴转动的实现使用相同的电机，而机械手实现绕轴转动的电机转矩要求更大，所以，本次电机的计算选择将在说明书节做具体分析。

圆锥齿轮的设计为了减少由于电机外形的大小而增加的尺寸，采用轴交角的标准锥齿轮传动。

小齿轮材料为调质处理，齿面硬度为。

大齿轮材料为号钢，调质处理，齿面硬度为。

取，减速比，则，取。

根据式得弯曲疲劳强度的设计计算公式为确定公式内的各计算数值由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限由图查得小齿轮弯曲疲劳寿命系数，大齿轮的弯曲疲劳寿命系数，计算弯曲疲劳许用应力。

取弯曲疲劳安全系数根据公式计算弯曲疲劳许用应力计算载荷系数根据低速运动，级精度，由图查得动载系数由表查得使用系数齿间载荷分配系数取齿向载荷分布系数可按下式计算式中是轴承系数，从表中查的。

故载荷系数查表得齿形系数。

。

查取应力校正系数。

由表得，计算大小齿轮的，并加以比较小齿轮大齿轮，结果是大齿轮的数值要大。

锥齿轮齿宽系数般取为。

设计计算将数值代入式得。

取模数标准值为，压力角，由表可计算得圆锥齿轮的几何尺寸如表所示。

表标准直齿圆锥齿轮机构几何尺寸名称符号小齿轮大齿轮分度圆锥角齿顶高齿根高齿全高顶隙分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径锥距齿顶角齿根角齿顶圆锥角齿根圆锥角分度圆齿厚当量齿数齿宽齿轮轴的设计补充由上节圆锥齿轮的设计，即可得齿轮轴号段的相关尺寸参数。

至此，齿轮轴的设计全部完成。

机械手支撑架绕轴旋转的设计设计要求本设计中要求机械手支撑架绕轴回转，以辅助机械手末端平板带动手掌实现绕轴的转动，即实现对人的手腕的俯仰的复位。

设计方案机械手机架通过主轴与底座实现连接，电机驱动主轴转动，从而主轴带动支撑架实现绕轴的转动。

该设计的主要部件为主轴及支撑架。

表机械手支撑架绕轴旋转数据旋转角度轴的转动速度加速时间支撑架的设计结构