带机械臂的全方位轮式机器人设计+CAD图纸(13)
轴的材料为45号钢,其允许扭转切应力为
由第二章可知，转向机构选择的电机型号为35BYG103，经蜗轮蜗杆减速器减速后，其静力矩可达1.4 。即 T=1400 。
由于此段轴中有键，其截面如图4.1所示：
抗扭截面系数： （4-2）
图中
图4.1 轴截面
将数值带入公式计算得：
则：
由此可知，设计的转轴强度满足要求，可以使用。
（3）车轮的校核
车轮是整个机械部分的支撑，也是整个结构受力最大的部分。这里从材料经济性和强度等方面选择45号钢来制造。加工时为了增大车轮与接触面的摩擦力，车轮表面要滚花处理，这样更有利于机器人的移动。
整个车轮部分承载的重量为30Kg。由于整个移动机构有四个车轮，这样每个轮子受到的重量只有7.5Kg。受到的重力仅为75N。轮子的直径为110mm，整个移动部分的强度是非常大的，完全满足设计的要求。
B）.齿轮系材料的选择与强度校核
（1）齿轮材料的选择
齿轮的主要失效形式有轮齿折断、齿面疲劳点蚀、齿面磨损、齿面胶合和塑性变形 。因此设计齿轮时要使齿面具有较高的抗点蚀、抗磨损、抗胶合和抗塑性变形的能力，齿根则要有较高的抗折断能力。为此，对齿轮材料性能的基本要求为齿面要硬，齿心要韧。钢材韧性好，耐冲击，容易通过热处理来改善其机械性能和提高硬度，是制造齿轮最常用的材料。
对于强度、速度和精度要求不高的齿轮传动，可以采用软齿面齿轮。软齿面齿轮的齿面硬度低于350HBS，热处理方法为调制或正火，常用材料有45号钢和40Cr等。加工方法一般为热处理后切齿，切制后即为成品，精度一般为8级。本文设计的齿轮副速度要求不高，所以设计选用40Cr为材料，软齿面即可满足传动要求。
（2）齿轮副的强度校核
轮齿在受载荷时，齿根所受的弯矩最大，因此齿根出的弯曲疲劳强度最弱。对于制造精度较低的传动齿轮，由于制造误差大，实际上多由在齿顶处咬合的轮齿分担较多的载荷，为便于计算，通常按全部载荷作用于齿顶来计算齿根的弯曲强度。
本文设计的是直齿圆柱齿轮，齿数Z=30，模数 =2mm，齿宽b=4mm,节圆直径 ，齿形角度 ，齿轮副的传动比u=1:1。电机传动的转矩T=90 。那么齿轮所受的圆周力
（4-3）
对于齿轮的校核将从两方面来计算：
1) 齿面接触疲劳强度的校核
齿面接触疲劳强度的校核公式为；
（4-4）
式中： 为区域系数，标准直齿轮 =2.5；
K为载荷系数，此处取K=1.8；
为弹性影响系数，查得 =188 ；
为接触疲劳许用应力
（4-5）
其中： 为接触疲劳寿命系数，取 =0.95；
齿轮接触疲劳强度极限，查得 =550 ；
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