某爬樓車機械腿支撐裝置的計算設(shè)計目錄TOC\o"1-3"\h\u6343某爬樓車機械腿支撐裝置的計算設(shè)計 1247671.1支撐腿的負載估計 1239181.2爬樓車電機及減速機的選型 1195261.3爬樓車機械腿螺旋傳動的設(shè)計 21.1支撐腿的負載估計由設(shè)計要求可知，支撐腿需完成爬樓車的支撐。為了設(shè)計方便，本設(shè)計選用模塊化的螺旋傳動裝置，即電機經(jīng)減速機后，驅(qū)動螺旋副實現(xiàn)直線移動。在設(shè)計時以支撐腿上升時的負載作為設(shè)計依據(jù)。爬樓車的承載能力最大70kg，最大爬樓高度為200mm，爬樓車自重按20kg設(shè)計爬上一個臺階，所需的時間0.58s。支撐腿的平均升降速度為：單個支撐腿的負載為：則單個支撐腿的最大設(shè)計功率為：1.2爬樓車電機及減速機的選型為采購及維護方便，支撐腿選擇與攀爬臂驅(qū)動機構(gòu)相同的電動機及減速機，即，型號匯川伺服電機MS1H1-10B30CB-A332Z，額定轉(zhuǎn)速為3000r/jin轉(zhuǎn)，實際轉(zhuǎn)速用調(diào)速器調(diào)節(jié)實現(xiàn)。1.3爬樓車機械腿螺旋傳動的設(shè)計初選螺旋副的螺距為P=7mm，則可得絲杠副的轉(zhuǎn)速為：于是步進電機與絲杠之間無需通過行星齒輪減速機來實現(xiàn)。由之前的分析可知，螺桿的長度大于行程與滑塊的長度之后，綜合考慮后取為200mm。下面將按受力條件，來設(shè)計螺桿與螺母參數(shù)。（1）材料選擇螺桿材料選擇45號鋼，其抗拉強度，。螺母材料選擇鋁青銅ZCuAl10Fe3。（2）螺桿中徑尺寸計算本設(shè)計的螺旋連接部分采用梯形螺紋，按耐磨性公式，結(jié)合系數(shù)滿足消去H，且對梯形螺紋的設(shè)計，有h=0.5p，聯(lián)立以上各式得：在上式中：——螺桿螺紋中徑，mm；F為螺桿所受軸向力，即起重量，；根據(jù)螺母結(jié)構(gòu)選定，對于整體式螺母取=1.2~2.5，此處取=1.6；滑動螺旋副材料的許用壓強，當(dāng)螺桿和螺母副材料是鋼且低速滑動時，許用壓強=18~25，此處取=22。（3）螺桿螺母副其他尺寸的設(shè)計為設(shè)計方便，按此前計算耐磨性要求，初選公稱直徑d=24mm，以及相應(yīng)的螺距P=7mm。則螺紋牙的工作高度h=0.5P=3.5mm，此時螺桿中徑為22.5mm，小徑為20.5mm。螺母與螺桿的傳動，依靠螺旋面的相對滑動實現(xiàn)，此時螺母螺桿在大徑及小徑處存在間隙。于是螺母副的小徑取為21mm，中徑與螺桿相等，大徑取為21.5mm。（4）螺桿強度的校核分析可知，螺桿斷面承受軸向力F和轉(zhuǎn)矩T的作用，其中F=980N，轉(zhuǎn)矩滿足以下公式：其中為螺紋升角設(shè)當(dāng)量摩擦角，為螺紋副的當(dāng)量摩擦系數(shù)。查手冊可知鋼與青銅間當(dāng)量摩擦系數(shù)界限為0.08~0.10，此處取=0.09。將與代入轉(zhuǎn)矩公式得：根據(jù)第四強度理論，螺桿危險截面的強度條件為：式中——螺桿許用應(yīng)力。鋼材許用應(yīng)力，此處取。其中屈服極限可由得45號鋼=355MPa，則118.3MPa。由已有數(shù)據(jù)得：其中d1為螺桿小桿可得螺桿強度合格。（5）螺母螺紋牙強度計算螺母螺紋牙根部的剪切強度為：螺紋牙根部的彎曲強度為：式中d——螺母螺紋大徑單位為mm，h為螺紋牙工作高度單位為mm；b為螺紋牙根部厚對梯形螺紋，其值為，、——許用切應(yīng)力，對于青銅材料，其許用應(yīng)力范圍為=40~60，=30~40，z——螺紋牙的圈數(shù)，螺母塊的螺牙長度取為40mm，則按行程與螺距關(guān)系，z約取為25；綜合以上論述，可得螺紋牙強度合格。（6）螺紋副自鎖條件校核對于有自鎖要求的螺旋，要滿足條件。在螺桿強度校核過程中，已得：因此螺紋副自鎖條件合格。（7）螺桿的壓桿穩(wěn)定性計算螺桿傳動的臨界載荷計算公式為：其中E為螺桿材料的拉壓彈性模量，單位Mpa，E=2.06×105Mpa