1、截癱患者下肢仿生外骨骼機(jī)器人1=1滾珠絲杠設(shè)計(jì)報(bào)告書汽 02 程帥 20100107531.1滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)1.1.1驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，可將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為絲杠的直 線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將電機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為絲杠方向的力。滾珠絲杠機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、外 殼、內(nèi)外螺母、絲杠、齒輪罩、圓柱齒輪及連接螺釘。圖3滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)裝置圖4滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)裝置裝配圖滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的螺母設(shè)計(jì)為外螺母和內(nèi)螺母兩部分，二者之間布置滾珠，使 內(nèi)螺母與外螺母實(shí)現(xiàn)軸向定位的同時(shí)可相對(duì)外螺母旋轉(zhuǎn)。內(nèi)螺母與絲杠嚙合，且 在外表面安裝齒輪；外螺母通過螺釘與外殼（機(jī)架）固定。驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)時(shí)電動(dòng) 機(jī)通過一級(jí)齒輪

2、傳動(dòng)帶動(dòng)內(nèi)螺母相對(duì)外螺母旋轉(zhuǎn)，內(nèi)螺母推動(dòng)絲杠進(jìn)行直線運(yùn) 動(dòng)。絲杠一端通過圓柱銷與鉸鏈零件連接，外殼尾端通過螺釘與鉸鏈零件連接， 整個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置通過上述兩端的鉸鏈機(jī)構(gòu)分別與上下肢連接，通過絲杠的伸縮運(yùn)動(dòng) 驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)。由于傳動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速較高，為了防止高速齒輪對(duì)人體產(chǎn)生傷害，故利用非金 屬齒輪罩將傳動(dòng)齒輪封閉，整套驅(qū)動(dòng)裝置只輸出絲杠的伸縮運(yùn)動(dòng)。1.1.2滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)裝置工作能力分析滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度校核包括絲杠的彎曲強(qiáng)度校核、絲杠的屈服強(qiáng)度校核、 螺母軸向載荷校核及壽命計(jì)算。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，三處驅(qū)動(dòng)裝置均選擇日本THK公司MDK1202-3磨制滾珠絲 桿（螺母為獨(dú)立設(shè)計(jì)）。參數(shù)如下：表MDK1202-

3、3磨制滾珠絲杠主要參數(shù)型號(hào)絲杠軸外徑/mm導(dǎo)程/mm溝槽谷徑 /mm基本額定負(fù)荷/kNMDK1202-3122111.7根據(jù)關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)要求確定三處驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的最大力F及絲杠軸長度如下:絲杠方向最大載荷/kN絲杠軸最大長度/mm膝關(guān)節(jié)屈伸1.6290髖關(guān)節(jié)屈伸1.0400髖關(guān)節(jié)內(nèi)收外展1.1220依據(jù)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度校核:1.1.3絲杠彎曲強(qiáng)度校核絲杠的彎曲強(qiáng)度校核公式如下:p _ 0.5門兀 2EJ1L2叩d4=-r X 104L2其中:TP1最大軸向允許載荷，N；E楊氏彈性模量（通常狀況下取E-2.06x 105N/mm2）L絲杠安裝間距，mm；d r一絲杠溝槽最小直徑，mm；J-

4、絲杠斷面慣性矩，J = d4，mm464 rL、門2 與安裝方式有關(guān)的系數(shù)，見表表與安裝方式有關(guān)的系數(shù)門、門絲杠安裝方式門 1門 2絲杠安裝方式門 1門 2固定一固定420.0支撐一支撐15.0固定一支撐210.0固定一自由0.251.2本方案中絲杠的支撐方式屬于固定一支撐，帶入數(shù)據(jù)計(jì)算，有:膝關(guān)節(jié)屈伸方向：P =*x104= 5二；14x104= 8704.5N髖關(guān)節(jié)屈伸方向：P =*x104= 5二；14x104= 4575.3N髖關(guān)節(jié)內(nèi)收外展方向：P = 牛i x 104 = 二；14 x 104 = 15403.8N可以看出驅(qū)動(dòng)裝置的絲杠軸軸向最大許用載荷均大于實(shí)際載荷，彎曲強(qiáng) 度符合

5、要求。1.1.4絲杠屈服強(qiáng)度校核絲杠在不發(fā)生屈服的前提下所允許的最大軸向載荷按下式計(jì)算：P = c d2 = 116d224 rr其中：P2最大軸向允許載荷，N;dr絲杠溝槽最小直徑 ，mm；。絲杠材料的允許拉伸壓縮應(yīng)力(通常情況下。二147N/mm2)。一 一帶入數(shù)據(jù)計(jì)算，P = c 4d2 = 116d2 = 116 x 112 = 14036N可以看出最大軸向許用載荷均大于各處實(shí)際載荷，拉伸/屈服強(qiáng)度符合要 求。1.1.5螺母軸向載荷校核 C螺母實(shí)際允許的最大軸向載荷為F =-a max fs其中，F(xiàn)amax滾珠螺母實(shí)際允許的最大軸向載荷，NC0a額定靜載荷，Nfs靜安全系數(shù)，根據(jù)負(fù)載條

6、件確定。本設(shè)計(jì)屬普通機(jī)械，無沖 擊振動(dòng)，故fs取1.3根據(jù)MDK1202-3的額定靜載荷數(shù)據(jù)，計(jì)算如下：Fa max=6923.1NC9000=0a =f1.3s可以看出螺母所允許的最大軸向載荷均大于各處實(shí)際最大載荷，強(qiáng)度符合要 求。1.1.6滾珠絲杠機(jī)構(gòu)壽命校核滾珠絲杠的疲勞壽命可以分別由總轉(zhuǎn)速、實(shí)際運(yùn)行時(shí)間表示，計(jì)算公式如下:L = (-)3 x 106r f FT L/C 、小 1L =()3 x 106 X h 60Nf F60N其中，Lr一由總轉(zhuǎn)數(shù)表示的額定疲勞壽命:LLh由運(yùn)行時(shí)間表示的疲勞壽命，h；Fa軸向載荷，N；N螺母轉(zhuǎn)速，r/min;fw負(fù)荷系數(shù)，與運(yùn)動(dòng)速度及振動(dòng)沖擊情況有

7、關(guān)。本設(shè)計(jì)中絲杠最高 直線運(yùn)動(dòng)速度為0.2m/s，沖擊為微小，故fw取1.0。根據(jù)各處螺母轉(zhuǎn)速的不同，分別計(jì)算三個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)滾珠絲杠的壽命如下： 膝關(guān)節(jié)：L = 土 =(堂)3 X 106 X 上=(9000 )3 X 106 X 1=988.77h h60Nf F60N1 x 160060 x 3000w a髖關(guān)節(jié)屈伸：L = = ( )3 x 106 x - = ()3 x 106 x = 2025hh60Nf F60N1 x 100060 x 6000wa髖關(guān)節(jié)內(nèi)收外展：L =上一=(孚)3 X 106 X = ( 9000 )3 X 106 X 1=6085.6h h60Nf F60N1

8、 x 110060 x 1500w a由于膝關(guān)節(jié)的軸向載荷僅在起立時(shí)的一瞬間出現(xiàn)，故行走時(shí)的滾珠絲杠 壽命按髖關(guān)節(jié)屈伸方向的滾珠絲杠壽命計(jì)算。如果按每天利用外骨骼裝置作 行走訓(xùn)練3小時(shí)，滾珠絲杠運(yùn)動(dòng)時(shí)間占步態(tài)周期的1/3，則整套驅(qū)動(dòng)裝置的 壽命約為2025天，即5年半，符合設(shè)計(jì)要求。1.2關(guān)節(jié)連接機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)外骨骼機(jī)械腿的關(guān)節(jié)應(yīng)事先低阻力相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)希望上、下肢中心軸線共 棉以防止出現(xiàn)大、小腿錯(cuò)位情況。為此做出如下設(shè)計(jì)：圖1-機(jī)械腿關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)為了降低轉(zhuǎn)動(dòng)阻力，在關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)中加入深溝球軸承一對(duì)。軸承內(nèi)圈與關(guān)節(jié)軸配合，外圈與關(guān)節(jié)壓板配合，兩塊關(guān)節(jié)壓板與上肢通過螺栓連接，關(guān)節(jié)軸通過鍵、彈性擋圈與下肢的軸孔

9、配合，軸承外側(cè)通過端蓋定位。整套機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)上下肢的 低阻力轉(zhuǎn)動(dòng)。圖1-關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)裝配圖1.3滾珠絲杠外骨骼鉸鏈連接強(qiáng)度校核滾珠絲杠機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)外骨骼運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩者之間存在相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，故在連接處 設(shè)置鉸鏈機(jī)構(gòu)。鉸鏈機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度校核包括銷軸孔的拉伸/擠壓強(qiáng)度校核及銷軸的剪切強(qiáng)度校核。圖1鉸鏈連接機(jī)構(gòu)1.3.1銷軸孔擠壓/拉伸強(qiáng)度校核根據(jù)鉸鏈機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)，拉伸工作面最小面積：S =（25-16）x 5=45mm2， 擠壓工作面最小工作面面積：S = 16 x 5=80mm2三個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置軸向載荷最大值為F=1600N （膝關(guān)節(jié)處）。依據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算 拉伸應(yīng)力及擠壓應(yīng)力如下：最大拉伸應(yīng)力：b1最大擠壓應(yīng)力：b2鉸鏈

10、材料為低碳鋼以看出，拉伸強(qiáng)度及擠壓強(qiáng)度均符合要求。F:-一 =35.56MPa，S1minF-=20.00MPaS2min擠壓強(qiáng)度心=150MPa，拉伸強(qiáng)度。=100MPa，可、p1.3.2圓柱銷剪切強(qiáng)度校核絲杠固定端鉸鏈處圓柱銷主要受切應(yīng)力，易發(fā)生剪切失效，故應(yīng)校核剪切強(qiáng) 度。圓柱銷直徑8mm，工作面m=2,剪切應(yīng)力T m d 2 4 0三處驅(qū)動(dòng)裝置最大拉/壓力Fmax=1600N，帶入上式計(jì)算：1600 t = = 15.9MPa2 x x 824圓柱銷材料選用低碳鋼，許用應(yīng)力T = 120 MPa T，故剪切強(qiáng)度滿足 要求。p1.4絲杠一一鉸鏈連接強(qiáng)度校核|由于絲杠與鉸鏈機(jī)構(gòu)無法一體加工

11、成型，因此絲杠與鉸鏈機(jī)構(gòu)間需要利用圓 柱銷實(shí)現(xiàn)軸向定位。此銷軸連接的強(qiáng)度校核同樣包括銷軸孔的拉伸/擠壓強(qiáng)度校 核及銷軸的剪切強(qiáng)度校核。1.4.1銷軸孔擠壓/拉伸強(qiáng)度校核根據(jù)尺寸設(shè)計(jì)，拉伸工作面最小面積：S =（12-5）x 12=84mm2 （絲杠處）， 擠壓工作面最小工作面面積：S = （18 - 12） x 4=24mm22min三個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置軸向載荷最大值為F=1600N （膝關(guān)節(jié)處）。依據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算 拉伸應(yīng)力及擠壓應(yīng)力如下：F:S1minF2min最大拉伸應(yīng)力：b1最大擠壓應(yīng)力：b2=19.05MPa,=66,67MPa擠壓強(qiáng)度b = 150MPa；絲杠的許用拉伸強(qiáng)度為鉸鏈材料為低碳鋼

12、pb = 147MPa，可以看出，拉伸強(qiáng)度及擠壓強(qiáng)度均符合要求。1.4.2圓柱銷剪切強(qiáng)度校核圓柱銷主要受切應(yīng)力，易發(fā)生剪切失效，故應(yīng)校核剪切強(qiáng)度。F 圓柱銷直徑4mm，工作面m=2, 剪切應(yīng)力Tm d 24 0三處驅(qū)動(dòng)裝置最大拉/壓力Fma=1600N，帶入上式計(jì)算：1600 t = = 63.6MPa2 x x 424圓柱銷材料選用低碳鋼，許用應(yīng)力T = 120 MPa T，故剪切強(qiáng)度滿足 要求。P1.5踝關(guān)節(jié)圓柱銷強(qiáng)度校核圖1-踝關(guān)節(jié)圓柱銷連接踝關(guān)節(jié)內(nèi)收外展自由度通過圓柱銷連接實(shí)現(xiàn)腳部零件與小腿的連接。鉸鏈連 接主要承受壓應(yīng)力，在單腿支撐時(shí)達(dá)到最大工作載荷（按人體重量60kg+外骨骼 機(jī)構(gòu)

13、40kg計(jì)算）。1.5.1圓柱銷剪切強(qiáng)度校核圓柱銷直徑d=16mm,工作面m=2。工作時(shí)主要受切應(yīng)力，應(yīng)校核剪切強(qiáng)度。最大工作載荷F = (60 + 40) x 9.8 = 980N一 .、.980一最大切應(yīng)力 t = = 2.44MPa兀2 x - x 1624圓柱銷材料選用低碳鋼，許用應(yīng)力t = 120 MPa t，故剪切強(qiáng)度滿足 要求。P1.5.2銷軸孔擠壓強(qiáng)度校核此處銷軸連接主要受擠壓應(yīng)力，應(yīng)校核擠壓強(qiáng)度。由設(shè)計(jì)尺寸，工作面最小面積S . = 10 x 16=160mm2。最大擠壓應(yīng)力：b = 一 = 6.125MPaS1min鉸鏈材料為低碳鋼，擠壓強(qiáng)度b = 150MPa；絲杠的許用

14、拉伸強(qiáng)度為b = 147MPa，可以看出，擠壓強(qiáng)度均符合要求。1.6方頭平鍵設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)需求，三個(gè)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置的內(nèi)螺母外徑為24mm，通過方頭平鍵與 齒輪實(shí)現(xiàn)周向定位。驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)時(shí)，齒輪通過方頭平鍵驅(qū)動(dòng)內(nèi)螺母旋轉(zhuǎn)，內(nèi)螺 母推動(dòng)滾珠絲杠作伸縮運(yùn)動(dòng)。根據(jù)內(nèi)螺母齒輪安裝處外徑及齒輪輪轂寬度及普通平鍵的長度系列，確定三 處平鍵參數(shù)如下：表3-1三個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)內(nèi)螺母外 徑/mm傳遞轉(zhuǎn)矩T/Nmb/mmh/mmL/mm膝關(guān)節(jié)屈伸240.5668712髖關(guān)節(jié)屈伸240.3858714髖關(guān)節(jié)內(nèi)收外展240.424878根據(jù)方頭平鍵強(qiáng)度計(jì)算公式：2Tb =p dlk其中，k為平鍵工作高度，對(duì)于平鍵k

15、a 0.5h ； l為平鍵的工作長度，對(duì)方 頭平鍵l a L。根據(jù)平鍵工作條件，確定許用擠壓應(yīng)力O = 100MPa。按照上式計(jì)算結(jié)果 如下：b /MPab / MPa膝關(guān)節(jié)屈伸p1.123p100髖關(guān)節(jié)屈伸0.655100髖關(guān)節(jié)內(nèi)收外展1.262100可以看出三處方頭平鍵的強(qiáng)度均符合要求。1.7關(guān)鍵部位螺栓連接強(qiáng)度校核在滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)裝置中以及驅(qū)動(dòng)裝置一一機(jī)械腿連接零件中，一些螺栓/螺釘 工作載荷較大，需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。1.7.1驅(qū)動(dòng)裝置外殼螺釘連接件強(qiáng)度校核圖1-外殼零件與鉸鏈零件連接方式滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)裝置的外殼（機(jī)架）由三部分裝配組成，如圖1-兩個(gè)外殼零 件由6個(gè)十字槽盤頭螺釘連接（規(guī)格：M

16、2.5X12）；如圖1-外殼零件與尾部鉸鏈 零件通過3個(gè)開槽沉頭螺釘連接（規(guī)格：M3X8）。圖1-外殼零件連接方式三套驅(qū)動(dòng)裝置中，膝關(guān)節(jié)處外殼承受的軸向載荷最大，卜購；1600 N，依據(jù)此數(shù)據(jù)進(jìn)行校核。對(duì)于兩外殼連接，工作螺釘數(shù)m = 6，d = 2.01mm。根據(jù)螺栓所受拉伸應(yīng)力公式計(jì)算如下：1F1600m 彳 d26 x x 2.01284.04Mpa螺釘性能等級(jí)5.8。按照使用條件以及螺釘材料，確定許用拉伸應(yīng)力為。=100 MPa，b 。，螺釘抗拉強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。1600=108.65MpaD 兀 9 r-o3 x x 2.52對(duì)于外殼鉸接零件連接處螺釘，工作螺釘數(shù)m = 3，di =

17、 2.5mm。 計(jì)算所受最大拉伸應(yīng)力如下：1F b =兀只 m _ d2螺釘性能等級(jí)6.8。按照使用條件以及螺釘材料，確定許用拉伸應(yīng)力為b = 160 MPa，b b ，螺釘抗拉強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。滾珠絲杠外螺母外殼連接螺釘?shù)囊?guī)格與數(shù)目與外殼外殼連接處一 致，故不再進(jìn)行校核。1.7.2驅(qū)動(dòng)裝置擺臂一一機(jī)械腿螺栓連接螺栓強(qiáng)度校核髖關(guān)節(jié)動(dòng)力裝置的擺臂通過一組按如下排列的四組螺栓（規(guī)格：M10X55） 與機(jī)械腿實(shí)現(xiàn)連接。圖1-擺臂一一機(jī)械腿螺栓連接力的作用點(diǎn)距四組螺栓組中心距離l=113mm，F(xiàn)O=1000NO當(dāng)絲杠與擺臂垂直由F及T產(chǎn)生的分力F、F2分別如下: TOC o 1-5 h z LFzF

18、= - = 250NTzF = = = 1331N 24(2a+ F2 + 2FF cos 45o=1518.8N21 2F1、F2夾角45。根據(jù)三角形余弦定理，工作載荷21 由此計(jì)算所需預(yù)緊力如下：F KFpF1.1 x 1518.8 =5568.9N 0.3 x 1由此計(jì)算螺栓收到的最大拉應(yīng)力如下：。=1，3F = L 3 x 5568.9 = 127.58MPa村 4 x 8.52螺栓性能等級(jí)6.8。按照使用條件以及螺栓材料，確定許用拉伸應(yīng)力為 b p = 160 MPa，b bp，螺釘抗拉強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。1.7.3關(guān)節(jié)部件螺栓連接強(qiáng)度校核關(guān)節(jié)部件采用3個(gè)并排螺栓組實(shí)現(xiàn)與下肢的連接。螺

19、栓組主要承受人體的重 量，在單腿支撐時(shí)達(dá)到最大。按照人體體重60kg+外骨骼機(jī)器人重量40kg進(jìn)行 設(shè)計(jì)。圖1-關(guān)節(jié)部件螺栓布置最大載荷F0 = (60 + 40) x 9.8 = 980 N，每個(gè)螺栓所需的最大工作載荷為 F = K = 326.67N。3所需預(yù)緊力為F = 土 = -1 x 326.67 = 598.9N。p r m 0.3 x 2M8螺栓小徑d1=6.647mm。由此計(jì)算螺栓收到的最大拉應(yīng)力如下：1.3F1.3 x 598.9b =-=22.44MPa4 di24 x 6,6472螺栓性能等級(jí)4.8。 b = 41.3 MPa , b p按照使用條件以及螺栓材料，確定許用

20、拉伸應(yīng)力為 bp，螺釘抗拉強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。1.8齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)由于電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速與螺母所需轉(zhuǎn)速并不相等，因此在二者之間需要增加一 級(jí)齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)變速。電機(jī)輸入軸的齒輪軸向通過套筒與軸端擋板s實(shí)現(xiàn)定位，周向通過鍵連接定 位（由于髖關(guān)節(jié)內(nèi)收外展方向電機(jī)輸出軸過膝，因此采用過盈連接）；輸出端齒 輪與內(nèi)螺母間通過臺(tái)肩與鎖緊擋圈實(shí)現(xiàn)軸向定位，周向定位則通過鍵連接實(shí)現(xiàn)。根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速與螺母所需轉(zhuǎn)速的關(guān)系，確定三組齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比如 下：表1-三組齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比傳動(dòng)比膝關(guān)節(jié)屈伸1.89髖關(guān)節(jié)屈伸0.557髖關(guān)節(jié)內(nèi)收外展5.4下面借助機(jī)械設(shè)計(jì)輔助軟件進(jìn)行圓柱齒輪的設(shè)計(jì)。1.8.1髖關(guān)節(jié)屈伸齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)髖關(guān)

21、節(jié)齒輪傳動(dòng)的名義傳動(dòng)比為0.557,傳遞極限功率為250W，根據(jù)外殼設(shè) 計(jì)尺寸確定的輸入、輸出軸軸距為58.5mm。借助機(jī)械設(shè)計(jì)輔助軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)， 得到的符合要求的齒輪組如下：大齒輪小齒輪齒數(shù)5028模數(shù)1.51.5齒寬（mm）1616材料及熱處理結(jié)構(gòu)鋼正火結(jié)構(gòu)鋼正火計(jì)算接觸應(yīng)力（MPa）123.08123.08接觸疲勞許用應(yīng)力（MPa）445.16429.71計(jì)算彎曲應(yīng)力（MPa）4.424.5彎曲疲勞許用應(yīng)力（MPa）284.94281.05實(shí)際傳動(dòng)比0.560.56可以看出齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度符合要求，且傳動(dòng)比在允許誤差范圍內(nèi)。1.8.2髖關(guān)節(jié)內(nèi)收外展齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)髖關(guān)節(jié)齒輪傳動(dòng)的名義傳動(dòng)比為5

22、.4，傳遞極限功率為60W，根據(jù)外殼設(shè)計(jì) 尺寸確定的輸入、輸出軸軸距為43.6mm。借助機(jī)械設(shè)計(jì)輔助軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，得 到的符合要求的齒輪組如下：大齒輪小齒輪齒數(shù)9217模數(shù)0.80.8齒寬（mm）1010材料及熱處理結(jié)構(gòu)鋼正火結(jié)構(gòu)鋼正火計(jì)算接觸應(yīng)力（MPa）363.13363.13接觸疲勞許用應(yīng)力（MPa）432.22387.9計(jì)算彎曲應(yīng)力（MPa）28.8831.18彎曲疲勞許用應(yīng)力（MPa）288.74277.48實(shí)際傳動(dòng)比5.415.41可以看出齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度符合要求，且傳動(dòng)比在允許誤差范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)符合 要求。1.8.3膝關(guān)節(jié)屈伸齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)髖關(guān)節(jié)齒輪傳動(dòng)的名義傳動(dòng)比為1.89，傳遞極限功率為200W，根據(jù)外殼設(shè) 計(jì)尺寸確定的輸入、輸出軸軸距為53mm。借助機(jī)械設(shè)計(jì)輔助軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，得 到的符合要求的齒輪組如下：大齒輪小齒輪齒數(shù)4021模數(shù)1.751.75齒寬（mm）1414材料及熱處理結(jié)構(gòu)鋼正火結(jié)構(gòu)鋼正火計(jì)算接觸應(yīng)力（