Проектирование механизма поворота руки манипулятора с волновым редуктором
Кинематическая схема механизма. Определение потребной мощности и подбор электродвигателя. Расчет волновой зубчатой передачи, гибкого и жесткого колеса, КПД (коэффициента полезного действия) передачи. Расчет выходного вала (тихоходного), подшипников.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 15.11.2017 |
| Размер файла | 62,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- Введение
- 1. Описание механического привода
- 2. Кинематическая схема механизма
- 3. Определение потребной мощности и подбор электродвигателя
- 3.1 Определение потребной мощности
- 3.2 Выбор электродвигателя
- 4. Определение кинематических и динамических параметров механизма
- 4.1 Расчет волновой зубчатой передачи
- 4.2 Расчет гибкого и жесткого колеса
- 4.3 Расчет КПД передачи
- 5. Расчет валов
- 5.1 Выбор материала валов
- 5.2 Расчет выходного вала (тихоходного)
- 6. Расчет подшипников
- Список использованных источников
Введение
электродвигатель зубчатый вал подшипник
Роботы, предназначенные для автоматизации промышленного производства и получившие название промышленных роботов, явились тем звеном, которое позволило решать задачи комплексной автоматизации производства на качественно новом, более высоком уровне, открыло реальную перспективу создания гибких, легко переналаживаемых автоматических производств.
Развитие и широкое внедрение робототехники во все сферы производствен-ной и исследовательской деятельности человека позволяет решить комплекс важ-ных технико-экономических проблем.
Проектирование механизма поворота руки манипулятора с волновым реду-ктором позволит уменьшить габаритные размеры робота и улучшить его характе-ристики. Применение таких роботов поможет освободить людей от монотонной работы, заменить их на вредных производствах.
1. Описание механического привода
Двигатель 1 постоянного тока, установленный на кронштейне корпуса 2 зубчатого редуктора, присоединен муфтой 3 к входному валу-шестерне 4. Кроме того, входной вал редуктора связан зубчато-ременной передачей 5 с тахогенератором 6, закрепленным при помощи хомута на корпусе 7 механизма поворота.
Зубчатое колесо 8 редуктора закреплено на валу 9. На переднем конце вала установлен генератор волн 10 зубчатой волновой передачи, а задний конец, выполненный в виде шестерни, находится в зацеплении с зубчатым колесом 11 привода кодового датчика 12 углового положения. Для выбора люфта в передаче колесо 11 выполнено разрезным.
Жесткое колесо 13 зубчатой волновой передачи неподвижно установлено в расточке корпуса 14. Гибкое колесо 15, выполненное в виде тонкостенного стакана, установлено на шлицевой втулке выходного вала. Вал 16 с коническим зубчатым венцом вращается на подшипниках в расточке корпуса 7 и зацепляется с коническим колесом 17, установленном на шлицевой втулке на валу 18, к которому с помощью фланца крепится стол 19 с вертикальной осью вращения. На поворотном столе с помощью направляющих планок и винтов крепится рука манипулятора. Предельный угол поворота стола ограничен жесткими упорами и резиновым амортизатором.
2. Кинематическая схема механизма
3. Определение потребной мощности и подбор электродвигателя
3.1 Определение потребной мощности
Определяем расчетную мощность двигателя по формуле для :
.
Т.к. нам задана циклограмма крутящего момента на выходном валу, то рассчитываем по формуле и используем это значение в дальнейших расчетах.
Получаем, что Вт.
3.2 Выбор электродвигателя
Выбор двигателя ведем по следующим параметрам:
; принимая з0=0.85, получаем Tвх.=1.71 Н·м, nвх.=2400 об/мин.
По полученным значениям выбираем двигатель серии АПН 21/2 (из каталога электродвигателей).
Его параметры: мощность выходного вала -- 400 Вт;
число оборотов выходного вала -- 2750 об/мин;
диаметр выходного вала -- 14 мм;
длина корпуса -- 250 мм;
диаметр корпуса -- 157 мм.
4. Определение кинематических и динамических параметров механизма
4.1 Расчет волновой зубчатой передачи
Выбираем конструкцию передачи с кулачковым генератором -- двухволновую, гибкое колесо -- типа стакан. Для двухволновой передачи nщ=2 (число зон зацепления), коэффициент кратности назначаем равным единице k=1 (по рекомендациям литературы [1]).
Определяем предварительное число зубьев гибкого колеса
.
Определяем предварительное значение диаметра делительной окружности гибкого колеса
;
=92.85 мм.
Определяем предварительное значение модуля
;
=0.38 мм.
Определяем предварительное значение внутреннего диаметра гибкого колеса
;
D'=92.49 мм.
Выбираем гибкий подшипник; его наружный диаметр
;
D=97.8 мм.
Условие D?D' выполняется. Выбираем по таблице П9 ([1]) подшипник 815 (ГОСТ 23179-78), имеющий размеры D=100 мм, d=75 мм, В=15 мм. Максимальная частота вращения nmax=3000 об/мин.
Окончательное значение модуля
;
m=0.41 мм, ближайшее стандартное значение m=0.4 (из второго ряда).
Окончательное число зубьев гибкого колеса при принятых D и m
; z2=246.
Число зубьев жесткого колеса при nщ=2, k=1
; z1=248.
Передаточное отношение при окончательно принятых значениях чисел зубьев
; =-123.
Отклонение от заданного
%; =-2.5%, что допустимо.
4.2 Расчет гибкого и жесткого колеса
Выбираем материал колес
для гибкого колеса -- сталь 50ХГ твердостью НВ 320;
уВ=1280 МПа;
уТ=1080 МПа;
у-1=480 МПа;
для жесткого колеса -- сталь 50 твердостью НВ 260;
уВ=950 МПа;
уТ=765 МПа;
у-1=460 МПа.
Проверочный расчет на прочность гибкого колеса.
Коэффициент запаса по нормальным напряжениям
По рекомендациям литературы [1], принимаем еу=1, ву=0.73-- коэффициент, учитывающий состояние поверхности; h=m·[0.51·z2+3-(ha*+c*)]-0.5·D, где h-- толщина стенки гибкого колеса под зубьями. Подставляя числовые данные в формулы, рассчитываем Sу:
[Sу]=1.5…1.8; Sу>[Sу].
Коэффициент запаса по касательным напряжениям
Sф=14.8; [ Sф]=1.5…1.8; Sф>[ Sф], т.е. необходимый запас прочности обеспечен.
Рассчитываем коэффициенты смещения производящего контура
гибкого колеса -- x2=3+0.01·z2;
x2=3+0.01·246=5.46;
жесткого колеса -- x1= x2-1+Kщ·(1+5·10-5· Kщ ·z2);
x1=5.46-1+1.1·(1+5·10-5·1.1·246)=5.57.
Диаметр окружности вершин зубьев гибкого колеса [1]
da2=d2+2·(x2+KF) ·m; da2=102.7 мм;
KF -- коэффициент головки зуба гибкого колеса, принимаем по рекомендации [1] равным 0.4 при глубине захода hз=1.4.
Диаметр окружности впадин гибкого колеса
df2=d2+2·(x2-ha0*-c*)·m; df2=101.4 мм.
Диаметр окружности вершин зубьев жесткого колеса
da1=d1+2·(x1- ha0*) ·m; da1=99.2 мм.
Диаметр окружности впадин жесткого колеса не рассчитываем, так как он зависит от параметров долбяка, который будет применен при нарезании зубьев.
4.3 Расчет КПД передачи
Расчет КПД передачи ведем по формуле [1]:
Здесь принято =0.00137 (среднее значение).
Результаты расчета волновой зубчатой передачи сводим в таблицу:
|
Частота вращения ведущего вала |
nh=2400 об/мин |
|
|
Частота вращения ведомого вала |
Nвых.=20 об/мин |
|
|
Момент на ведомом валу |
Tвых.=175 Н·м |
|
|
Момент на ведущем валу |
Твх.=1.71 Н·м |
|
|
Число волн |
nщ=2 |
|
Число зубьев колес:гибкогожесткого |
z2=246z1=248 |
|
|
Передаточное отношение |
U=123 |
|
|
Модуль зацепления |
m=0.4 мм |
|
|
Тип генератора |
кулачковый |
|
|
Гибкий подшипник |
815 ГОСТ 23179-78 |
|
|
КПД редуктора |
з=0.85 |
5. Расчет валов
5.1 Выбор материала валов
Для всех валов редуктора выбрали сталь 45 твердостью НВ 200:
уВ=560 МПа;
уТ=280 МПа;
у-1=250 МПа;
ф-1=150 МПа;
шф=0;
шу=0.
5.2 Расчет выходного вала (тихоходного)
Ориентировочный расчет вала
Определяем диаметр выходного конца вала. Принимаем [ф]=25 МПа (по рекомендациям литературы [2]).
; dk=32.7 мм.
Округляем до ближайшего целого стандартного числа по ГОСТ 6636-69:
dk=35 мм.
Диаметр вала под подшипники d1=40 мм; d2=45 мм.
Учитываем, что на концах вала действует консольная нагрузка Fk, определяемая по формуле ([2]):
;
Fk1=Fk2=250·13.22=3305 Н.
Назначаем длины:
l3=50 мм; l2=100 мм; l1=75 мм.
l=225 мм.
6. Расчет подшипников
Выбираем шариковый однорядный конический подшипник лёгкой серии 7204 (ГОСТ 8338 - 75).
Работоспособность стандартных подшипников качения проверим по выражению:
Lh=
где Lh -долговечность подшипника, ч;
а23=0.7 - коэффициент, учитывающий влияние качества металла колец и тел качения, а также условий эксплуатации на долговечность подшипника [1];
С=500 Н - динамическая грузоподъемность [4];
Р - эквивалентная динамическая нагрузка ;
р=3 - показатель степени [1];
n=100 об/мин - частота вращения;
Т=35000 ч - ресурс механизма [1].
Здесь
P=(XVFr+YFa)
где Fr, Fa - радиальная и осевая нагрузки на подшипник; X, У - коэффициенты радиальной и осевой нагрузок; V=1 - коэффициент вращения (т.к. вращается внутреннее кольцо) [1]; Ку=1 - коэффициент безопасности [1]; Кф=1.05 - температурный коэффициент [1].
Определим коэффициент осевого нагружения: е= Fa/С0=0.02. Отношение Fa/ Fr=0.127. Fa/ Fr >е, поэтому коэффициенты радиальной и осевой нагрузок выбираем по таблице 16.5 [2]. Х=1, У=0. Подставляя полученные данные в формулу для расчета Lh, получаем: Р=2.03. Далее, подставляя значение Р в формулу, определяем долговечность подшипника: Lh= 2075 часов.
Список использованных источников
1. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие/ С. А. Чернавский, К. Н. Боков, И. М. Чернин и др.-- 2-е изд., перераб. и доп.-- М.: Машиностроение, 1988.-- 416 с.: ил.
2. Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие.-- 2-е изд., перераб. и доп.-- Калининград: Янтар. сказ, 2002.-- 454 с.:ил., черт.-- Б.ц.
3. Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для техн. спец. Вузов.-- 6-е изд., исп.-- М.: Высш. шк., 2000.-- 447 с.: ил.
4. Детали машин и подъемно-транспортные устройства: Учеб. пособие/ Г. Г. Назаров, Н. А. Смирнов, В. Н. Кундель и др.-- Красноярск: КИКТ, 1991.-- 103 с.: ил.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Кинематический расчет привода. Расчет закрытой зубчатой косозубой передачи. Расчет тихоходного вала привода. Расчет быстроходного вала привода. Подбор подшипников быстроходного вала. Подбор подшипников тихоходного вала. Выбор сорта масла.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 16.05.2007Выбор электродвигателя и кинематический расчёт. Проектный и проверочный расчёт закрытой цилиндрической зубчатой передачи. Схема и эпюры нагрузок тихоходного вала. Подбор и расчет подшипников качения и размеров корпуса. Описание открытой передачи.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 07.12.2012Расчет механизма передвижения тележки, выбор электродвигателя MTF-012-6. Определение кинематических и силовых характеристик привода, расчет зубчатой передачи. Подбор шпонок и муфт. Проверка подшипников на долговечность. Уточненный расчет вала приводного.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 09.06.2014Редуктор: понятие, назначение, виды. Расчет мощности и выбор электродвигателя. Кинематический и силовой анализ. Расчет валов и червячной передачи, подбор подшипников. Подбор и проверочный расчет шпоночных соединений, выходного вала, соединительной муфты.
курсовая работа [648,5 K], добавлен 14.06.2011Обоснование выбора электродвигателя для зубчатой передачи по исходным данным. Расчет геометрических параметров зубчатой передачи, конструктивных размеров и материала шестерней колеса. Проверка материала на контактную прочность. Определение диаметра вала.
контрольная работа [642,2 K], добавлен 15.12.2011Кинематический расчет привода. Расчёт цилиндрической зубчатой передачи и клиноремённой передачи. Первый этап компоновки редуктора. Расчет и подбор муфты. Проверочный расчет долговечности подшипников и тихоходного вала на выносливость. Выбор сорта масла.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 22.11.2015Кинематическая схема механизма и выбор электродвигателя. Определение мощности, крутящего момента и частоты вращения для каждого вала. Проектный и проверочный расчет конической передачи редуктора и определение диаметров валов. Выбор подшипников.
курсовая работа [365,1 K], добавлен 27.02.2009Общий коэффициент полезного действия привода. Частота вращения приводного (выходного) вала, подбор электродвигателя. Расчет тихоходной ступени – прямозубой передачи. Эскизная компоновка редуктора. Проверочный расчет подшипников качения на долговечность.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 17.02.2015Определение мощности электродвигателя и подбор электропривода. Проведение ряда проверочных и уточняющих расчетов зубчатой передачи редукторов, подшипников, плоскоременной передачи, муфты. Подбор материала шестерен и зубчатых колес. Подбор и расчет смазки.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 19.05.2011Расчет потребной мощности и выбор электродвигателя. Выбор материала и расчет допускаемых напряжений. Кинематический и силовой расчет привода. Конструктивные размеры шестерни и колеса. Расчет выходного вала на усталостную прочность и шпоночных соединений.
курсовая работа [400,9 K], добавлен 27.02.2015Кинематический расчет передачи и выбор электродвигателя. Расчет цилиндрической передачи. Ориентировочный расчет валов. Расчет основных размеров корпуса редуктора. Подбор подшипников и муфт. Выбор смазочного материала для зубчатой передачи и подшипников.
курсовая работа [4,5 M], добавлен 08.02.2010Мощность и КПД привода электродвигателя. Проектный и проверочный расчёт зубчатой передачи редуктора. Определение допускаемых напряжений. Расчет контактных напряжений, основных размеров и формы тихоходного вала. Подбор и расчет шпонок и подшипников.
курсовая работа [173,2 K], добавлен 20.12.2012Выбор оптимальной системы электропривода механизма выдвижения руки манипулятора, выбор передаточного механизма и расчет мощности электродвигателя. Моделирование режимов работы и процессов управления, разработка электрической схемы конструкции привода.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 09.01.2010Кинематическая схема основного механизма двигателя автомобиля в трех положениях, кинематический силовой расчет основного рычажного механизма. Проектирование цилиндрической эвольвентой зубчатой передачи, силовой расчет сложного зубчатого механизма.
курсовая работа [992,5 K], добавлен 18.07.2011Кинематическая схема привода. Коэффициент полезного действия редуктора. Выбор материалов и определение допускаемых напряжений. Проверка зубьев на изгибную прочность. Угловая скорость ведомого вала. Выбор электродвигателя и кинематический расчет редуктора.
курсовая работа [272,5 K], добавлен 12.12.2012Описание и принцип действия спроектированного механизма. Выбор электродвигателя. Расчёты, подтверждающие работоспособность зубчатой передачи и подшипников качения. Определение диаметров валов. Расчёт на усталостную прочность, выносливость и жёсткость.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 28.04.2014Структурное исследование механизма, его кинематическая схема. Построение планов положений механизма. Определение линейных скоростей точек. Оценка уравновешивающей силы с помощью планов сил. Масштабный коэффициент рычага. Проектирование зубчатой передачи.
курсовая работа [821,0 K], добавлен 13.01.2014Определение мощности электродвигателя, кинематический расчет привода. Проектировочный расчет цилиндрической зубчатой передачи. Проверка зубьев колес по контактным напряжениям. Эскизная компоновка редуктора. Проверка долговечности подшипников качения.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 09.07.2012Расчет зубчатых и цепных передач, закрытой цилиндрической передачи и предварительных диаметров валов привода. Подбор подшипников для выходного вала редуктора. Расчет выходного вала редуктора на прочность. Проверка прочности шпоночного соединения.
курсовая работа [185,8 K], добавлен 01.03.2009Кинематический расчет привода, который состоит из электродвигателя, ременной передачи, редуктора и муфты. Выбор материала, термической обработки, определение допускаемых контактных напряжений и напряжений изгиба. Подбор подшипников качения выходного вала.
курсовая работа [374,1 K], добавлен 22.01.2014
