Проектирование конструкции исполнительного механизма прибора приборного комплекса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание

Произвести расчёт элементов и параметров конструкции исполнительного механизма прибора приборного комплекса ЛА с учётом указанных в задании схемных особенностей.

Тип механизма: исполнительный механизм.

Схемные особенности конструкции: рядная.

Параметры механизма:

1. Момент нагрузки:

М_н = 40 Н_*см;

2. Скорость вращения выходного вала:

n_вых = 20 ^об/_мин;

3. Точность воспроизведения угла:

[Дц] ? 30.



Содержание

Введение

Выбор двигателя

Расчёт мощности на выходе

Расчёт мощности двигателя

Разработка кинематической схемы

Подбор числа зубьев

Ошибка по скорости

Уточнение мощности двигателя

Расчёт крутящего момента на каждом колесе

Расчёт модулей на выкрашивание и изгиб

Расчёт геометрических размеров

Расчёт геометрических размеров колёс

Расчёт ширины зуба

Расчёт высоты головки и ножки зуба

Расчёт длины валов

Расчёт сил, действующих на V вал в вертикальной плоскости

Расчёт сил, действующих на V вал в горизонтальной плоскости

Расчёт сил, действующих на IV вал в вертикальной плоскости

Расчёт сил, действующих на IV вал в горизонтальной плоскости

Расчёт диаметра валов

Выбор опор, расчёт долговечности. Конструирование

Выбор подшипников

Расчёт долговечности

Расчёт элементов крепления

Заключение

Список использованных источников

Приложение АСборочный чертёж

прибор конструкция кинематический вал

Введение

Зубчатая передача, передача с использованием зубчатого зацепления. Один из старейших способов передачи вращения между валами, широко применяемый и в настоящее время, особенно в тех случаях, когда требуются постоянные отношения частот вращения. Зубчатые колеса обычно изготавливают нарезанием зубьев в дисковых заготовках.

Для плавной работы и эффективной передачи энергии вращения посредством зубчатого зацепления необходимо, чтобы зубья имели особую форму. Такая форма зубьев, называемая эвольвентной, в настоящее время применяется почти на всех зубчатых колёсах. Эвольвента -кривая, которую прочертит карандаш на конце туго натянутой нити, сматываемой с неподвижного кругового цилиндра.

Зубчатые колёса обычно изготавливают из стали, но применяются и другие материалы - чугун, латунь, алюминий, пластмассы. Стальные зубчатые колеса для повышения долговечности подвергают поверхностному упрочнению путём науглероживания и термообработки. Такая обработка обязательна для всех ответственных зубчатых передач, в частности автомобильных передач и дифференциалов. Зацепление зубчатых колёс может быть цилиндрическим, коническим и гипоидным - когда оси зубчатых колёс, входящих в зацепление друг с другом, параллельны, пересекаются или скрещиваются соответственно.



Выбор двигателя

Расчет мощности на выходе

Мощность на выходе рассчитывается по формуле:

- заданный крутящий момент;

- заданное число оборотов.

Расчет мощности двигателя

Коэффициент полезного действия механизма . Требуемая мощность двигателя рассчитывается по формуле:

- расчётная мощность двигателя.

Из расчётной мощности двигателя и исходных данных выбран двигатель УАД-74.

Таблица 1

Основные параметры двигателя

Наименование	УАД-74	4,а
Мощность	30	Вт
Частота вращения	1280	об/мин
Номинальный момент	22,8	H*см
Момент инерции якоря	0,79	кг*см2
Пусковой момент	34	H*см
Внешний диаметр D	75	мм
Габаритная длина L	115	мм
Диаметр вала d	6	мм
Длина вала l	30	мм

Рисунок 1 Схема двигателя

Разработка кинематической схемы

Передаточное отношение ступеней схемы рассчитывается по формуле:

Рисунок 2 Кинематическая схема редуктора

Подбор числа зубьев

Передаточное отношение ступени рассчитывается по формуле:

- число зубьев колеса;

- число зубьев шестерни.

Ошибка по скорости

Расчётное число оборотов рассчитывается по формуле:

- заданное число оборотов двигателя.

Ошибка по скорости:

- заданное число оборотов редуктора

Уточнение мощности двигателя

Расчётный коэффициент полезного действия механизма:

- КПД зубчатой передачи

- КПД

- КПД

Уточнённая мощность двигателя:

Расчет крутящего момента на каждом колесе

Крутящий момент на колесе рассчитывается по формуле:

- КПД ступени

Расчет модулей на выкрашивание и изгиб

Расчётный крутящий момент на колесе:

- заданный крутящий момент на колесе;

- коэффициент концентрации нагрузки;

- коэффициент динамической нагрузки;

- коэффициент режима работы.

Относительная толщина колеса .

Характеристики упругости и прочности:

Модуль на выкрашивание рассчитывается по формуле:

Коэффициент формы зуба для колеса

Коэффициент формы зуба для шестерни

Коэффициент упругости материала

Расчёт модуля на изгиб выполняют для элемента, произведение прочности и коэффициента формы зуба больше.

Следовательно, расчёт модуля на изгиб производится для колеса по формуле:

ИзГОСТ выбран модуль больший, чем рассчитанные модули на выкрашивание и изгиб m = 0,4 мм.

Расчет геометрических размеров

Расчет геометрических размеров колес

Диаметр делительной окружности , диаметр выступов и диаметр впадин рассчитываются по формулам:

Расчет ширины зуба

Расчёт ширины зуба выполняется по формуле:

Расчет высоты головки и ножки зуба

Коэффициент высоты головки зуба . Высота головки зуба:

Коэффициент высоты ножки зуба. Высота ножки зуба:

Расчет длины валов

Зазор между стенкой корпуса и колесом

Ширина ступицы

Ширина подшипника

Длина валов рассчитывается по формуле:

Рисунок 3 Кинематическая схема редуктора

Расчет сил, действующих на V вал в вертикальной плоскости

Рисунок 4 Силы, действующие в колёсах

Угол зацепления

- окружная сила на шестерне

- распорная сила на шестерне

- момент силы на шестерне

- диаметр шестерни

- сила на опоре А в вертикальной плоскости

- сила на опоре В в вертикальной плоскости

- сила на опоре А в горизонтальной плоскости

- сила на опоре В в горизонтальной плоскости

- момент силы на опоре А

- момент силы на опоре В

Расстояние от стенки корпуса до колеса

Расстояние от колеса до стенки корпуса

Расчёт сил в опорах:

Проверка правильности выбора направления сил:

Расчёт сил, действующих на участке вала

При

При

Расчёт сил, действующих на участке вала

При

При

Расчет сил, действующих на V вал в горизонтальной плоскости

Расчёт сил в опорах:

Проверка правильности выбора направления сил:

Расчёт сил, действующих на участке вала

При

При

Расчёт сил, действующих на участке вала

При

При

Рисунок 5 Эпюр моментов сил в вертикальной плоскости

Рисунок 6 Эпюр моментов сил в горизонтальной плоскости

Расчет сил, действующих на IV вал в вертикальной плоскости

- окружная сила на шестерне

- распорная сила на шестерне

- момент силы на шестерне

- окружная сила на колесе

- распорная сила на колесе

- момент силы на колесе

Расстояние от стенки корпуса до колеса

Расстояние между колёсами

Расстояние от колеса до стенки корпуса

Расчёт сил в опорах:

Проверка правильности выбора направления сил:

Расчёт сил, действующих на участке вала :

При

При

Расчёт сил, действующих на участке вала:

При

При

Расчёт сил, действующих на участке вала:

При

При

Расчет сил, действующих на IV вал в горизонтальной плоскости

Расчёт сил в опорах:

Проверка правильности выбора направления сил:

Расчёт сил, действующих на участке вала :

При

При

Расчёт сил, действующих на участке вала:

При

При

Расчёт сил, действующих на участке вала:

При

При

Рисунок 5 Эпюр моментов сил в вертикальной плоскости

Рисунок 6 Эпюр моментов сил в горизонтальной плоскости

Расчет диаметра валов

Предел прочности для стали

Изгибающий момент на вале рассчитывается по формуле:

Приведённый изгибающий момент на вале рассчитывается по формуле:

Диаметр вала рассчитывается по формуле:

Приведённый диаметр вала рассчитывается по формуле:

ИзГОСТиз рядов нормальных линейных размеров выбран диаметр вала больший, чем рассчитанный d_в =5 мм.



Выбор опор, расчет долговечности. Конструирование

Выбор подшипников

Диаметр цапфы рассчитывается по формуле:

Осевая сила

Расчёт суммарных сил в опорах:

Распорная силавыбираетсябольшей из сил, действующих в опорах.

,следовательно, угол контакта подшипника .

Из таблицы подшипников выбран радиальный однорядный шарикоподшипник, типоразмер 1000093.

Таблица 2

Основные параметры подшипника

Условное обозначение	1000093
d	3	мм
D	8	мм
B	3	мм
Грузоподъёмность C	440	Н
Грузоподъёмность C0	200	H

Рисунок 7 Схема подшипника

Расчет долговечности

Коэффициент динамической нагрузки.

Коэффициент температуры.

Коэффициенты приведения окружной и распорной сил .

Коэффициент при вращении внутреннего кольца .

Эквивалентная нагрузка рассчитывается по формуле:

Долговечность подшипника в часах рассчитывается по формуле:



Расчет элементов крепления

Допускаемое напряжение на срез

Диаметр штифта рассчитывается из условия прочности на срез:

- диаметр штифта

ИзГОСТ выбран диаметр штифта.



Заключение

В соответствии с заданием курсового проекта был разработан исполнительный механизм. Данный механизм предназначен для понижения числа оборотов двигателя и передачи крутящего момента.

В ходе проектирования были выполнены кинематический расчёт с выбором электродвигателя, расчёт зубчатых передач. После выполнения компоновочных чертежей были выполнены проверочные расчёты подшипников, вала, штифтов.



Список использованных источников

1. Проектирование механизмов приборов: методические указания / Лукичёва Л.С., Явленский К.Н., Чаадаева Е.Е., Миронович В.П. СПб: ГУАП, 1998.

2. Расчёт и проектирование механизмов приборов: Учебное пособие / Сивоконенко И. М., Явленский К.Н., Ленинград: ЛИАП, 1981.

Размещено на Allbest.ru

...