Курсовой 16 (курсач_расчеты)

Посмотреть архив целиком



Введение 3

Исходные данные задания 3

Назначение и принцип действия привода следящей системы 4

Предварительный расчет конструкции 6

Выбор двигателя по мощности 6

Выбор двигателя по пусковому моменту 6

Определение общего числа степеней и распределения общего передаточного отношения по ступеням 7

Силовой расчет ЭМП. Предварительная проверка правильности выбора электродвигателя 7

Расчет на прочность зубьев колес ЭМП. Выбор материалов и определение допускаемых напряжений. 8

Выбор материала 9

Определение модуля передачи 10

Геометрический расчет зубчатого колеса 11

Предварительный расчет валов 12

Расчет фрикционной муфты 13

Проверочные расчеты 15

Расчет выходного вала 15

Расчет и подбор шарикоподшипников 18

Проверка правильности выбора электродвигателя 19

Расчет редуктора на быстродействие 21

Проверочный расчет зубьев на контактную прочность 22

Выбор вида сопряжения для зубчатых передач 23

Проверочный расчет на точность 25

Список использованной литературы и стандартов 28

Документация к чертежам..………………………….……………..31

Эскизный проект………………………………………..…………...38



Введение


Следящие системы широко применяются в устройствах РЭА, ОЭП, системах автоматики, управления ЛА, для вращения радиолокационных антенн, пеленгационных призм, зеркал, для автоматической настройки и т.п.

Специфика работы привода следящей системы заключается в постоянно изменяющемся сигнале, за которым следит система. Обычно требуется высокая скорость и точность отработки сигнала. Общим требованием также является минимизация габаритов и стоимости изделия с заданными ТТХ. В дополнение к перечисленным свойствам, можно отметить требование максимального быстродействия привода и произвольное положение выходного вала в пространстве, широкий температурный диапазон, диапазон давлений и влажности, в которых должен работать привод.


Исходные данные задания


Момент нагрузки Мн

1 Н·М

Частота вращения выходного вала

1 рад/с

Угловое ускорение вращения выходного вала

0.5 рад/с2

Момент инерции нагрузки

0.25 кг·м2

Род тока

постоянный

Срок службы не менее

475 часов

Критерий расчета

Максимальное быстродействие

Взаимное расположение входного и выходного валов

соосное

Рабочий угол поворота выходного вала

±270 град


Назначение и принцип действия привода следящей системы


Электромеханический привод следящей системы состоит из следующих частей:

-Электродвигатель постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов ДПР 32-Ф1-01 крепится на верхней плате корпуса, при помощи 4-х винтов. Применение двигателя постоянного тока обусловлено тем, что они имеют значительно большую зону линейности, чем двигатели переменного тока, что позволяет упростить процесс расчёта и проектирования системы автоматического управления, частью которой является привод, а также повысить его диапазон работы в линейном режиме.

-Потенциометр СП3-10бМ, служит для измерения угла поворота выходного вала и подаче его значения в систему управления. Установлен на верхней плате корпуса.

-Разъём РС-19, обеспечивающий электрическую связь привода с источником питания и системой управления.

-Плата микропереключателей, которые отключают двигатель при предельном повороте выходного вала (входит в состав платы редуктора).

- Редуктор состоит из четырёх ступеней, передаточное отношение которого равно 942. В конструкции используют трехплатный корпус который состоит из параллельных плат, скрепленных четырьмя стойками (плата редуктора изготовлена из листового материала 4 мм ГОСТ 21631-76 Д16 ГОСТ 4784-97). На платах закреплены обоймы с шарикоподшипниками. . Корпус служит для установки и скрепления подвижных и неподвижных узлов механизма. Он защищает детали и узлы механизма от вредных внешних воздействий, создает удобство и безопасность эксплуатации, условия для точной и надежной работы механизмов

Осевой натяг шарикоподшипников обеспечивается выбором соответствующих размеров валиков, а появляющиеся при сборке зазоры между платами и фланцами обоймы заполняют прокладками ,чтобы избежать перекосов обойм . На верхней плате корпуса крепятся электродвигатель, разъем, потенциометр, микропереключатели


Фрикционная предохранительная муфта, входящая в состав редуктора предназначена для предохранения привода от перегрузок по выходному моменту. При перегрузках колесо на выходном валу проворачивается относительно полумуфт, что предохраняет двигатель от перегрева и выхода из строя.

Механический ограничитель, также входящий в состав редуктора служит для предотвращения поворота вала на предельные углы при поломке микропереключателей или при отказе электрической части управления (предельный угол поворота выходного вала 270).


Принцип действия привода следящей системы основан на увеличении крутящего момента на выходном валу, относительно момента на валу двигателя, посредством преобразования его в редукторе за счёт уменьшения скорости вращения. Вращение от вала двигателя с помощью четырехступенчатого редуктора передается на выходной вал, на котором крепится объект управления. В качестве сигнала обратной связи для системы управления по выходному углу поворота привода используется сигнал с потенциометра, а так же сигналы с двух микропереключателей, которые отслеживают поворот выходного вала на предельные углы.




Предварительный расчет конструкции


Выбор двигателя по мощности


Pдв – паспортное значение номинальной мощности двигателя, [Вт]

(Pдв)p – расчетное значение мощности двигателя, [Вт]

ξ = 1.1 – коэффициент запаса [2, стр.10] для того, чтобы учесть необходимость преодоления динамической нагрузки в период разгона.

КПД цепи двигатель–нагрузка [2, стр.9]

Вт

Вт

Исходя из полученных условий, выбираем двигатель серии ДПР.


Проверим, подходит ли двигатель ДПР 32-Н1-01:


Паспортные данные ДПР 32-Н1-01:

U = 27 B - рабочее напряжение

- номинальная мощность

nном = 9000 мин-1 - выходная частота вращения

Mном = 2 Н*мм – номинальный момент

Mп = 13 Н*мм – пусковой момент

Jp = 2*10-7 кг*м2 - момент инерции ротора

L = 500 часов – время работы

диапазон рабочих температур: -60..+85 °С [2, стр104]


Поскольку 1.885>1.375, то условие верно.

Значит, двигатель подходит.

Выбор двигателя по пусковому моменту


общее передаточное отношение редуктора


Приведенный динамический момент нагрузки к валу двигателя.

H·м, где

Kм=0.4 – коэффициент, учитывающий инерционность собственного зубчатого

механизма двигателя. [2, стр.29]

H·мм


Приведенный статический момент нагрузки к валу двигателя.

H·мм


13>0.264+1.326=1.59

Выбранный двигатель подходит.


Определение общего числа степеней и распределения общего передаточного отношения по ступеням


Примем, что ЭМП прямозубые цилиндрические колеса, т.к. они проще в изготовлении, дешёвые, высокое КПД и по условию малые нагрузки.


Возьмем n=4.

Примем, что передаточное отношение от ступени к ступени не меняется, тогда:


iIV-V= iIII-IV= iII-III = iI-II =

Силовой расчет ЭМП. Предварительная проверка правильности выбора электродвигателя


- момент на выходном валу, [Н м]

- момент нагрузки, [Н м]

- момент инерции нагрузки, []

- угловое ускорение вращения выходного вала, []

КПД подшипников шариковых радиальных однорядных т.к. они самые дешевые и осевых нагрузок практически нет [2, стр.28]

КПД цилиндрической передачи [2, стр.28]

H·мм

H·мм

H·мм

H·мм


Динамический момент нагрузки на i-м валу.

[2, 27с.]

-момент нагрузки i-го выходного звена.

-угловое ускорение вала i-го выходного звена.

[2, 28с.]


Получаем , следовательно выбранный двигатель подходит.


Расчет на прочность зубьев колес ЭМП. Выбор материалов и определение допускаемых напряжений.

Модуль m зацепления:

mKМ