Проектирование механической системы промышленного робота манипулятора (123856)

Посмотреть архив целиком

Факультет экономики и управления в машиностроении.


Кафедра инженерных наук и технологий.




Курсовая работа.


Тема: Проектирование механической системы промышленного робота манипулятора


















Санкт - Петербург

2007 год.


Содержание


Введение

1) Часть №1: Проектный расчет вала редуктора

2) Часть №2: Конструирование вала

3) Часть №3: Приложения

Приложение №1

Приложение №2

Приложение №3

Приложение №4

Список литературы



Введение


Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата, и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепные или ременные передачи.

Назначение редуктора - понижение угловой скорости и соответствен но повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называют ускорителями или мультипликаторами. Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке и передаточному числу без указания конкретного назначения.

Редукторы классифицируют по следующим признакам: типу передачи, (зубчатые, червячные или зубчато-червячные), числу ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые), типу зубчатых колес (цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические), относительному расположению валов редуктора в пространстве (горизонтальные, вертикальные), особенностями кинематической схемы (развернутая, соосная, с раздвоенной ступенью).

Возможности получения больших передаточных чисел при малых габаритах обеспечивают планетарные и волновые редукторы.

Сборку редуктора производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов: на ведущий вал насаживают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают удерживающие кольца и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле.

Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтоф; затягивают болты, крепящие крышку корпуса.

Таким образом мы видим, что одной из важнейших составляющих редуктора является вал. В этой курсовой работе нам как раз предстоит спроектировать и сконструировать вал редуктора.

Предварительная конструктивная проработка вала и подшипниковых узлов выполняется на стадии эскизного проекта редуктора. Окончательное конструктивное исполнение этих узлов определяется по результатам расчета вала и подшипников по критериям их работоспособности. При известных нагрузках на вал эти расчеты можно произвести, составив расчетную схему вала.

Рассчитаем необходимый нам вал в соответствии с требованиями, изложенными в задании к курсовой работе.



Часть №1: Проектный расчет вала редуктора


Ft = 2200H Ft – окружная сила

Fa = 770 H Fa – осевая сила

Fr = 836 H Fr – радиальное усилие

l = 0,16 м

D = 0,11 м


I. Силу Fa и Ft переносим к центру тяжести вала




Момент Ма вызывает изгиб в вертикальной плоскости XOY.

Сила Fa вызывает растяжение, и в расчетах мы ее учитывать не будем.



Момент Mt вызывает кручение вала относительно оси OX.

II. Изобразим пространственную схему вала

Схема представляет собой балку, лежащую на двух опорах.



Внешние силы лежат в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, поэтому составляющие реакции определим в тех же плоскостях, а затем подсчитаем результирующие реакции.

А) Чертим расчетную схему в вертикальной плоскости XOY и определяем составляющие реакции.




Ray → ∑Mв = 0

Ray ∙ 2l + FrlMa =0

Rву → ∑Mа = 0

Rвy ∙ 2l – Fr ∙ l – Ma =0

Проверка: Y = 0

RayFr + Rву = 0

285,66H – 836H + 550,34H = 0H =>Решение верно!


Б) Чертим схему вала в горизонтальной плоскости XOZ и определим составляющие реакции в этой плоскости.



Raz ∙2l + Ft ∙l = 0

Rвz → ∑Mа = 0

Rвz ∙2l – Ft ∙l = 0

Проверка: Z = 0

RazFt + Rвz = 0

1100H – 2200H + 1100H = 0H =>Решение верно!


В) Определим суммарную радиальную реакцию в опорах.



III. Строим эпюру изгибающих моментов

А) В вертикальной плоскости XOY.

1-й участок 0 ≤ X1 ≤ 0,16 м


Mz = RayX1


При X1 = 0 м Mz1 = 0 H ∙м

При X1 = 0,16 м Mz1 = 45,71 H ∙м

2-й участок 0 ≤ X2 ≤ 0,16 м


Mz = RвyX2


При X2 = 0 м Mz2 = 0 H ∙м

При X2 = 0,16 м Mz2 = 88,06 H ∙м

Б) В горизонтальной плоскости XOZ.

1-й участок 0 ≤ X1 ≤ 0,16 м


My = RazX1


При X1 = 0 м My1 = 0 H ∙м

При X1 = 0,16 м My1 = 176 H ∙м

2-й участок 0 ≤ X2 ≤ 0,16 м


My = RвzX2


При X2 = 0 м My2 = 0 H ∙м

При X2 = 0,16 м My2 = 176 H ∙м


A)



Б)


IV. Определение суммарных изгибающих моментов в сечении С

- Слева:



- Справа:





V. Строим эпюру Мкр. Мкр = -121 Н*м

VI. Используя III и IV теории прочности, определяем эквивалентные (приведенные) моменты характерных сечений



VII. Определим опасное сечение и выпишем величину моментов в этом сечении

Опасное сечение в точке С.


Мизг = 196,8 Н ∙м

Мкр = 121 Н ∙м


VIII. Вычисляем диаметр вала d

[σ] = 70 МПа


σmax = ≤ [σ]


28 мм округляем до 30 мм.

Из таблицы нормальных линейных размеров выбираем d = 30 мм.

Ориентировочное значение диаметра вала редуктора определено из полного проектного расчета вала на статическую прочность с учетом работы вала на изгиб и кручение. d = 30 мм принимаем в качестве выходного диаметра вала.


Часть №2: Конструирование вала


При конструировании вала необходимо выполнять следующие основные требования:

Конструкция вала должна обеспечивать его легкое изготовление.

Необходимо обеспечить простоту сборки и разборки деталей, сидящих на валу. Необходимо помнить, что многие элементы и размеры являются стандартными и по возможности должны быть выбраны из ряда нормальных линейных размеров ГОСТ 6636-69 (Приложение 1).

I. Подбор подшипника для вала

В качестве опор валов используют подшипники – устройства, предназначенные для направления относительного движения вала, а так же для передачи нагрузок на корпус машины.

В современном машиностроении подшипники качения являются основными видами опор валов. Подшипники качения представляют собой наружные и внутренние кольца, с расположенными между ними телами качения (шарики и ролики).

Для предотвращения соприкосновения тел качения их отделяют друг от друга сепаратором.

Самый распространенный в машиностроении подшипник – шариковый радиальный однорядный подшипник ГОСТ 8338 – 78 (Приложение 2).

Диаметр вала под подшипник качения применяется на 5 - 8 мм больше чем dвала.


d вала под подшипник = 30 мм + 5 мм = 35 мм


d вала под подшипник должен заканчиваться на 0 или 5 и должен быть целым числом.

По ГОСТ 8338-78 выбираем подшипник №207:


d = 35 мм

D = 72 мм

B = 17 мм

r = 2 мм


II. Определение d вала под колесо


d вала под колесо = dподшип +3r = 35 мм + 2 мм ∙3 = 41 мм


r – радиус фаски, применяемый при выборе подшипника.

Полученное значение округляем до ближайшего стандартного нормального значения.


d вала под колесо = 42 мм

Dколесаd вала под колесо

(110 мм ≥ 42 мм + 9 мм) => колесо надевается на вал и изготовляется отдельно.


III. Определение диаметра буртика вала

Буртик – участок вала (утолщение), который служит для ограничений перемещений колеса вдоль оси вала.


dбуртикаd вала под колесо + 8мм => dбуртика 50мм.


Полученное значение округляем до ближайшего стандартного нормального значения. => dбуртика = 50мм.

IV. Подбор шпонки

Для передачи крутящего момента от вала до ступицы колеса и фиксации детали на валу используется шпоночное соединение. Основная деталь соединения – шпонка, устанавливается в паз вала и соединяемой детали.

Размеры шпонок стандартизованы. Наиболее часто применяемые шпонки – призматические шпонки ГОСТ 22360-78 (Приложение №3). Размеры стандартной призматической шпонки (в, h, l) выбирают в зависимости от диаметра вала под колесо и длины ступицы под колесо.


l ступицы = (0,8мм…1,5мм) от диаметра вала под колесо

l шпонки = l ступицы – (5мм…10мм)

в = 12мм

h = 8 мм

t1 = 5мм (паз вала)

l ступицы = 0,8 ∙ d вала под колесо = 0,8 ∙ 42мм = 33,6мм ≈ 34мм

l шпонки = 34мм ∙ (5мм…10мм)= от 24мм до 29мм

Выбираем l шпонки =28мм

l шпонки рабочая = l шпонки – в = 28мм – 12мм = 16мм


При действии на вал крутящего момента на шпонку действует напряжение смятия. После выбора размеров шпонки необходим проверочный расчет шпоночного соединения на прочность по напряжению смятия (сжатие в зоне контакта).


Случайные файлы

Файл
100341.rtf
Scifiya.doc
92597.rtf
30072-1.rtf
61077.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.