домашние задачки (dz_emp_v19)

Посмотреть архив целиком

- 30 -

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции

и ордена Трудового Красного Знамени.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н. Э. БАУМАНА

Факультет: Информатики и систем управления

Кафедра: Проектирование и технология производства электронной аппаратуры (ИУ4)

______________________________________________________________________________











Домашнее задание

Расчет электромеханического привода













По курсу: Основы конструирования приборов

Студент: Чермянин П.И. ИУ4-52

(фамилия, инициалы) (индекс группы)

« »_______________ 2004


Руководитель

проекта: Пономарев В.М.

(фамилия, инициалы)

«___»_______________ 2004






Москва

2004





























Содержание


Содержание 2

1. Исходные данные 3

2. Предварительный выбор двигателя разрабатываемой конструкции 4

3. Кинематический расчет 5

3.1. Определение общего передаточного отношения 5

3.2. Определение числа ступеней и распределения общего передаточного отношения по ступеням в соответствии с заданным критерием проектирования ЭМП 5

3.3. Определение чисел зубьев колес редуктора 5

4. Силовой расчет ЭМП 7

4.1 Проверочный расчет выбранного двигателя 7

4.2. Определение модуля зацепления 8

5. Геометрический расчет кинематики ЭМП 12

6. Расчет валов и опор редуктора 13

6.1. Расчет валов 13

6.2 Расчет опор 20

7. Точностной расчет разрабатываемой кинематики 22

8. Проверочные расчеты проектируемого привода 25

8.1 Уточненный силовой расчет и проверка правильности выбора электродвигателя 25

8.2. Проверочные расчеты на прочность 27

Литература 30

















1. Исходные данные

Требуется разработать ЭМП на основе ниже приведенных данных.


Момент нагрузки

Частота вращения выходного вала

=1.25 []

=15 [об/мин]

Угловое ускорение вращения выходного вала

Момент инерции нагрузки

Температура эксплуатации

Род тока

Срок службы

(час), не менее

=5, рад/с

Iн=0.5,

Т= - 50о …+50,о С

переменный

1000 часов

Критерий расчета

Режим работы

Метод расчета, процент риска при расчете, точность

Рабочий угол поворота выходного вала, (град)

Точность отработки не хуже (угловые минуты)

минимизация массы

кратковремен-ный

максимум-минимум

20 град

15’


Разработать кинематическую схему ЭМП и рабочий чертеж зубчатого колеса. Результаты расчетов оформить в виде расчетно-пояснительной записки, включающей:

  1. Условие.

  2. Подбор двигателя.

  3. Кинематический расчет ЭМП.

А. Определение общего передаточного отношения ().

Б. Определение числа ступеней и передаточных отношений на каждой ступени из условий проектирования.

В. Определение числа зубьев колес редуктора.

  1. Силовой расчет ЭМП. Предварительная проверка правильности выбора двигателя.

  2. Выбор степени точности и вида сопряжения для зубчатых передач.*

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

  4. Геометрический расчет зубчатого колеса (по указанию преподавателя). Разработка кинематической схемы ЭМП (выполняется в виде чертежа А4 с соблюдением соотношений между геометрическими характеристиками колес и межосевых расстояний).

  5. Проверочные расчеты разработанного ЭМП.

    1. Уточненный силовой расчет и проверка правильности выбора электродвигателя.

    2. Проверочные расчеты на прочность.

А. Проверка прочности зубьев на изгибную прочность.

Б. Проверка прочности зубьев на кратковременных перегрузках.

    1. Проверочный расчет ЭМП на точность.*

  1. Разработка рабочего чертежа зубчатого колеса (по указанию преподавателя).*

  2. Анализ результатов расчета ЭМП. Возможные пути улучшения его параметров.

Примечание: пункты помеченные знакам «*» выполнять не следует.






  1. Предварительный выбор двигателя разрабатываемой конструкции


Предварительный выбор электродвигателя осуществляется, исходя из соотношениях[1]:

, где

ξ - коэффициент запаса

Выбирается согласно заданному режиму работы (кратковременный режим), ξ = 2.0


момент нагрузки на выходом валу

По условию =1.25 Нּм


частота вращения выходного вала редуктора

По условию =15 об/мин


приближенное значение КПД будущего редуктора. принимаем = 0.85



Тогда: (Вт)


По вычисленному значению мощности двигателя, заданным в условии роду тока -(переменный), режиму работы и минимальному сроку службы, выбираем двигатель

УАД-32 (асинхронный, общего назначения) со следующими техническими характеристиками:



Табл. 2.1. Паспортные данные двигателя УАД-32

Напряжение питания


220 В

Частота питающего напряжения


50 Гц

Род тока


Переменный, однофазный

Номинальная мощность

Nдвиг

5 Вт

Номинальные момент

0,017 Нּм

Пусковой момент

0,0255 Нּм

Частота вращения выходного вала

2800 об/мин

Момент инерции ротора

JP

7,5ּ10-6 кгּм2

Температура окружающей среды


-60…+85 °С

Диаметр выходного вала

Øвала

3 мм

Срок службы


3000 часов

Масса


0,56 кг







3. Кинематический расчет


3.1. Определение общего передаточного отношения


По известным значениям скоростей на входе nдвиг и выходе определяем передаточное отношение редуктора (цепи двигатель – выходной вал) по формуле:

, где

nдвиг = 2800 об/мин. (см. табл. 2.1)


Частота вращения выходного вала редуктора = 15 об/мин (из условия)

Тогда, получаем:


3.2. Определение числа ступеней и распределения общего передаточного отношения по ступеням в соответствии с заданным критерием проектирования ЭМП


По заданному в ТЗ критерию минимизации – минимизация массы – находим число ступеней редуктора и осуществляем разбивку i0 по ступеням.

Число ступеней редуктора:

, где =2.22

5

Таким образом, количество ступеней n=5

Передаточные отношения по ступеням:

2.84

Табл. 3.1. Передаточные отношения


i12

i23

i34

i45

i56

2.84

2.84

2.84

2.84

2.84


3.3. Определение чисел зубьев колес редуктора


Назначим число зубьев на всех шестернях =17

Число зубьев ведомых колес для редуктора вычисляется по формуле:


, где

k = 2, 4, 6, 8 - номер колеса.


Учитывая рекомендованный ряд [1], назначаем количества зубьев колес и шестерен:


Табл. 3.2. Числа зубьев колес редуктора


колеса

1

2

3

4

5

6

7

8

 9

 10

элементарной передачи

I

II

III

IV

V

Число зубьев

17

48

17

48

17

48

17

 48

 17

48


Так как при расчетах выбор числа зубьев осуществлялся из рекомендованного ряда, то вычисляем фактическое передаточное отношение и погрешность передаточного отношения.

, где k = 1, 3, 5, 7, 9


Табл. 3.3. Фактические значения передаточных коэффициентов


i12ф

i23ф

i34ф

i45ф

i56ф

2.82

2.82

2.82

2.82

2.82


Фактическое передаточное отношение редуктора рассчитывается по формуле:

Подставляя значения из табл. 3.3, находим i:


178


Погрешность передаточного отношения находится по формуле:

Подставляя значения, получаем:

=4.81%

Условие применимости расхождения i0 и i из практических рекомендаций: .

Так как, 4.81%10% следовательно, условие выполняется.


По результатам выполненного расчета изобразим кинематическую схему редуктора в виде эскиза без соблюдения масштаба, но таким образом, чтобы была ясна кинематическая цепь передачи движения между валами (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Кинематическая схема редуктора

4. Силовой расчет ЭМП

4.1 Проверочный расчет выбранного двигателя


Общий момент нагрузки рассчитывается по формуле:


, где


MСТ – момент нагрузки

По условию: Mст = 1.25 Нּм


MД – динамический момент нагрузки


JН – момент инерции нагрузки

По условию: Jн=0,5 кгּм2

требуемое угловое ускорение вращения выходного вала

По условию: εн=5 рад/с2.


Тогда, получаем:


[]


Крутящий момент на k-м валу (k=1…5) рассчитывается по формуле: