- •1. Описание работы механизма. Проектируемый механизм предназначен для изменения положения плеча робота. Конструктивно он состоит из трёх основных составляющих:
- •2. Предварительный выбор двигателя
- •2.1. Расчет требуемой мощности двигателя.
- •2.2. Выбор двигателя.
- •3. Расчет редуктора
- •3.1.Кинематический расчёт
- •3.2.Расчёт геометрических размеров
- •3.3. Расчет шарико - винтовой передачи
- •4. Проверочный расчет требуемой мощности двигателя
- •5. Предварительный расчет валов
- •6.Расчет момента инерции редуктора
- •7. Расчет мертвого хода
- •8. Подбор и расчет подшипников выходного вала
- •9. Обоснование применяемых материалов и типа смазки
- •Литература
1. Описание работы механизма. Проектируемый механизм предназначен для изменения положения плеча робота. Конструктивно он состоит из трёх основных составляющих:
а) источника энергии (электродвигатель);
б) редуктора;
в) шариковинтовой передачи.
В качестве источника энергии использован электродвигатель МП-261 (1). Соединение вала электродвигателя с валом редуктора осуществляется с помощью соединительной муфты (2). Полумуфты крепятся на входном валу редуктора (II) и валу электродвигателя (I).
Редуктор представляет собой одну коническую передачу (3,4), заключённую в корпусе. Редуктор предназначен для передачи крутящего момента от электродвигателя с изменением направления, частоты вращения и крутящего момента выходному валу (IV), который соединен с шариковинтовой передачей.
Редуктор конструктивно состоит из пары зубчатых колёс, насаженных на валы и заключенных в корпусе. Опорами валов в корпусе редуктора служат подшипники качения.
Исходные данные
Мощность, снимаемая с выходного вала III, Р=5Вт.
Скорость вращения вала III, n=450 об/мин.
Срок службы, L =12000часов.
Производство единичное
Рис. 1.1. Кинематическая схема привода.
1 - электродвигатель; 2 - соединительная муфта; 3,4 - Коническая передача; 5 - шарико - винтовая передача; I-II. Валы; III. Вал-винт; IV. Палец для соединения с рукой робота.
2. Предварительный выбор двигателя
2.1. Расчет требуемой мощности двигателя.
Требуемая мощность электродвигателя определяется по формуле [1, с.11 ]:
, (2.1)
где – коэффициент запаса мощности. При расчете мощности двигателя необходимо учитывать режим работы механизма в составе промышленного робота, для которого характерны частые пуски, реверсы, остановки. Поэтому нужно обеспечить запас мощности в 1,2-2,5 раза [1, с.11 ]. Принимаем = 1,2;
η- коэффициент полезного действия механизма. Так как механизм еще не спроектирован и не известен его действительный КПД, то примем предварительно 1=0,99 – КПД пары подшипников [6, c. 5],2=0,98 - предварительный КПД муфты, 3=0,98 - предварительный КПД зубчатой конической пары=0,85- предварительный КПД шарико - винтовой передачи.
Рассчитаем общий КПД привода. Расчёт производится по формуле [1, с. 328]:
, (1.2)
Pвв – мощность снимаемая с выходного вала редуктора. По заданию P3=9Вт.
.
2.2. Выбор двигателя.
Зная требуемую мощность =6,5 Вт, выбираем электродвигатель УЛ-042 с частотой вращенияnдв = 2700 об/мин и номинальной мощностью Рном=10Вт [1].
3. Расчет редуктора
3.1.Кинематический расчёт
Определяем передаточное число механизма [2, с. 43]:
u=nдв /nрм , (3.1)
где nрм – заданная частота вращения приводного вала рабочего механизма, nрм =350 об/мин;
Принимаем значение передаточного числа для редуктора согласно ГОСТ 12289-76 u=5. [6 с.49]
Расчёт вращения валов производим по следующим формулам:
- частота вращения вала
(3.2)
- угловая скорость вращения вала:
(3.3)
- мощность, передаваемая валом
Рi+1=, (3.4)
где - коэффициент полезного действия передачи.
В нашем случае 1=0,99 – КПД пары подшипников [6, c. 5], 3=0,98 - предварительный КПД зубчатой конической пары=0,85- предварительный КПД шарико - винтовой передачи.
Р3 = Р4 =
- крутящий момент передаваемый валом
Тi=Рi/(3.5)
Т1=10/282,6=0,035Нм Т3=9,4/56,52=0,166Нм
Полученные данные сводим в таблицу 1.
Таблица 1. Параметры вращения валов привода
Вал1 |
n1==nдв=2700об/м |
Р1=Р2= =Рдв=10Вт |
Т1=Т2= =Тдв= =0,035Нм | |
Вал3 |
n3=540об/мин. |
Р3=9,4Вт |
Т3=0,166Нм |
Находим частоту вращения n валов привода, об/мин[2, табл. 2.4.]:
nдв = n1= n2 = 2700 об/мин
n3 = n2 / u =2700/5= 540об/мин
Находим угловые скорости ω на валах привода [2, табл. 2.4.]:
ωдв = ω1 = ω2 =2π*nдв/30=3,14*2700/30= 282,6 с-1,
ω3 = ω2 / u1 =282,6/5=56,52с-1.