- •Введение в мехатронику Под редакцией а.А. Радионова
- •Оглавление
- •Предисловие
- •Введение
- •В.1. Понятие “мехатроника”
- •В.2. Структура и принципы интеграции мехатронных систем
- •В.3. Задачи и структура учебного плана подготовки инженеров по специальности 220401 - Мехатроника
- •Контрольные вопросы
- •Глава 1. Электропривод мехатронных устройств
- •1.1. Основные понятия и законы электротехники
- •1.2. Устройство, принцип действия и характеристики электрических двигателей
- •1.2.1. Классификация электродвигателей
- •1.2.2. Двигатель постоянного тока
- •1.2.3. Асинхронный двигатель переменного тока
- •1.2.4. Синхронный двигатель
- •1.2.5. Обратимость электрических машин углового движения
- •1.2.6. Линейный электродвигатель
- •1.3. Силовые преобразователи электрической энергии
- •1.3.1. Преобразователи переменного тока в постоянный
- •1.3.2. Преобразователи переменного тока
- •1.3.2.1. Преобразователи частоты с непосредственной связью
- •1.3.2.2. Преобразователи частоты со звеном постоянного тока
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2. Гидропривод мехатронных устройств
- •2.1. Основные понятия и законы гидравлики
- •2.2. Устройство, принцип действия и характеристики гидравлических двигателей
- •2.2.1. Классификация гидравлических двигателей
- •2.2.2. Гидроцилиндры
- •2.2.3. Поворотные гидроцилиндры
- •2.2.4. Гидромоторы
- •2.3. Гидроаппараты
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Преобразователи движения
- •3.1. Назначение и классификация преобразователей движения
- •3.2. Зубчатые передачи
- •3.3. Червячная передача
- •3.4. Передачи с гибкой связью
- •3.4.1 Ременные передачи
- •3.4.2 Цепная передача
- •3.4.3. Тросовая передача
- •3.5. Передача винт-гайка
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4. Управление мехатронными модулями и системами
- •4.1. Иерархия систем управления
- •4.2. Системы управления исполнительного уровня
- •4.3. Интеллектуальные системы управления на основе нейронных сетей
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Введение в мехатронику
- •455000, Г. Магнитогорск, пр. Ленина, 38
3.4.3. Тросовая передача
Втросовой передаче преобразование вращательного движения в поступательное и наоборот между звеньями (ведущим1 и ведомым 2) осуществляют при помощи троса 3 (рис. 3.10). Тросы изготавливают из стальной проволоки (обычно оцинкованной).
При работе тросовой передачи отдельные проволоки троса подвергаются растяжению, изгибу, кручению и смятию. Из условия ограничения напряжения изгиба в тросе минимальный диаметр шкивов находят по условию
, (3.19)
где – диаметр троса, мм;– коэффициент, зависящий от режима работы передачи (при спокойной нагрузке, при умеренной динамической нагрузке, при резко динамической нагрузке).
Передаточное соотношение тросовой передачи составляет
, , (3.20)
где – угловая скорость вращения ведущего шкива,с-1; – линейная скорость поступательно перемещающегося звена,м/с.
3.5. Передача винт-гайка
Передачи винт-гайка предназначены для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот. В таких передачах используются пары винт-гайка скольжения (рис. 3.11, а) и винт-гайка качения (рис. 3.11, б). Основными элементами передачи являются: винт 1 и гайка 2.
В паре скольжения для повышения к.п.д. уменьшением потерь на трение между этими элементами помещаются стальные шарики 3. При вращении винта (гайки) шарики благодаря трению перекатываются по винтовым поверхностям винта и гайки и передают вращение от винта к гайке, или от гайки к винту. Скорость перемещения шариков отличается от скорости винта и гайки, поэтому с целью обеспечения непрерывной циркуляции шариков концы рабочей части резьбы соединяют возвратным каналом.
Передаточное соотношение передачи винт-гайка определится как, м-1:
, , (3.21)
откуда линейную скорость винта (гайки) можно рассчитать по зависимости
, (3.22)
где р – шаг резьбы, мм; к – число заходов резьбы.
В промышленно изготавливаемых передачах винт-гайка передаточное число составляет 300…2000.
К.п.д. передачи винт-гайка качения составляет 0,85…0,95, а винт-гайка скольжения – 0,25…0,6.
Достоинством передачи является высокая точность перемещений, малая металлоемкость. Недостатком – низкий к.п.д. в передачах скольжения и сложность изготовления передач качения.
Контрольные вопросы
1. Сформулируйте определение для преобразователей движения. Какие механические передачи преобразователей движения Вы знаете? Назовите основные характеристики механических передач.
2. Вспомните основные достоинства и недостатки всех известных Вам механических передач.
3. Перечислите основные виды зубчатых передач. Поясните принцип действия планетарной передачи.
4. В чем заключается эффект самостопорения червячной передачи?
Глава 4. Управление мехатронными модулями и системами
Особенностью современного этапа развития мехатронных систем является интеллектуализация процессов управления их функциональными движениями. Техническая реализация интеллектуальных мехатронных модулей стала сегодня возможной благодаря бурному развитию в последние десятилетия микропроцессорных объектно-ориентированных систем. Многонаправленность задач, решаемых системами управления, диктует необходимость реализации иерархических структур.