Оглавление

1. Введение 3

2. Описание и обоснование выбранной конструкции 3

3. Предварительный выбор двигателя привода разрабатываемой конструкции 3

Предварительный выбор двигателя начинается с расчета мощности, необходимой для перемещения нагрузки на выходном валу по заданному закону. 3

Согласно [1] номинальную мощность двигателя определяется по формуле: 3

4

где - номинальная расчетная мощность двигателя, 4

- КПД редуктора, из ТЗ 4

5

Согласно ТЗ при выборе двигателя, считаем что мощность равна 5

4. Кинематический расчёт проектируемой конструкции 6

5. Силовой расчёт 7

а) Проверочный расчёт выбранного двигателя по заданной нагрузке. 7

Расчет суммарного момента нагрузки без учета инерционности редуктора, согласно [1]: 7

б) Определение модуля зацепления. 8

в) Проверочный расчёт зубьев на прочность. 9

6. Геометрический расчёт проектируемой конструкции. 10

7. Расчёт валов и опор редуктора. 11

а) Расчёт валов. 11

б) Расчёт опор. 15

8. Точностной расчёт разрабатываемой кинематики. 17

б) Расчёт люфтовыбирающего колеса. 20

9. Проверочные расчёты проектируемого привода. 21

10. Расчёт предохранительной муфты. 23

11. Расчет штифтов 25

1. Введение

Следящий привод возвратно-поступательного движения широко используется в оптико-механических приборах и устройствах, механических устройствах РЭА и ЭВМ, робототехнике и других устройствах. Применение шагового двигателя в следящем приводе позволяет включать этот привод непосредственно в контур управления общей управляющей ЭВМ и делает ненужным сигнал обратной связи. Эти достоинства являются иногда весьма важными.

2. Описание и обоснование выбранной конструкции

Согласно техническому заданию необходимо разработать конструкцию следящего привода возвратно-поступательного движения. В конструкции необходимо наличие узла двигателя. Рекомендуется использовать шаговые двигатели серии ДШ. Конструкция исполнительного привода состоит из следующих элементов: двигатель (А); выходной вал двигателя (Б); редуктор ( ); предохра­ни­тель­ная муфта на валу (Д); выходной вал редуктора/вал нагрузки (Г).

Вращающий момент от двигателя (А) поступает на вал двигателя (Б). Вал двигателя передает момент на ступени редуктора . С последней ступени движение передается на выходной вал редуктора Г. Согласно условиям ТЗ в конструкции исполнительного привода на предпоследней ступени редуктора присутствует предохранительная шариковая муфта, рассчитанная на передачу момента не более чем .

3. Предварительный выбор двигателя привода разрабатываемой конструкции

Предварительный выбор двигателя начинается с расчета мощности, необходимой для перемещения нагрузки на выходном валу по заданному закону.

Согласно [1] номинальную мощность двигателя определяется по формуле:

где - номинальная расчетная мощность двигателя,

- КПД редуктора, из ТЗ

– коэффициент запаса мощностей, согласно [1] для следящего привода значения запаса мощности выбирается из диапазона (2..2,5), выбираем = 2.5;

– статический момент нагрузки;

– угловая скорость выходного вала;

;

а) Определение статического момента нагрузки.

Из анализа проектируемой конструкции статический момент нагрузки определяется статической силой на выходном звене и силами трения рейки о направляющие

рисунок 1

Формула для определения статического момента будет выглядеть так:

где - статическая сила на выходном звене, - диаметр выходного вала

силы трения рейки о направляющие для их определения необходимо выбрать размеры a и b рейки(см. рисунок 1) ,а также коэффициент трения материалов направляющих и рейки

Учитывая условия технического задания d = 60 мм, выбираем длины рейки a = b = 45 мм

В качестве материала рейки и направляющих выберем сталь. При этом коэффициент трения между ними при наличии смазки равен

Статическая сила равна весу перемещаемой массы:

где – перемещаемая масса;

– ускорение свободного падения.

Составляем систему уравнений для нахождения реакций в опорах.

Решая уравнения, получаем:

Силы трения соответственно равны:

Статический момент нагрузки равен:

б) Предварительный выбор двигателя.

По найденному статическому моменту определяем номинальную мощность двигателя

Согласно ТЗ при выборе двигателя, считаем что мощность равна

– номинальный момент, Н;

– угол поворота, в градусах;

– частота приёмистости, Гц

Для выбора двигателя по мощности необходимо выполнение неравенства:

Согласно полученным расчетам, выбираем двигатель ДШ – 4А у которого

(условие выбора выполняется )

Характеристики двигателя приведены в таблице:

Напряжение питания
Номинальный момент нагрузки
Максимальный статический момент
Номинальная частота приёмистости
Максимальная частота приёмистости
Шаг
Номинальный момент инерции нагрузки
Масса
Срок службы не менее