6. Расчёт основных узлов модуля.
6.1.Выбор мотор-редуктора.
Для выбора электродвигателя нужно найти необходимую мощность на выходном валу.
Рис. 47. Схема действующих сил
Мощность находим следующим образом:
- мощность на выходном валу,
где
=
10.46
- максимальная угловая скорость выходного
вала;
Н∙м
- момент на выходном валу,
с-2 где
- угловое ускорение;
=
0.07 м – длина лапы робота.
N = mg + Mg = 9.8 – нормальная реакция,
где m кг – масса лапы робота;
М кг – масса робота без лапы;
g = 9.8 м/с2 – ускорение свободного падения;
= 0.0029 Н∙м2 - приведенный момент
инерции;
Н∙м2 - момент инерции лапы робота;
Н∙м2- момент инерции редуктора;
U = 100 – передаточное отношение редуктора.
На основе полученных данных выберем двигатель, мощность которого больше или равна рассчитанной. Микромотор фирмы POLOLU с пластиковым редуктором 120:1. Редуктор оснащен муфтой скольжения, предохраняющей шестерни мотора от поломки при большой нагрузке.Название 120:1 Plastic Gearmotor 90-Degree.
Технические характеристики:
1. Передаточное число: 120:1
2. Длина вала: 5мм
3. Диаметр вала: 6мм
4. Номинальное напряжение: 6 В
5. Рабочее напряжение: 3-12 В
6. Макс. ток: 1.2 А
7. Размеры: 64.4 × 22.3 × 21 мм
8. Вес: 33 г
9. Ток ХХ при 6В: 0.45 А
10. Обороты ХХ, 6В 100 об/мин
11. Момент: 0.33 Н∙м
12. Мощность 4 Вт
6.2. Тепловой расчет электродвигателя.
S8 – режим работы при периодическом изменении частоты вращения и нагрузки. Соответствующие данному режиму работы диаграммы для двух различных значений частоты вращения (10.46 и 6.28 ) показаны на рис. 48.
Рис. 48. График зависимости угловой скорости от времени.
Рассчитаем моменты для каждого участка работы двигателя:
Н∙м;
0.007
Н∙м;
Н∙м;
Н∙м.
Рис. 49. График зависимости момента от времени.
Найдём эквивалентный момент:
,
где
- время одного цикла
Н∙м;
0.07 Н∙м
0.33
Н∙м.
В
нашем случае это равенство выполняется,
следовательно, двигатель подобран
правильно.
6.3. Расчёт посадки с натягом.
Посадки с натягом в механизмах и машинах применяют для
соединения деталей и передачи крутящего момента. Прилагаемый к сопряжению крутящий момент должен передаваться за счет сил трения, возникающих на сопрягаемых поверхностях деталей под воздействием натяга. При выборе посадки для конкретного сопряжения необходимо выдержать два условия:
1.При наименьшем натяге должна обеспечиваться передача внешнего момента, осевой силы или их совместного действия.
2.При
наибольшем натяге выбранная посадка
не должна разрушать сопрягаемые
детали.[6]
Условия выбора посадки:
Где - допустимый минимальный и максимальный натяги в сопряжении;
-
минимальный и максимальный натяги
выбранной посадки.
Величину
наименьшего натяга
при условии, что сопрягаемые поверхности
идеально гладкие, рассчитывают по
формуле приведенной ниже:
где p – удельное эксплуатационное давление по поверхности контакта, Па;
d-номинальный диаметр соединения, м;
Е1, Е2 – модули упругости соединяемых деталей
С1, С2 –коэффициент Ляме.
Определим наименьший расчетный натяг , предварительно определив коэффициенты Ляме:
=
2,4
где d1, d,D - диаметры, мм;
и
- коэффициенты Пуассона для сталь 40,
принимается равным 0.3
Определим максимальный натяг для данного сопряжения:
По
стандарту ГОСТ25347-82 выберем предпочтительную
посадку d7