2 Описание и принцип действия разработанного механизма

Механизмы линейных перемещений широко используются для преобразования вращательного движения в поступательное в устройствах РЭА (радиоэлектронная аппаратура), оптико-механических приборах, авиационных приборах, робототехнике и медицинской технике. Ограничение движения ходового винта осуществляется микро-выключателями.

Дополнительные указания; линейные перемещения выходного звена обеспечиваются с помощью передачи винт-гайка на выходе механизма. Для передачи винт-гайка использовать трапецеидальную резьбу. Число заходов винта z=1. При предварительном расчете принять η=0,35.

Описание по чертежу общего вида БНТУ 10711907.000ВО: Крутящий момент двигателя (поз. 1) через муфту (поз. 16) передаётся на вал (поз. 45). Этот вал передаёт крутящий момент с помощью шпоночного соединения зубчатому колесу (поз. 40). Оно, в свою очередь, вращает зубчатое колесо (поз. 22), которое посредствам шпоночного соединения (поз. 19) передаёт крутящий момент винту (поз. 35). Винт, представляющий из себя составной элемент передачи винт-гайка, превращает вращательное движение в поступательное – толкает стол.

3 Расчёты, подтверждающие работоспособность

3.1 Расчет и выбор электродвигателя

Исходные данные:

Сила на выходном звене F, Н 500

Скорость движения выходного звена V, м/с^-1 0,03

Ход выходного звена S, мм. 120

Определяем КПД привода

Значения КПД :

зубчатой пары η_з = 0,98;

одной пары подшипников качения η_п = 0,99;

передачи винт-гайка η_в-г = 0,35;

Требуемая мощность электродвигателя по формуле (2.2)

Вт

K_дин – коэффициент запаса, учитывающий необходимость преодоления динамических нагрузок в момент разгона. Если в задании не оговорено время переходного процесса, обычно принимают K_дин = 1,05…1,10.

Где F – тяговая сила стола, Н;

V – скорость перемещения стола прибора, м/с;

Исходя из требуемой минимальной мощности выбран компактный двигатель серии Е56А4. ( P = 60 ВТ , n = 1380 об/мин)

Определим частоту вращения винта в передаче винт гайка по формуле (2.5)

;

Примем шаг резьбы винта p = 3 мм, тогда

об/мин

Передаточное отношение зубчатой передачи

Для данного передаточного отношения выбираем одноступенчатую зубчатую передачу.

3.2 Кинематический рачет

Требуется спроектировать прямозубую цилиндрическую зубчатую передачу в приводе стола прибора.

В соответствии с конкретным заданием к курсовому проекту известны нагрузки, скорость стола и тип производства.

Например, из расчетов, выполненных на предыдущих стадиях получено:

- передаваемый крутящий момент Т₁ =

Где рад/с

- передаточное отношение передачи U₁₂=2,3.

Предварительно принимается ориентировочный диаметр меньшего колеса:

мм.

По условию выбрано колесо с диаметром d1 = 25 мм.

=20.

Выбрана прямозубая зубчатая передача:

исходный контур ГОСТ 13755-81,

m=1.25, =20, =46,

коэффициенты смещения =0, =0, ширина венца =23 мм, степень точности

6-7-6 E ГОСТ I643-81.

Ведущее колесо – расположено на первичном валу редуктора, ведомое – на вторичном валу, симметрично между опорами, материалы колес принимаем – сталь по стали.

Диаметр выступов большего колеса = 60 мм, меньший диаметр ступицы(выбрана ступенчатой конструктивно) = 15 мм. Для пары сталь-сталь при требованиях износостойкости рекомендуется сталь типа 45, закаленная или улучшенная [2,3].

Smin = 0.3b_w = 6.9 мм ; Df₂ = 57.5 – 2.5*1.25 = 54.375 мм.

= 54.375-2^.6.9=40.575 мм

По ряду Ra40 ГОСТ 6636-69 принято = 40 мм.

Приняты материалы колес:

меньшего колеса, Сталь 45 ГОСТ 1050-88 (нормализованная), 210 НB,

большего колеса, Сталь 45 ГОСТ 1050-88 (нормализованная), 210 HB.

Размеры колес

Ширина венца большего колеса =23 мм. Ширина венца меньшего колеса конструктивно принимается =24 мм. Так как вал двигателя гладкий, крепление на нем ведущего колеса возможно установочным винтом, шпонкой или штифтом.

Рекомендуемая призматическая шпонка 4х4 (L =10) ГОСТ 23360-78.

Диаметр ведомого вала из условия равнопрочности:

=13,2 мм.

Учитывая невысокие нагрузки, принят ведомый вал диаметром d2= 8.5мм.

На ведомом валу применена шпонка, выбранная конструктивно. Размеры изображены на чертеже общего вида(лист 1).

Выбор других крепежных деталей

1. Крепление зубчатого колеса на ведущем валу:

Принято: призматическая шпонка 4х4 (L =10) ГОСТ 23360-78.

Материал шпонки - сталь с временным сопротивлением разрыву не менее 590 МПа.

Параметры паза:

Глубина на валу t1(+0.1) = 2.5

Глубина на втулке t2(0.1)= 1.8

2. Выбор муфты:

Выбираем муфту втулочную типа 1 по ГОСТ 24246-96.

d = 11-12 мм;

D= 16 мм;

L= 35 мм;

Прилагаются 2 штифта 3 x 20 ГОСТ 3129-70

(с = 0.8мм; a = 0.4мм; d1 = 3.4 мм;)