- •Учебно-методическое пособие к выполнению расчетно-графической работы по дисциплине «проектирование мехатронных систем»
- •Содержание
- •1. Цели ргр
- •2 Требования к содержанию ргр
- •6 Критерии оценки ргр 41
- •7 Задание на ргр 42
- •7 Рекомендуемая литература 51
- •3 Методические указания к выполнению расчетной части ргр
- •3.1 Общие положения
- •3.2 Предварительный выбор двигателя мм
- •(Выделены элементы алгоритма для данной ргр)
- •3.3 Кинематический расчет выходного преобразователя
- •Определение общего передаточного отношения
- •Определение числа ступеней и распределения общего передаточного отношения по ступеням в соответствии с заданным критерием проектирования
- •Определение чисел зубьев колес редуктора
- •3.4 Уточненный силовой расчет и проверка правильности выбора электродвигателя
- •3.4.1 Алгоритм выбора электродвигателя
- •3.4.2 Силовой расчет
- •1. Расчет статического и динамического моментов на выходе и редуктора и на каждом валу
- •2. Расчет моментов, приведенных к выходному валу двигателя
- •3.4.3 Проверка правильности выбора двигателя
- •3.5 Определение тепловых характеристик
- •4 Пример расчета электромеханического модуля
- •Исходные данные
- •Предварительный выбор двигателя мм
- •3. Кинематический расчет
- •3.1. Определение общего передаточного отношения
- •3.2. Определение числа ступеней и распределения общего передаточного отношения по ступеням в соответствии с заданным критерием проектирования эмп
- •3.3. Определение чисел зубьев колес редуктора
- •4. Силовой расчет эмп
- •4.1 Расчет моментов в кинематических цепях
- •4.2 Рассчитаем моменты, приведенные к выходному валу двигателя.
- •4.3 Проверочный расчет выбранного двигателя
- •5 Определение тепловых характеристик
- •5 Требования к оформлению ргр
- •Вариант №2
- •Вариант №3
- •Вариант №4
- •Вариант №5
- •Вариант №6
- •Вариант №7
- •Вариант №8
- •Вариант №9
- •Вариант №10
- •Вариант №11
- •Вариант №12
- •Вариант №13
- •Вариант №14
- •Вариант №15
- •Вариант №16
- •Вариант №17
- •Вариант №18
- •Вариант №19
- •Вариант №20
- •Вариант №21
- •Вариант №22
- •Вариант №23
- •Вариант №24
- •Вариант №25
- •Вариант №26
- •7 Рекомендуемая литература
- •Государственные стандарты по электрическим машинам
3. Кинематический расчет
3.1. Определение общего передаточного отношения
По известным значениям частоты вращения выходного вала редуктора скоростей на входе nдвиг и выходе nн определяем передаточное отношение редуктора по формуле:
, (2)
где nдвиг = 3300 об/мин. (по паспорту двигателя).
nн = 10 об/мин (по заданию)
Тогда, получаем:
3.2. Определение числа ступеней и распределения общего передаточного отношения по ступеням в соответствии с заданным критерием проектирования эмп
Находим число ступеней редуктора и осуществляем разбивку i0 по ступеням.
Число ступеней редуктора( по критерию минимизация массы):
Определяем передаточные отношения (таблица 3)
Таблица 3 - Передаточные отношения
i12 |
i23 |
i34 |
i45 |
i56 |
i67 |
i78 |
1,12 |
1,4 |
1,8 |
2,24 |
2,28 |
3,55 |
4,5 |
3.3. Определение чисел зубьев колес редуктора
Назначим число зубьев на всех шестернях .
Число зубьев ведомых колес для редуктора вычисляется по формуле:
, (3)
где k = 2, 4, 6, 8, 10, 12 - номер колеса.
Учитывая рекомендованный ряд [1, стр.23, таблица 3], назначаем количества зубьев колес и шестерен.
Таблица 4 Числа зубьев колес редуктора
№ колеса |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
№ элементарной передачи |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
|||||||
Число зубьев |
17 |
25 |
17 |
34 |
17 |
34 |
17 |
34 |
17 |
36 |
17 |
60 |
17 |
63 |
Так как при расчетах выбор числа зубьев осуществлялся из рекомендованного ряда, то вычисляем фактическое передаточное отношение и погрешность передаточного отношения.
, (4)
где k = 1, 3, 5, 7, 9, 11
Таблица 5 - Фактические значения передаточных коэффициентов
i12ф |
i23ф |
i34ф |
i45ф |
i56ф |
i67ф |
i78ф |
1,47 |
2,00 |
2,00 |
2,00 |
2,12 |
3,53 |
3,71 |
Фактическое передаточное отношение редуктора рассчитывается по формуле:
(5)
Подставляя значения из таблицы 5, находим i0:
Погрешность передаточного отношения находится по формуле:
(6)
Подставляя значения, получаем:
Условие применимости расхождения i0 и i0ф: .
Так как , значит условие выполняется.
4. Силовой расчет эмп
4.1 Расчет моментов в кинематических цепях
Так как по условию РГР заданы общий момент нагрузки Mст и момент инерции нагрузки Jн , то необходимо сначала вычислить общий момент нагрузки на выходном валу редуктора, необходимый, чтобы эту нагрузку вращать.
Общий момент нагрузки на выходном валу редуктора рассчитывается по формуле:
, (7)
где Mст – общий момент нагрузки. По условию: Mст = 1 Нּм,
Mд – общий динамический момент нагрузки
Jн – момент инерции нагрузки. По условию: Jн=0,3 кгּм2
εн – требуемое угловое ускорение вращения выходного вала редуктора. По условию: εн=10 рад/с2.
Тогда, получаем:
(Нּм)
Крутящий момент на k-м валу (k=1…8) рассчитывается по формуле:
, (8)
где ik,k+1 – передаточное отношение передачи,
ηk,k+1 – КПД передачи, ηk,k+1 = 0,98,
ηподш – КПД подшипников, в которых установлен ведущий вал, ηподш = 0,98.
Момент нагрузки М∑ должен быть обеспечен выходным валом редуктора, поэтому М∑ является в принципе Мк+1 моментом выходного вала для предыдущего. Расчет ведем от выходного вала, т.е. М8= М∑=4(Нּм), М7= М8/(i78* η 78*ηподш)=4/(3,71*0,98*0,98)=1,1 и т.д.
Таблица 6 - Крутящие моменты на валах
Входной (1) |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
выходной (8) |
0,016 |
0,023 |
0,044 |
0,084 |
0,16 |
0,34 |
1,1 |
4 |