126295 (Редуктор программного механизма)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический университет»

Факультет - Электрофизический

Направление (специальность) - приборостроение

Кафедра - Точное приборостроение

РЕДУКТОР ПРОГРАММНОГО МЕХАНИЗМА

Пояснительная записка к курсовому проекту

По дисциплине «Основы проектирования приборов и систем»

Студент гр._1Б73

А.Н.Жуйкова

Руководитель

А.Н.Голиков

Томск 2010

Оглавление

Введение

1. Анализ задачи

2. Выбор двигателя

3. Определение общего передаточного отношения

4. Определение геометрических размеров колес. Расчет межосевых расстояний

4.1 Расчет диаметров шестерней и зубчатых колес

4.2 Расчет минимальных диаметров валов. Определение высоты зубчатых колес

5. Определение люфтовой погрешности, вносимой мертвым ходом

5.1 Определение погрешности редуктора

6. Разработка и описание кинематической схемы

7. Связь с внешними устройствами

7.1 Описание конструкции

7.2 Инструкция по сборке

Заключение

Список использованных источников

Приложение А

Реферат

Курсовая работа 23 с. текстового материала, 1 рисунок, 11 источников литературы, 3 листа графического материала.

Ключевые слова: зубчатая передача, расчёт, анализ, передаточное отношение, чертёж.

Данная работа посвящена проектированию редуктора программного механизма. Проведены анализ и необходимые расчёты; использованы типовые подходы и методы, что позволяет изготавливать этот редуктор в серийном производстве.

Курсовая работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 7.0, , графическая часть выполнена в программе T-FLEX CAD 11.

Введение

Проект - это комплекс технических документов, относящихся к изделию, предназначенному для изготовления или модернизации, и содержащий чертежи, расчеты, описание с принципиальными обоснованиями и др.

Основные цели проекта:

• овладеть техникой разработки конструкторских документов на различных стадиях проектирования;

• приобрести навыки самостоятельного решения инженерно – технических задач и умение анализировать полученные результаты;

• научиться работать со стандартами, различной инженерной, учебной и справочной литературой (каталогами, атласами, классификаторами ЕСКД).

Основная задача данного курсового проекта – проектирование и разработка документации для редуктора программного механизма.

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.

Проектируемый редуктор служит для перемещения программного механизма, и может быть применим в системах управления летательных объектов. Все необходимые расчёты произведены по типовым методам вручную. В изделии имеются унифицированные детали и сборочные единицы, что экономически выгодно облегчает технологию их изготовления.

Проект рассчитан на серийное производство, так как основан на стандартных методиках и технологиях.

Основные требования, предъявляемые к создаваемому устройству,-надежность, технологичность, ремонтопригодность, минимальные габариты и масса, удобство эксплуатации, экономичность, техническая эстетика. Все эти требования учитывают в процессе проектирования и конструирования.

Пояснительная записка содержит семь основных разделов.

В первом разделе производится анализ задачи, где оцениваются исходные данные проекта, определяется область применения редуктора программного механизма и выбираются методики.

В следующем разделе осуществляется выбор двигателя, который основан на расчёте потребляемой мощности нагрузки и редуктора, и содержится краткое описание и некоторые характеристики выбранного двигателя.

В разделе под номером три определяется общее передаточное отношение механизма, производится расчёт количества ступеней и передаточного отношения каждой ступени.

В четвёртом разделе определяются геометрические размеры колёс и шестерёнок, рассчитывается число их зубьев, диаметры и модули, диаметры валов, межосевое расстояние; рассчитывается мёртвый ход.

В пятом разделе определяется погрешность редуктора и мёртвый ход.

В шестом разделе описывается кинематическая схема. Кинематическая схема редуктора выполняется в программе T-FLEX CAD 11.

В разделе под номером семь рассматривается связь редуктора с внешними устройствами, проводится описание конструкции. Предоставляется инструкция по сборке.

программный механизм колеса редуктор

1. Анализ задачи

В курсовом проекте поставлена основная задача: спроектировать редуктор программного механизма, исходя из требований прилагаемого задания.

Выходной вал редуктора не имеет ограниченное число оборотов, т.к. диапазон перемещения выходного звена ±360

Максимальная скорость выходного звена равна 0.2199 рад/с и является незначительной, что говорит о том, что редуктор тихоходный.

_{В данной работе необходимо выполнить условие: напряжение питания постоянное и составляет 27В, что характерно для питающего напряжения на борту летательных аппаратов.}

Зацепление должно быть достаточно точным, так как допустимый мёртвый ход выходного звена должен составлять не более трех угловых минут.

При этом лучше выбирать двигатели с небольшой частотой вращения 2500-4500 об/мин, однако при малых частотах вращения двигателя снижается его к.п.д., увеличиваются его габариты. С увеличением же скорости габариты, момент инерции ротора и стоимость электродвигателя уменьшаются. При этом увеличивается общее передаточное отношение привода, для реализации которого необходимо большое количество передач. Анализ этих требований позволяет наметить необходимую серию двигателей, а расчет мощности позволит определиться с конкретным типом двигателя.

Зная, что имеются нагрузка на выходное звено- 0.09 Нм, можно судить о том, что электродвигатель работает при постоянной статической нагрузке.

2. Выбор двигателя

Правильный выбор мощности электродвигателя для редуктора имеет большое значение на практике. Если использовать редуктор при заниженной мощности двигателя, то это приведёт к уменьшению срока службы двигателя и вызовет его поломку. Использование при завышенной мощности двигателя вызовет систематическую его недогрузку и снижение КПД. Поэтому выбор двигателя должен осуществляться исходя из потребляемой мощности механизма и нагрузки, соответствовать требуемому напряжению питания [3].

Исходными данными для выбора двигателя являются расчетная мощность, которая должна соответствовать номинальной мощности двигателя, эксплуатационные условия и требования, предъявляемые к двигателю, соответствие механической характеристики условиям нагрузки, приведенные в [2].

Коэффициент полезного действия (далее - КПД) цилиндрической зубчатой передачи [2] _зп=0,9; КПД подшипников скольжения _п.с. = 0,98.

Расчет общего КПД привода для последовательно соединенной системы моментов [2]:

(1)

Мощность на выходном валу рассчитаем по формуле, приведенной в [7]:

, (2)

где - статический момент нагрузки (момент сил трения, момент от несбалансированности и т.п.);

J - момент инерции подвижной части нагрузки;

- угловое ускорение;

- общий коэффициент полезного действия привода.

Согласно требуемому заданию, есть нагрузки на выходное звено – 0.09 Нм.

Учитывая расчетную мощность двигателя, параметры напряжения питания -27 В, а также требование крепления редуктора торцевое фланцевое, выбран двигатель ДПР-32-Ф5 из таблицы [4].

Двигатели серии ДПР выполняются с возбуждением от постоянных магнитов, с полым бескаркасным якорем. Двигатели объединены в несколько серий, отличающихся друг от друга основными параметрами, режимами работы и условиями эксплуатации. Двигатель каждой серии имеет четыре конструктивных исполнения:

Н1, Н4, Н5 – нормальное с одним выходным концом вала;

Н2, Н7, Н8, Н9 – нормальное с двумя выходными концами вала (размеры концов вала одинаковые);

Ф1, Ф4, Ф5 – фланцевое с одним выходным концом вала;

Ф2, Ф7, Ф8, Ф9 – фланцевое с двумя выходными концами вала.

Кроме двигателей, объединенных в серию, имеются модификации, выполненные в одном конструктивном исполнении (ДПР-32-Ф1-13, ДПР-42-Ф1-05, ДПР-72-Н5-05), а также двигатели с таходатчиком (ТИ или ТС) и с электронными регуляторами частоты вращения (РС), выполненными в виде отдельного блока.

Крепление двигателей исполнения Н производится за корпус с помощью охватывающих его металлических деталей, а исполнения Ф – за фланец.

Регуляторы частоты вращения подразделяются на статические (РС-3) и астатические (РС-0). Для двигателей с астатическими регуляторами напряжения внешней синхронизации (40±3) В частотой (1000±0,25) Гц синусоидальной или прямоугольной формы. Не допускается включение РС на обратную полярность, поскольку это может привести к выходу их из строя.

Режим работы – продолжительный. Двигатели ДПР-Н4, Н7, Ф4, Ф7 могут также работать при повторно-кратковременном реверсивном режиме при питании напряжением синусоидальной формы, амплитудой до 6 В, частотой для двигателей ДПР-42, 52 до 6 Гц, ДПР-62, 72 до 2,5 Гц (продолжительность работы не более 60 мин с последующим перерывам не менее 60 мин).

Двигатели ДПР-Н5, Н9, Ф5, Ф9 предназначены для работы также при питании от широко-импульсного модулятора, обеспечивающего среднее значение напряжения на выходных концах двигателя 20 В, частоту следования импульсов не менее 500 Гц и скважность импульсов не менее 0,2, форма импульса – прямоугольная.

Габаритные и установочные размеры двигателя приведены приложении А.

3. Определение общего передаточного отношения

Общее передаточное отношение редуктора определяется по формуле, приведенной в [3]:

, (3)

где общее передаточное отношение редуктора,

- угловая скорость на входе редуктора, т.е. угловая скорость двигателя,

- угловая скорость вращения выходного вала (нагрузки).

Определим оптимальное число ступеней редуктора и распределение общего передаточного отношения по ступеням по методике, предложенной в [3].

Исходя из условия минимума габаритов и равенства передаточных отношений число ступеней:

. (4)

Передаточные отношения каждой ступени редуктора равны:

(5)

4. Определение геометрических размеров колес. Расчет межосевых расстояний

Для того чтобы обеспечить технологичность конструкции, наибольшую достижимую точность обработки колес и монтажа их, высокий КПД выбрана передача цилиндрическими прямозубыми колесами внешнего зацепления.

В задании требуется минимизировать конструкцию, поэтому выбираем материалы со средними механическими характеристиками [2]: для шестерни сталь 45,с твердостью НВ 230, термическая обработка-улучшение, для зубчатого колеса – сталь 45, твердость НВ 210, термическая обработка-улучшение. Для пары зубчатых колес, передаточное отношение которых известно и равно [7] необходимо назначить число зубьев малого колеса Z и определить число зубьев ведомого колеса [7].

Назначим модуль трибки двигателя, равный 0.3. Зная, что делительный диаметр окружности . Число зубьев трибки равно