Курсовая.fin.v3 (Готовый курсовой проект неизвестного варианта (1))

ОглавлениеВведение.............................................................................................................................................2Предварительный выбор двигателя привода разрабатываемой конструкции........................2Кинематический расчет проектируемой конструкции..............................................................3Определение числа элементарных передач............................................................................3Определение параметров элементарных передач..................................................................4Силовой расчет.................................................................................................................................5Проверочный расчет выбранного двигателя по заданной нагрузке....................................5Определение модуля зацепления.............................................................................................5Геометрический расчет кинематики проектируемой конструкции.........................................8Расчет валов и опор редуктора.....................................................................................................10Расчет валов................................................................................................................................10Обоснование выбора и расчет опор........................................................................................12Точностной расчет разрабатываемой кинематики....................................................................13Проверочные расчеты проектируемого привода.......................................................................16Проверка правильности выбора электродвигателя..............................................................16Проверочные расчеты на прочность.......................................................................................19Список литературы........................................................................................................................211ВведениеНиже приводятся основные расчеты для обоснования проектируемой конструкцииэлектромеханического привода с быстрым реверсом выходного вала.

Электромеханический привод с быстрым реверсом выходного вала широко примняется вмеханизмах РЭА, оптико-механических приборах, каналах управления стабилизации ЛА,в системах автоматики и других устройствах для мгновенного изменения направлениядвижения исполнительного органа. Особенностью данного привода является егопостроение на базе нереверсируемого двигателя с жесткой характеристикой и блокапорошковых муфт.В разрабатываемой конструкции узел двигателя соединен через соединительнуюмуфту с 1 ступенью разрабатываемой конструкции редуктора, который должен иметь nступеней. На n-1 ступени должны монтироваться узлы муфт, осуществляющихреверсивное движение выходного вала.

Место установки попрошковых муфт вкинематической цепи определяется с учетом двех факторов: допустимой скоростивращения муфты и максимального передаваемого момента муфты.Рисунок 1: Структурная схема разрабатываемойконструкцииПредварительный выбор двигателя приводаразрабатываемой конструкцииПо условию, в разрабатываемом приводе необходимо использовать двигатель серииД или ДАТ. Осуществим выбор двигателя по мощности для преодоления прилагаемойнагрузки.Найдем расчетную мощность двигателя из соотношения:PH, где η0 - КПД цепи двигатель-нагрузка; PH - мощность нагрузки наP P=0выходном валу.Для предварительного расчета, исходя из условия, примем КПД всего привода2равным η0 = 0,6.Мощность нагрузки определим по формуле:P H =MH⋅H =0.3⋅2.2=0.66 ВтТогда расчетная мощность двигателя: P P=Необходимо выдерживать условие:PTPP0.66≈1.1 Вт0.6= , где PT - паспортная мощностьдвигателя; ξ - коэффициент запаса, учитывающий динамичность внешней нагрузки, поусловию, ξ = 1.2.Тогда найдем минимальную мощность двигателя: P T=PP⋅=1.1⋅1.2=1.32 Вт .Исходя из проведенного расчета и с учетом того, что разрабатываемый ЭМПдолжен работать с большим угловым ускорением выходного вала, выберем двигательДАТ-42461.Основные характеристики двигателя ДАТ-42461:• Напряжение питания: U = 200 В• Номинальная мощность: PН = 60 Вт• Номинальная частота вращения: nном = 5100 об/мин• Номинальный момент: Mном = 1175∙10-4 Н∙м• Пусковой момент: Mп = 1765∙10-4 Н∙м• Момент инерции ротора: JР = 27∙10-6 кг∙м2• Срок службы: T = 5000 часов• Масса: 1.0 кгКинематический расчет проектируемой конструкцииОпределение числа элементарных передачПередаточное отношение определяется выражением:nДВi0 =, где nH - частота вращения выходного вала.nНn H=i0 = H⋅30nДВnН==2.2⋅30≈21 об / мин3.145100≈242.721В качестве критерия расчета выберем критерий минимизация габаритов, тогдачисло ступеней определяется как n=1.85⋅lg i0 =1.85⋅lg 242.7=4.41 .

Примем n = 5.3Определение параметров элементарных передачПередаточные отношения ступеней рассчитываются по формуле:5i 1=i 2=i 3=i 4=i 5= 242.7=2.99 .Числа зубьев ведомых и ведущих колес связаны соотношением: z 2=z 1⋅i 12 .Зададим из первого ряда число зубьев для шестерён: z1 =28 , тогда число зубьевведомых колес: z 2=28⋅2.99=83.72 . Округлим полученное значение до ближайшегобольшего из второго стандартного ряда: z 2=84 .Определим погрешность такого округления.5 iФ = i=z2z1584==24328i Ф−i 0243−242.7⋅100=⋅100=0.12 %i0242.7В итоге получаем 5 шестерен с числом зубьев раным 28-и и 5 колес с 84-мязубьями.Фактические передаточные отношения в каждой паре колес:i12Фi 23Фi34Фi 45Фi 56Ф3.03.03.03.03.0В итоге получаем:Зубчатая передача12345Колесо12345678910Число зубьев28842884288428842884Рисунок 2: Кинематическая схема разрабатываемого привода4Силовой расчетПроверочный расчет выбранного двигателя по заданнойнагрузкеНайдем суммарный момент нагрузки на выходном валу, имеющий статическую идинамическую составляющие:M H6 =M =M С M Д =M H J H⋅ H =0.30.05⋅20=1.3 Н ⋅мМоменты на остальных валах определим по формуле:M k1Mk =, где M k - момент на ведущем звене; M k1 - моментi k, k1Ф k, k1 ПОДШна ведомом звене; i k, k1Ф - передаточное отношение передачи;передачи; ПОДШ - КПД подшипников.Примем k ,k1=0.98 ; ПОДШ=0.97 .Находим моменты:M61.3M 5===0.456 Н ⋅мi56Ф⋅ 56⋅ПОДШ 3.0⋅0.98⋅0.97M4 =M 3=M5i 45Ф⋅45⋅ПОДШM4i34Ф⋅34⋅ ПОДШ=0.456=0.160 Н ⋅м3.0⋅0.98⋅0.97=0.160=0.056 Н ⋅м3.0⋅0.98⋅0.97k ,k1- КПДПри расчете момента на втором валу учтём КПД порошковой муфты:M30.056M2 ===0.026 Н ⋅мi 23Ф⋅23⋅ПОДШ 3.0⋅0.98⋅0.97⋅0.75M 1=M2i12Ф⋅12⋅ПОДШ=0.026=0.009 Н ⋅м3.0⋅0.98⋅0.97Двигатель выбран верно, если выполняется условие M П M 1 .ПопаспортнымданнымдлядвигателяДАТ-42461M П =0.1765 Н ⋅м M 1=0.009 Н ⋅м .Тем самым, по предварительным расчетам, можно утверждать, что двигательвыбран верно.Определение модуля зацепленияМодуль определяется из условия расчета зубьев передачи на прочность (изгибнуюи контактную).

Т.к. в разрабатываемой конструкции открытый тип передач, то расчетзубьев на изгибную прочность будет проектным. После его выполнения необходимоосуществить проверочный расчет на контактную прочность.Для открытых цилиндрических передач модуль m зацепления в миллиметрах5определяют по формуле: m=K m3M YF K, гдеz  bm [ F ]Km - коэффициент для прямозубых колес, Km = 1.4;M - крутящий момент, действующий на рассчитываемое колесо,M = 1.3 Н·м = 1300 Н·мм;YF - коэффициент формы зуба;K - коэффициент расчетной нагрузки, K = 1.5;z - число зубьев рассчитываемого колеса;ψbm - коэффициент ширины зубчатого венца, ψbm = 3 ... 16, примем ψbm = 4;[σF] - допускаемое напряжение при расчете зубьев на изгиб, Н/мм2.Коэффициент формы зуба определим по табл.4 [1]:• для шестерен: YF = 3.92• для колес: YF = 3.73Выберем материал для зубчатых колес передачи.В соотвествии с рекомендациями [1] примем, что все шестерни выполнены изодного материала, а все колеса - тоже из одного материала.

При этом, дляприрабытывающихся передач (твердость рабочих поверхностей колес HB ≤ 350) длявыравнивания срока службы назначим разные материала, так чтобы, твердость ведущихколес была на 20 ... 30 единиц больше твердости ведомых колес.Выберем следующие марки стали: для шестерен - сталь 40Х; для колес - сталь 40.Основные параметры выбранных сталей:ПараметрНазваниеКоэффициентрасширенияОбозначениелинейногоШестерниКолесаСталь 40ХСталь 40α, 1/°C11.8·10-611.9·10-6Плотностьρ, кг/м378507850Предел прочностиσВ, МПа655580Предел текучестиσТ, МПа490320σFR, МПа960550σHR, МПа105010502.14·1052.12·105HB, МПа230200HRC5550Закалка.

Отпуск.Азотирование.Закалка. Отпуск.ПределизгибевыносливостиПределвыносливостизубьевконтактнойповерхностиМодуль упругостиТвердостьТвердость поверхностнаяТермообрабткаприE, МПа6Допускаемое напряжение изгиба рассчитывается по формуле: FR K FC KFL[ F ]=, гдеSFσFR - предел выносливости при изгибе;KFC - коэффициент, учитывающий цикл нагружения колеса;KFL - коэффициент долговечности; SF - коэффициент запаса прочности.Примем: KFC = 0.65; SF = 2.5.4⋅10 6Рассчитаем KFL : K FL =, где w - показатель степени, w=6, т.к.

HB ≤ 350.NHN H=60 n c L , гдеn - частота вращения зубчатого колеса, об/мин;c - число колес, находящихся одновременно в зацеплении с расчитываемым;L - срок службы передачи, ч.По заданию, срок службы передачи определяется сроком службы двигателя: L =5000 часов.Частота вращения для колес пятой передачи:• для ведомого колеса: n=21 об /мин ;• для ведущего колеса: n=21⋅3.0=63 об /мин .В итоге получаем:Для колеса:K FL =1 , т.к. N H=60 n c L=60⋅21⋅1⋅5000=6.3⋅106 ≥4⋅106 FR K FC KFL 550⋅0.65⋅1Y F 3.73[ F ]===143 ;==0.026SF2.5[ F ] 143wДля шестерни:K FL =1 , т.к. N H=60 n c L=60⋅63⋅1⋅5000=18.9⋅106≥4⋅106 FR K FC KFL 960⋅0.65⋅1YF3.92[ F ]===249.6 ;==0.016SF2.5[ F ] 249.6Модуль зацепеления следует определить по ведомому колесу, т.к.