Егоров О.С., Подураев Ю.В. - Мехатронные модули. Расчет и конструирование (1053456)
Текст из файла
и Российской Федерации технологический университет кин» ОД. ЕГОРОВ, Ю.В. ПОДУРАЕВ МЕХАТРОННЫЕ МОДУЛИ РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ Донущено Учебно-методическим обьединением вузов но образованию в области автоматизированного машиностроения (УМО Алф в качестве учебного нособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся ио нанровлениям нодготовки динпомированных снециалистов— «Конструкторско-технологическое обеснечение машиностроительных ироизводствл; «Автоматизированные технологии и нроизводства» Москва 2004 УДК 681.323-181.4(075) Егоров О.Д., Подураев Ю.В. Мехатронные модули.
Расчет и конструирование; Учебное пособие.— Мл МГТУ «СТАНКИН», 2004.— 360сл нл. Изложены тенденция перехода от механики к мехатронике, концепция построения мехатронных модулей. нх структура и классификация; приведены основы проектирования н конструирования мехатронных модулей, а также отдельных их составляющих: преобразователей движения, тормозных и люфтовыбираюших механизмов, направляющих, датчиков информации; изложена методика расчета точности различных преобразователей движения и определение погрешности выходного звена мехатронного модуля; даны основы надежности мехатронных модулей.
Рецензенты: Кафедра «Мехатроника» Уральского государственного университета путей сообщения. Заведующий кафедрой «Путевые, строительные машины н робототехнические комплексы» Московского государственного университета путей сообщения кандидат технических наук, доцент Ковальский В.Ф. © О.Д.
Егоров, 2004 1:З Ю.В. Подураев, 2004 ОГЛАВЛЕНИЕ ,и, ПРЕДИСЛОВИЕ....... КОН1ЗЕПГ1ИЯ ПОСТРОЕНИЯ МЕХАТРОННЫХ МОДУЛЕИ 6 От Механики к Мехатронике... „„„„ 1 2 Обшие положения проектирования мехатронных модулей...... 1 3. Функция и структура мехатронного модуля. 1,4. Синергетнческая интеграция в мехатронных модулях..............
....... б ...... 1 3 15 1.5. Основы методики конструирования мсхатронных модулей........... „27 Глава 2. МЕХАТРОННЫЕ МОДУЛИ --.................................. 2 1. Классификация мехатронных модулей. 2.2. Молули движения 2.3. Мехатронные модули движения . 2 4. Состав мехатронного модуля движения 2.5. Интеллектуальные мехатронные модули ., 2.6. Примеры интеллектуальных мехатронных модулей „... ......,49 ......51 ........ 69 .......80 ........8 1 ........ 85 Глава 3.
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ...................,.............. 3.1. Электродвигатели углового движения ...,...... 3.2. Линейные электродвигатели 3.3. Энергетический расчет мехатронного модуля с электролвигателсм углового движения.......... 91 ........9 1 ...... ! 0 1 ..., 106 Глава 4 ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДВИЖЕНИЯ................................... 4.1. Реечная передача. 42. Планетарная передача . 4.3. Волновая зубчатая передача 4 4 Передача винт-гайка качения 4.5. Передача винт-гайка скольжения 4.6. Дифференциальная и интегральная передачи винт-гайка.....
4.7 Передачи с гибкой связью ....1!5 .... 1 1 5 .... 132 ....153 .... 167 ....182 ....186 .... 188 Глава 5. ПОДАТЛИВОСТЪ МЕХАТРОННЫХ МОДУЛЕЙ........................... !94 5 1. Полатливость элементов преобразователей движения...................,......!94 5.2. Податливость преобразователей движения ...........................................195 Глава 6. ЛЮФТОВЫБИРАЮШИЕ МЕХАНИЗМЫ........,.....................200 6.1. Выборка мертвого хода в зубчатых преобразователях движения ......... 200 6.2 Выборка мертвого хода в винтовых преобразователях движения ........204 !лава 7. ТОРМОЗНЫЕ УСТРОЙСТВА......................,...............................209 7 1. Механические тормозные устройства......................................., ......2!О 8.'.:":"! 7 2.
Электромагнитные тормозные устройства........................................216 !лава 8 НАПРАВЛЯЮШИЕ...„„„,...,...................................................223 ,''.з 8 1. Направляюшне с трением скольжения.........................,........................223 8 2. Направляющие с трением качения..................................„...................229 9'..':: '!': 8.3 Шариковые 1.М-направлявшие................,......................................233 8.4.
Шарикосплайновые направляющие...,.................................................. 239 8.5. Расчет 1.М-направляющих на долговечность........................................ 245 8.6. Расчет шарикосплайновых направляющих на долговечность ............. 246 8.7. Расчет 1.М и щарикосплайновых направляющих на статическую грузоподъемность ........................................................ 247 248 264 264 265 265 266 295 302 302 303 306 307 309 312 Глава 9. КИНЕМАТИЧЕСКАЯ ТОЧНОСТЬ МЕХАТРОННЫХ МОДУЛЕЙ,.....................................,,,............,.......,................,....
248 9.1. Погрешность системы управления и двигателя ...,................................ 248 9.2. Кинематическая по!Решность и мертвый ход преобразователей движения ...,............,............,......................... 9.3. Погрешность, вызванная податливостью преобразователя движения ..................,.„„„, „„„„„„„„„„. 9.4. Погрешность мехатронного модуля . Глава 10. ИНФОРМАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА ......................................... 10.1. Датчики информапии 10.2.
Датчики положения и перемещения................................ 10.3. Датчики скорости. Глава 11. НАДЕЖНОСТЬ МЕХАТРОННЫХ МОДУЛЕЙ ............................. 1!.!. Основные понятия надежности..............................................
1!.2. Характеристики надежности 11.3. Безотказность ....... !1.4. Надежность в период нормальной эксплуатации ......................... 11.5. Надежность в период постепенных отказов 11.6. Надежность сложных систем............ ПРИЛОЖЕНИЯ .............,...,... СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ....... ...... 3 1 4 ...... 357 ПРЕДИСЛОВИЕ В последние годы во всем мире быстро развивается новая отрасль науки и техники — мехатроника, которая базируется на системных знаниях в областях механики, электроники и компьютерного управления Функциональными движениями.
"Ог Механики к Мехатронике" — такой краткой Формулой может быть сформулирована ведущая тенденция в современном машиностроении, которая появилась в 80-х годах 20 века н сегодня является доминирующей при создании современных машин и систем, обладающих качественно новыми свойствами. Учебное пособие «Мехатронные модули. Расчет и конструирование» предназначено для студентов, магистров и аспирантов этой специальности„а также может быть полезно студентам и специалистам других технических направлений, занимающихся проектированием модулей и комплексов для автоматизированного машиностроения. В учебном пособии приведены общие положения по проектированию мехатронных модулей, дан их состав и классификация, представлено описание базовых элементов электромеханических модулей и приведены методики их расчета.
Основной акцент сделан на методах интеграции механических, электронных и компьютерных элементов в единые модули, что является ключевым принципом мехатроники. В основу учебного пособия положены лекционные курсы, прочитанные авторами в Московском государственном технологическом университете "СТАНКИН" для студентов кафедры «Робототехника и мехатроника» в течение последних трех лет, а также ряд их учебно-методических работ и научно-технических публикаций. Авторы выражают благодарность рецензентам за труд по рецензированию рукописи, коллективу кафедры «Робототехника и мехатроника» МГТУ «СТАНКИН» за полезные совсты и рекомендации, а также за помощь при подготовке рукописи к изданию.
Все замечания и предложения по улучшению содержания у 1сбного пособия будут с благодарностью приняты и учтены. Просьба направлять свои пожелания по адресу: 101472, Москва, Валковский пер., 1, издательство «СТАНКИН». Авторы Глава 1 КОНЦЕПЦИЙ ПОСТРОЕНИЯ МЕХАТРОННЫХ МОДУЛЕЙ 1.1. От Механики к Мехатронике В античные времена на фронтоне академии Платона было начертано "Да не войдет сюда не знающий геометрии". Так и создание мехатронных модулей и систем нового поколения невозможно без глубоких знаний в области механики и конструирования машин, понимания современных тенденций в технологии машиностроения. Становление мехатроники как новой области науки и техники базируется на фундаментальных основах механики и ее неоспоримых прикладных достижениях. "От Механики к Мехатромике" — такой предельно краткой формулой может быть сформулирована ведущая тенденция в современном машиностроении, которая появилась в 80-х годах 20 века и сегодня является общепризнанным положением.
Именно от «Механики» взяла «Мехатроника» первую половину своего имени и это отнюдь не случайно. В действующем Государственном образовательном стандарте РФ дано следующее определение мехатроники [)б): "Мехатроника - это область науки и техники, основанная на синергетическом объединении механизмов точной механики с электронными, электротехническими и компьютерными компонентами, обеспечивающая проектирование и производство качественно новых модулей, мащим и систем с интеллектуальным управлением их фумкциоиальиыми движениями ". Предметом мехатроннки являются метолы проектирования и компьютерного управления, а также новые технологические и информационные процессы, которые обеспечивают все этапы жизненного цикла при создании качественно новых модулей и машин.
Главная методологическая идея мехатроники состоит в системном сочетании таких ранее изолированных научно-технических направлений как точная механика, микроэлектроника, электротехника, компьютерное управление и информатика. Суть мехатронного подхода заключается в глубокой, взаимопроникаюшей интеграции компонент различной физической природы на всех этапах жизненного цикла изделия, начиная со стадии его концептуального проектирования и заканчивая производством и эксплуатацией. Во многих областях техники мехатронные системы (МС) приходят на смену «механическим» машинам, которые уже не соответ- вуют качественным требованиям к современному оборудованию.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
