Проектирование механизма для изменения положения плеча робота

Дипломная работа - Разное

Другие дипломы по предмету Разное



1. Описание работы механизма

Проектируемый механизм предназначен для изменения положения плеча робота. Конструктивно он состоит из трёх основных составляющих:

а) источника энергии (электродвигатель);

б) редуктора;

в) шариковинтовой передачи.

В качестве источника энергии использован электродвигатель МП-261 (1). Соединение вала электродвигателя с валом редуктора осуществляется с помощью соединительной муфты (2). Полумуфты крепятся на входном валу редуктора (II) и валу электродвигателя (I).

Редуктор представляет собой одну коническую передачу (3,4), заключённую в корпусе. Редуктор предназначен для передачи крутящего момента от электродвигателя с изменением направления, частоты вращения и крутящего момента выходному валу (IV), который соединен с шариковинтовой передачей.

Редуктор конструктивно состоит из пары зубчатых колёс, насаженных на валы и заключенных в корпусе. Опорами валов в корпусе редуктора служат подшипники качения.

Исходные данные

Мощность, снимаемая с выходного вала III, Р=5Вт.

Скорость вращения вала III, n=450 об/мин.

Срок службы, L =12000часов.

Производство единичное

Рис. 1.1. Кинематическая схема привода.

- электродвигатель; 2 - соединительная муфта; 3,4 - Коническая передача; 5 - шарико - винтовая передача; I-II. Валы; III. Вал-винт; IV. Палец для соединения с рукой робота.

2. Предварительный выбор двигателя

.1 Раiет требуемой мощности двигателя

Требуемая мощность электродвигателя определяется по формуле [1, с.11 ]:

, (2.1)

электродвигатель редуктор вал мощность

где x - коэффициент запаса мощности. При раiете мощности двигателя необходимо учитывать режим работы механизма в составе промышленного робота, для которого характерны частые пуски, реверсы, остановки. Поэтому нужно обеспечить запас мощности в 1,2-2,5 раза [1, с.11 ]. Принимаем x = 1,2;

?- коэффициент полезного действия механизма. Так как механизм еще не спроектирован и не известен его действительный КПД, то примем предварительно ?1=0,99 - КПД пары подшипников [6, c. 5],??2=0,98 - предварительный КПД муфты, ?3=0,98 - предварительный КПД зубчатой конической пары?=0,85- предварительный КПД шарико - винтовой передачи.

Расiитаем общий КПД привода. Раiёт производится по формуле [1, с. 328]:

, (1.2)

Pвв - мощность снимаемая с выходного вала редуктора. По заданию P3=9Вт.

.

.2 Выбор двигателя

Зная требуемую мощность =6,5 Вт, выбираем электродвигатель УЛ-042 iастотой вращения nдв = 2700 об/мин и номинальной мощностью Рном=10Вт [1].

3. Раiет редуктора

.1 Кинематический раiёт

Определяем передаточное число механизма [2, с. 43]:

u=nдв /nрм , (3.1)

где nрм - заданная частота вращения приводного вала рабочего механизма, nрм =350 об/мин;

Принимаем значение передаточного числа для редуктора согласно ГОСТ 12289-76 u=5. [6 с.49]

Раiёт вращения валов производим по следующим формулам:

частота вращения вала

(3.2)

угловая скорость вращения вала:

(3.3)

мощность, передаваемая валом

Рi+1=, (3.4)

где - коэффициент полезного действия передачи.

В нашем случае ?1=0,99 - КПД пары подшипников [6, c. 5], ?3=0,98 - предварительный КПД зубчатой конической пары?=0,85- предварительный КПД шарико - винтовой передачи.

Р3 = Р4 =

- крутящий момент передаваемый валом

Тi=Рi/ (3.5)

Т1=10/282,6=0,035Нм Т3=9,4/56,52=0,166Нм

Полученные данные сводим в таблицу 1.

Таблица 1. Параметры вращения валов привода

Вал1n1==nдв=2700об/мР1=Р2=

=Рдв=10ВтТ1=Т2=

=Тдв= =0,035НмВал3n3=540об/мин.Р3=9,4ВтТ3=0,166Нм

Находим частоту вращения n валов привода, об/мин[2, табл. 2.4.]:

nдв = n1= n2 = 2700 об/мин

n3 = n2 / u =2700/5= 540об/мин

Находим угловые скорости ? на валах привода [2, табл. 2.4.]:

?дв = ?1 = ?2 =2?*nдв/30=3,14*2700/30= 282,6 с-1,

?3 = ?2 / u1 =282,6/5=56,52с-1.

.2 Раiёт геометрических размеров

Для ведущей шестерни конической передачи:

Так как окружные скорости передачи не известны, на данном этапе раiета задаемся 7 степенью точности.

Внешний делительный диаметр колеса

, (3.6)

где - коэффициент =1,1 [6 табл. 3,1];

- коэффициент ширины венца по отношению к внешнему конусному расстоянию, =0,285 [6 ГОСТ 12289-76]

=99 [6]

=4,44мм

Принимаем по ГОСТ 12289-76 стандартное значение =50мм.

Примем число зубьев шестерни z1=18

Число зубьев колеса

z2=z1*u=18*5=90.

Внешний торцовый модуль

m te=, (3.7)

m tе==2,7=3мм

Фактическое передаточное число

uф===5

Внешний делительный диаметр шестерни

de1===10мм

Внешнее конусное расстояние

(3.8)

Ширина зубчатого венца b=Re, принимая =0.285, получим

b=0,285*137,7=39,2мм

Округлим b по ряду нормальных линейных размеров (ГОСТ 6636-69): b =40мм мм.

Среднее конусное расстояние

(3.9)

R=137,7-0,5*40=117,7мм

Внешняя высота зуба

he= (3.10)

he=

Коэффициент радиального смещения у шестерни

(3.11)

Внешняя высота головки зуба шестерни

(3.12)

Внешняя высота головки зуба колеса

(3.13)

Углы делительных конусов колеса и шестерни:

=arctg uф=arctg 5=79009,

=90-=90-79009,=10051,

Уточним значение коэффициента ширины зубчатого венца

===0,29

Внешний делительный диаметр

(3.14)

 <