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)
<