Определение мощностей, частот вращения и моментов на всех валах.

Выбор электродвигателя.

Для того чтобы выбрать электродвигатель необходимо определить его потребную мощность по параметрам выходного элемента.

;

где Т- усилие сопротивления, вращения основного органа;

КПД механизма привода.

ω - угловая скорость поворота основного органа.

 

;

 

где –КПД ременной передачи;

–КПД волновой передачи;

-КПД подшипника.

 

 

Определим частоту вращения руки:

 

 

Общее передаточное число.

 

 

Разобьем общее передаточное между передачами:

 

Примем передаточное число ременной передачи равным 2.7

 

Согласно условию задания номинальная частота вращения электродвигателя 1400 об/мин. Параметры выбранного электродвигателя внесем в таблицу1.

 

Таблица1

Тип	Параметры
Номинальная мощность, Вт	Номинальный момент, Н⋅м	Номинальная частота вра- щения,	Момент инерции, , кг⋅	Масса, кг
ПЯ-500		1,64		0,77	11,7

 

 

Определение мощностей, частот вращения и моментов на всех валах.

Мощности на валах

Мощность на первом валу:

 

 

Мощность на втором валу:

 

 

Мощность на третьем валу:

 

 

Частота вращения валов.

Частота вращения быстроходного вала редуктора:

 

об/мин,

 

Частота вращения второго вала:

 

об/мин,

 

Частота вращения третьего вала:

 

об/мин.

 

Крутящие моменты на валах редуктора.

Крутящий момент на быстроходном валу редуктора:

 

 

Крутящий момент на втором валу редуктора:

 

 

Крутящий момент на третьем валу редуктора:

 

 

Расчет передач входящих в состав робота.

Расчет волновой передачи.

 

Рассчитаем основные размеры волнового редуктора предназначенного для ленточного конвейера

 

Проектировочный расчет.

1. Кинематическая схема волнового редуктора, согласно передаточному отношению .

Примем .

.

 

где –число зубьев гибкого колеса,

–число зубьев жесткого колеса.

 

 

2. Назначаем тип генератора – кулачковый с одним рядом шариков.

3. Примем материалы: для гибкого колеса примем материал - 20Х2Н4А с (28…32) HRC; для жесткого колеса материал – сталь40Х (28…32) HRC.

4. Назначим относительные конструктивные параметры гибкого колеса:

5. Определим допускаемые удельные давления на поверхности зубьев:

Допускаемое удельное давление определяется в зависимости от окружной скорости генератора:

где – коэффициент, учитывающий тип генератора,

- коэффициент, учитывающий влияние передаточного отношения,

- допускаемое базовое удельное давление, (по табл. 9 лит 1)

L – предполагаемый, срок службы, часов.

 

Так как i > 80 то

 

6. Диаметр отверстия гибкого колеса, определим по формуле:

Округляем диаметр отверстия гибкого колеса до ближайшего большего стандартного диаметра гибкого подшипника и принимаем: 100 мм

7. Определим расчетное значение модуля зацепления.

Округляем значение до ближайшего стандартного модуля (табл. 11.2 Л2).

8. Определяем толщину стенки гибкого колеса под зубчатым венцом, по формуле:

 

9. Определим диаметр впадин зубьев гибкого колеса.

 

 

10. Определим фактическое значение коэффициента смещения зубьев гибкого колеса.

 

 

11. Определим коэффициент радиальной деформации гибкого колеса.

 

Примем =1.1

12. Находим коэффициент смещения зубьев жесткого колеса.

 

 

13. Определим максимальную радиальную деформацию гибкого колеса.

 

14 Устанавливаем максимальное значение коэффициента глубины захода зубьев при α=20 градусов.

 

 

Принимаем

15. Определим высоту зуба гибкого колеса.

 

 

16. Находим диаметр делительной окружности гибкого и жесткого колеса.

 

17. Определим диаметры окружности вершин гибкого колеса.

 

 

Из технологических соображений (облегчения замеров) точность вычисления проводим до второго знака после запятой, и находим новое значение:

Окончательное значение диаметра окружности вершин зубьев принимаем после проверок:

а) высота зуба не должна быть больше, ем у производящего исходного контура:

 

 

б) высота зуба должна быть не больше толщины оболочки гибкого колеса под зубчатым венцом :

 

18. Определяем диаметры окружностей вершин и впадин жесткого колеса.

По технологическим соображениям принимаем

Выбираем зуборезный долбяк:

 

19. Проверяем наличие радиального зазора между вершинами зуба гибкого колеса и впадиной зуба жесткого колеса по большой оси генератора.

 

 

20. Определяем диаметр основных окружностей гибкого и жесткого колес.

 

21. Диаметры вершин гибкого и жесткого колес проверяем на отсутствие интерференции на переходных кривых зубьев по условиям.

где – диаметры окружностей граничных точек гибкого колеса и жесткого колес,

углы профиля, соответствующие окружностям граничных точек гибкого и жесткого колес.

Интерференции нет.

Проведем проверку гибкого колеса при нарезании зубьев колеса тем же долбяком, что и жесткое колесо.

 

22. Рассчитаем толщины зубьев гибкого и жесткого колес по делительным окружностям.

Проверочный расчет.

Расчет быстроходного вала.

Проверочный расчет.

1. Составляем расчетную схему, представляя вал как балку на двух опорах

2. Усилия изображенные на расчетной схеме, переносим статическими нулями в ось вращения вала раздельно для вертикальной и горизонтальной плоскостей и строим эпюры изгибающих и крутящих моментов.

3. Устанавливаем опасные сечения вала. При выборе опасных сечений вала учитываем величины изгибающих и крутящих моментов, площади поперечных сечений и наличие концентраторов (шпонок, шлицов, отверстий, проточек и т.д.).

4. Определяем составляющие нормальной силы в зацеплении:

Окружные.

Радиальные усилия в результате действия от всех сателлитов- суммируются и образуют ноль.

Осевая.

 

5. Для принятой расчетной схемы определяем реакции в опорах.

а) реакции в вертикальной плоскости.

 

б) реакции в горизонтальной плоскости.

1. Усилие в зацеплении определено выше, определим реакции в опорах:

а) Реакция в опоре А.

б) Реакция в опоре Б.

 

2. Для наиболее нагруженной опоры рассчитываем эквивалентную нагрузку.

Наиболее нагруженной опорой является опора А, для нее и проведем проверочный расчет подшипников по динамической грузоподъемности.

 

Где -радиальная составляющая опоры;

V - коэффициент вращения;

- коэффициент безопасности;

- коэффициент рабочей температуры.

 

 

3. Определим потребную долговечность в миллионах оборотов.

 

4. Определим динамическую грузоподъемность подшипника.

 

 

Где n – частота вращения вала, об/мин;

– расчетная динамическая грузоподъемность подшипника, Н;

P – степенной показатель, для шарикового подшипника – 3;

– коэффициент надежности, 1;

– коэффициент, учитывающий качество материалов подшипников, 0,75.

 

Согласно справочным данным подбираем подшипник особо легкой серии радиальный шариковый с динамической грузоподъемностью С=2100 Н. серии 100900 согласно ГОСТу 8338-75.

 

Расчет подшипников водила.

Исходные данные:

а) Вращательный момент на быстроходном валу.

б) частота вращения вала

а=80мм;b=25мм.

в) диаметр зубчатой шестерни

г) зубчатое колесо – прямозубое.

д) угол зацепления в зубчатых колесах

е) угол наклона зуба β=0

 

Проверочный расчет.

1. Составляем расчетную схему, представляя вал как балку на двух опорах

2. Усилия изображенные на расчетной схеме, переносим статическими нулями в ось вращения вала раздельно для вертикальной и горизонтальной плоскостей и строим эпюры изгибающих и крутящих моментов.

3. Устанавливаем опасные сечения вала. При выборе опасных сечений вала учитываем величины изгибающих и крутящих моментов, площади поперечных сечений и наличие концентраторов (шпонок, шлицов, отверстий, проточек и т.д.).

4. Определяем составляющие нормальной силы в зацеплении:

Окружные:

5. Для принятой расчетной схемы определяем реакции в опорах.

а) реакции в вертикальной плоскости.

б) реакции в горизонтальной плоскости.

6. Усилие в зацеплении определено выше, определим реакции в опорах:

а) реакция в опоре Г

б) реакция в опоре Д

7. Для наиболее нагруженной опоры рассчитываем эквивалентную на-грузку.

Наиболее нагруженной опорой является опора Д, для нее и проведем проверочный расчет подшипников по динамической грузоподъемности.

Определим соотношение:

Тогда коэффициенты осевой и радиальной нагрузки принимают значения: X=1, Y=0

 

8. Определим потребную долговечность в миллионах оборотов.

9. Определим динамическую грузоподъемность подшипника.

Согласно справочным данным подбираем подшипник средней серии шариковый с динамической грузоподъемностью C=40000 Н. Серии 306 согласно ГОСТу8338-75.

 

Расчет шлицевых соединений.

 

Шлицевые соединения по сравнению со шпоночными обладают более высокой нагрузочной способностью, создают меньшую концентрацию напряжений в вала, а следовательно, обеспечивают более высокую выносливость последних, создают лучшую центровку деталей на валах, более удобны для массового и серийного производства. Для тяжело нагруженных соединений в общем машиностроении наиболее распространенные прямобочные соединения, которые здесь рассматриваются. В зависимости от размера и количества шлицов различают три серии соединений с прямобочными шлицами: легкая, при-меняемая для подвижных или слабо нагруженных соединений; средняя, применяемая для умеренно нагруженных соединений, у которых перемещения втулки происходит без нагрузки; тяжелая, предназначенная для наиболее тяжелых условий работы, то есть нагрузка знакопеременная с ударами. Примем шлицевые соединения согласно ГОСТу6033-80.

 

Выбор электродвигателя.

Для того чтобы выбрать электродвигатель необходимо определить его потребную мощность по параметрам выходного элемента.

;

где Т- усилие сопротивления, вращения основного органа;

КПД механизма привода.

ω - угловая скорость поворота основного органа.

 

;

 

где –КПД ременной передачи;

–КПД волновой передачи;

-КПД подшипника.

 

 

Определим частоту вращения руки:

 

 

Общее передаточное число.

 

 

Разобьем общее передаточное между передачами:

 

Примем передаточное число ременной передачи равным 2.7

 

Согласно условию задания номинальная частота вращения электродвигателя 1400 об/мин. Параметры выбранного электродвигателя внесем в таблицу1.

 

Таблица1

Тип	Параметры
Номинальная мощность, Вт	Номинальный момент, Н⋅м	Номинальная частота вра- щения,	Момент инерции, , кг⋅	Масса, кг
ПЯ-500		1,64		0,77	11,7

 

 

Определение мощностей, частот вращения и моментов на всех валах.

Мощности на валах

Мощность на первом валу:

 

 

Мощность на втором валу:

 

 

Мощность на третьем валу:

 

 

Частота вращения валов.

Частота вращения быстроходного вала редуктора:

 

об/мин,

 

Частота вращения второго вала:

 

об/мин,

 

Частота вращения третьего вала:

 

об/мин.