Проектирование исполнительного механизма с двигателем и одним выходным валом (стр. 1 из 5)

Задание на курсовой проект

Цель работы

Спроектировать исполнительный механизм с двигателем и одним выходным валом

Исходные данные

1. Вариант кинематической схемы

2. Момент на выходном валу М_вых, Н

3. Частота вращения n_вых, об/мин

4. Точность передачи по углу Δφ, угл. мин

СОДЕРЖАНИЕ

Задание на курсовой проект

Введение

1.Техническое предложение

1.1 Анализ задания

1.2 Разработка функциональной схемы механизма

2 Выбор двигателя

3 Разработка кинематической схемы

3.1 Передаточное отношение

3.2 Кинематическая схема

3.3 Определение числа зубьев

3.4 Процент ошибки

3.5 Уточнение мощности двигателя

4. Расчет размеров зубчатых колес

4.1 Расчет крутящих моментов

4.2 Выбор материала

4.3 Расчет модулей

4.3.1 Расчет модуля на выкрашивание

4.3.2 Расчет модуля на изгиб

4.3.3 Выбор модуля

4.4 Расчет размеров зубчатых колес

5 Расчет валов

5.1 Определение усилий

5.2 Компоновочная схема

5.3 Расчет длины вала

5.4 Расчет диаметра предпоследнего вала

5.4.2 Расчет диаметра вала

5.5 Расчет диаметра выходного вала

5.5.1 Расчетные схемы. Построение Эпюр

5.5.2 Расчет диаметра выходного вала

6. Расчет и выбор подшипника

6.1 Выбор подшипника

6.2 Расчет подшипника на долговечность

7 Расчет элементов крепления

7.1 Расчет диаметра штифта

7.1.1 Расчет на срез

7.1.2 Расчет на изгиб

8. Расчет точности

9. Определение оценки уровня унификации

Заключение

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

Темой курсового проекта является проектирование исполнительного механизма, состоящего из двигателя и редуктора. Такие механизмы находят широкое применение в приборах и устройствах летательных аппаратов для дистанционной передачи измеряемых параметров (указателя высоты, скорости; указатели авиагоризонта, курсовой системы), а так же для поддержания параметров на определенном уровне (механизмы управления рулями летательного аппарата, гидростабилизаторы и т.д.)

Проектирование механизма это творческий процесс, включающий:

- установление принципа действия и режимов работы механизма;

- выбор прототипа и критического анализа существующих решений ;

- выяснения сил и моментов, действующих на элементы механизма, и характер их изменения во времени;

- выбор материала для изготовления деталей механизма с учетом технологии их изготовления и экономической целесообразности выбора данной конструкции;

- определение формы и размеров всех деталей механизма с учетом технологии их изготовления и экономической целесообразности выбора данной конструкции;

- выполнение всех необходимых расчетов.

При этом возможны разнообразные решения. Задача конструктора заключается в том, чтобы спроектированный механизм имел минимальные габаритны и массу, был прост ив изготовлении, сборке, регулировке, дешев. Узлы детали должны обладать необходимой прочностью, жесткостью, малыми потерями на трение, технологичность.

1 ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ

1.1 Анализ задания

Требуется разработать исполнительный механизм с заданным выходным моментом, частотой вращения, и точностью передачи. Двигатель на входе редуктора создает входной момент с частотой вращения двигателя. При помощи редуктора преобразуются требуемые выходные параметры проектируемого механизма на выходном валу. Двигатель и редуктор соединены муфтой.

1.2 Разработка функциональной схемы механизма

Проектируемый механизм (рис.1) состоит из двигателя 1, соединенного с редуктором 3 муфтой 2 и выходным валом 4.

Рисунок 1 – Функциональная схема механизма

2 Выбор двигателя

Для выбора электродвигателя определяют требуемую его мощность и частоту вращения выходного вала редуктора. При постоянной скорости выходного вала по известному моменту на выходном валу М_вых (Н·см) и частоте вращения n_вых (об/мин) находим мощность на выходном валу (Вт)

N_вых =

, Вт (1)

N_вых =

Вт

Зная мощность на выходном валу N_вых, определяем мощность двигателя N_дв по формуле

N_дв =

, Вт (2)

где Кз = 1.5 - коэффициент запаса, η_о = 0.85- общий КПД механизма.

N_дв =

Вт

Зная мощность двигателя, из каталога выбираем двигатель. При этом мощность двигателя должна быть в К_и раз больше расчётной мощности N_дв.

Выбираем двигатель СЛ 261 со следующими характеристиками:

Мощность__________________24 Вт

Частота вращения___________3600 об/мин

Номинальный момент________6.5 Н·см

Момент инерции якоря_______0.2 кг·см²

Пусковой момент____________0 Н·см

Габариты:

D = 70мм

L = 115мм

d = 6мм

l = 9мм

Внешний вид двигателя представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 - Внешний вид и двигателя СЛ 261

3 РАЗРАБОТКА КИНЕМАТИЧЕКОЙ СХЕМЫ

3.1 Передаточное отношение

Общее передаточное число механизма определяется по следующей формуле:

(3)

где n_дв - частота вращения двигателя.

Также общее передаточное число состоит из ряда сомножителей, число которых зависит от числа передач, составляющих механизм:

(4)

, ,

где U₁₂, U₃₄, U₅₆ - передаточные числа передач, значения которых:

U₁₂ = U₁ = 2

U₃₄ = U₂ = 3

U₅₆ = U₃ = 6

3.2 Кинематическая схема

На основе полученных данных выбираем схему редуктора, представленную на рис. 3.

Рисунок 3 - Кинематическая схема редуктора

3.3 Определение числа зубьев

Из условия, что для цилиндрической прямозубой передачи минимальное число зубьев шестерни равно 17, выбираем числа зубьев Z_Ш шестерней:

Z₁ = 17

Z₃ = 17

Z₅ = 17

Число зубьев Z_Кi колеса i- той ступени с передаточным отношением U_i вычисляем по формуле:

(5)

Z₂ = 17 · 2 = 34

Z₄ = 17 · 3 = 51

Z₆ = 17 · 6 = 102

3.4 Процент ошибки

Процент ошибки между заданными числами оборотов и полученными в результате расчётов не должен превышать 2% (заданная ошибка). Процент ошибки вычисляется по следующей формуле:

(6)

(7)

об/мин

3.5 Уточнение мощности двигателя

На основе кинематической схемы выполняется расчет уточнения мощности двигателя N_дв по формуле (2)

N_дв =

Вт (8)

где

= ^{n m} - общий КПД механизма;

- КПД зубчатой передачи ( = 0.98 для цилиндрической прямозубой передачи);

- КПД опор ( = 0.98);

- КПД разброс масла ( =0.99);

n – количество зубчатых передач (n = 3);

m – количество опор (m = 4).

=(0.98)⁴ (0.95)⁵ 0.99 = 0.7%

N_дв =

=21.12 Вт

4 Расчёт размеров зубчатых колёс

4.1 Расчёт крутящих моментов

Крутящие моменты определяем с использованием следующего соотношения между моментами на ведомом М_ведом и ведущем М_ведущ зубчатых колёсах:

, Н·см (9)

где U - передаточное отношение передачи, η - КПД передачи (для прямозубых колёс η = 0.97).

Начинать надо с выхода, используя момент на выходном валу Мвых

М_кр6 = М_{кр вых} =120 Н·см

М_кр5 = М_кр4 =

Н·см