Механизм поворота руки промышленного робота (модуль М4) (стр. 4 из 4)
4. Расчёт на прочность валов
Расчёту подлежат те валы, которые в данном механизме воспринимают нагрузки. Определим потребный диаметр вала на ведущем шкиве учитывая прочностные характеристики. Это является проектировочным расчётом.
где Т - крутящий момент на валу, [tкр] - допускаемое напряжения при кручении.
Так как расчётная величина является очень малой конструктивно для удобства и возможности шпоночного соединения выбираем вал с d = 18 мм., при этом выигрывая большой запас прочности и такой же диаметр имеет вал электрического двигателя, а это упрощает задачу конструирования. Определим потребный диаметр вала на ведомом шкиве учитывая прочностные характеристики. Это является проектировочным расчетом.
Принимаем диаметр вала d=15 мм, это нам даст большой запас прочности и облегчит задачу проектирования.
Принимаем диаметр вала d=45 мм, это нам даст большой запас прочности и облегчит задачу проектирования.
Проверочный расчет
Материал вала - сталь 45, нормализация, σв=590Нмм2.
предел выносливости при симметричном цикле изгиба:
Н/мм2
предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:
Н/мм2.
Сечение А-А.
Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.
Принимаем κτ=1.58, кσ=1б49, масштабный фактор εσ=ετ=0.82, ψτ=0.1;
Крутящий момент М=210·103Нм.
Изгибающий момент в горизонтальной плоскости:
Изгибающий момент в вертикальной плоскости:
Суммарный изгибающий момент в сечении А-А.
Нмм
Момент сопротивления изгибу:
Момент сопротивления кручению:
Амплитуда нормальных напряжений изгиба:
среднее значение σm=0;
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
;
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А-А
5. Расчёт подшипников
По динамической грузоподъемности подбирают подшипники качения при п=> 10 мин. - Ä1 Подшипник подбирается по условию: Сп<=Ср, где Сп - потребная динамическая грузоподъемность, Ср - располагаемая динамическая грузоподъемность.
Динамическую грузоподъемность определяют по формуле:
где а1 = 0.44, а23=1 - коэффициенты, учитывающие качество материалов подшипника, смазку и условия эксплуатации:
промышленный робот модуль
Эквивалентную нагрузку F для различных типов подшипников определяют по формуле:
в частности для радиальных.
F=VÄFaÄKdÄKT
V = 1 (вращается внутреннее кольцо); KdÄ = 1 (спокойная нагрузка);
KT = 1 (температурный коэффициент).
Fr = 31.62Н
FВ = (FrÄ50) /700= 2.26Н
FА= Fr+FВ => FА = 34Н
F = 1Ä34Ä1Ä1 = 34Н
Находим
Выбираем стандартный подшипник
№1000905
Внутренний диаметр d = 20мм;
Внешний диаметр D = 37мм;
Ширина В = 9мм;
Радиус округления r = 0,5мм;
Грузоподъемность С = 574Н;
Статическая грузоподъемность С = 375Н;
Шарики DT = 5мм;
Число шариков Z = 12шт;
Масса 0.042кг.
6. Расчет болтов крепления двигателя к корпусу
Tкр = Tдв.
Мтр > Tдв.
Мтр = кÄTдв
Мтр =FзатÄfÄZÄD/2
К - коэффициент запаса;
Tдв - крутящий момент двигателя;
f = 0.15…0.2 коэффициент трения в стыке деталей
Z - количество болтов соединения
Определим диаметр болтов из условия прочности на срез:
Материал болта: Ст.3
sв = 380 МПа
sТ = 220 МПа
s-1 = 130 МПа
Определим допускаемое напряжения
[sр] =0.3ÄsТ=0.3Ä220=66МПа
Выбираем болт М10 относительно габаритов двигателя.
7. Проверочный расчет шпонки
Призматическую шпонку, применяемую в проектируемом механизме, проверяют на смятие.
Проверка шпонки производится из условия прочности.
Где а) Ft = 445.2H - окружная сила на валы
б) Асм = (0.94h-t1) lр - площадь смятия мм2
Здесь lр - рабочая длина шпонки скругленными торцами
l, h, b, t1 - стандартные размеры шпонки.
l = 15 мм, h = 6 мм, b = 6 мм, t1 = 4,4 мм, lр =64,4 мм,
Асм = (0.94Ä6-4,4) Ä64,4 = 79,86 мм2.
Проверка на прочность:
Проверка шпонки из условия прочности соответствует значению sсм<= [s] см.
8. Смазывание подшипников и передач
Смазка подшипников качения предназначена для уменьшения потерь мощности на трения, демпфирование нагрузки, снижения риска износа и коррозии контактирующих поверхностях, уменьшения шума и лучшего отвода теплоты, заполнения зазоров в уплотнениях, обеспечивая этим герметичность подшипникового узла. Применяют жидкие (минеральные масла и др.) и пластичные (солидолы, консталины и др.) смазочные материалы.
На практике стремятся смазывать подшипники тем маслом, которым смазывают детали передач. При внутренней смазки колёс подшипники качения смазывают брызгами масла. При окружной скорости колёс u= 1 м/с брызгами масла покрывают все детали передачи и внутренние поверхности стенок корпуса. Стекающее с колес, с валов и со стенок корпуса масло попадает в подшипники.
Минимальный уровень масляной ванной ограничивают центром нижнего тела качения подшипников. В ряде случаев для обеспечения надежного смазывания зацепления шестерню или червяк и подшипник быстроходного вала погружают в масло. В этом случае избегание попадания продуктов износа передачи зубчатых колес, червяков и др., а также излишнего пожива маслом подшипники защищаются маслозащитными кольцами и мембраной. Особенно если на быстроходном валу установлены косозубые или шевронные колёса либо червяк, т.е. когда зубья колес или витки червяка гонят масло на подшипник и заливают его, вызывая разогрев последнего.
Добавления жидкого масла производят не реже одного раза в месяц, а через каждые 3…6 месяцев полностью заменяют.
Пластичные смазные материалы применяют при окружной скорости колёс u= 1 м/с для смазывания опор машин, работающих в среде, содержащей вредные смеси и примеси, и там, где необходима работа машин (в химической, пищевой и текстильной промышленности).
Учитывая все вышесказанное для нашего механизма мы выбираем такую смазку как ”Солидол С”.
ГОСТ 4366-64
Предельная прочность на сдвиг, г/см2.
20Å - 2-6
50 2-4
Вязкость при tÅ
0Å<= 2000
20Å <=400-1000
водостойкость - хорошая
tÅ применяемая - 30Å - 70Å
Вывод
При выполнении данного курсового проекта мы приобрели навыки в проектировании и конструировании механизмов и деталей машин, а также навыки в использовании справочной литературой.
Рассчитывались волновая и зубчатая ременная передачи. Все параметры были рассчитаны и подобраны в соответствии с ГОСТами, что несомненно облегчит сборку данного модуля на производстве и обеспечит качественную его работу.
Такая схема модуля поворота руки робота применяется часто. Зубчатая ременная передача в совокупности с волновой передачей позволяет обеспечить высокую точность позиционирования, тихоходность и сравнительно небольшие потери мощности.
При более глубоком подходе к проектированию механизма нужно пересмотреть корпусные детали, направляющие и соединительные элементы и детали.
Список использованной литературы
1. Проектирование механизмов роботов: учебное пособие, В.И. Назин
2. Справочник конструктора-машиностроителя том2 В.И. Анурев.
3. Детали машин.Д.Н. Решетов.
4. Детали машин. Курсовое проектирование М.Н. Иванов В.Н. Иванов.
5. Инженерные расчеты подшипников и валов: учебное пособие, В.И. Назин.
6. Волновые зубчатые передачи: учебное пособие, А.И. Полетучий.
7. Расчет и проектирование волновых передач: учебное пособие. Харьков 1973.