Определение полезной мощности привода, выбор электродвигателя

Введение

 

Целью данной курсовой работы является завершение общей конструкторской подготовки по механизмам РЭС на основе теоретических навыков, полученных при изучении методов расчетов и конструирования деталей и узлов механизмов РЭС с учетом требования по прочности, точности, взаимозаменяемости.

Основные задачи курсовой работы:

1. Систематизация, расширение и закрепление теоретических навыков путем их практического использования: при расчете уметь проводить кинематический и силовой расчеты механизмов; правильно назначать посадки в соединениях, допуски на детали, погрешности формы и взаимного расположения поверхностей; осуществить выбор материалов для деталей механизмов РЭС, их термической обработки, назначить шероховатость поверхностей обработки и виды покрытий; проводить необходимые геометрические и прочностные расчеты, а так же оптимизацию параметров по массе и габаритам.

2. Усвоение практических навыков самостоятельной разработки конструкции РЭС путем использования соответствующих ГОСТ, ЕСКД, прототипов конструкций и пр.

.   Получение навыков по оформлению текстовой и графической документации согласно требованиям ЕСКД.

радиоэлектронный деталь кинематический

 

Кинематический расчет

Определение полезной мощности привода, выбор электродвигателя

Электромеханическим приводом называется устройство, состоящее из двух основных частей: электродвигателя, осуществляющего преобразование электрической энергии в механическую, и редуктора - передача, понижающая угловую скорость от входа к выходу, связывающая электродвигатель с рабочим органом. При этом энергия двигателя расходуется на совершение полезной работы, а также на преодоление вредных моментов. На выходном валу привода крутящий момент исполнительного устройства  и частота вращения исполнительного устройства - .

Номинальная мощность электродвигателя без учета трения определяется по формуле:

 

  [ Вт ]

 

Зная род питания (115 В, 400 Гц), срок службы (1000 ч) и рабочую температуру -40⁰С - +60⁰С и, увеличивая полученную мощность в 3 раза, подбираем тип двигателя по мощности. Выбираем двигатель ДКМ1-12, частота вращения , полезная мощность 1 Вт, номинальный момент . [2]

 

Расчет КПД передач

 

,

 

где  - КПД пары зубчатых колес;  - КПД одной пары подшипников

Для приближенных расчетов используем следующие значения КПД: пары зубчатых колес 0,98, одной пары подшипников качения 0,995.

Определение крутящих моментов

Найдем крутящие моменты каждой передачи:

 

Крутящий момент на электродвигателе:

 

,

 

где  - коэффициент, учитывающий увеличения момента трения редуктора, работающего при отрицательных температурах, принимаем его равным 2.

 

Прочностной расчет надежности.

Определение числа зубьев

 

Рекомендуемое минимальное число зубьев на малом колесе  для эвольвентного зацепления лежит в пределах . Принимаем

При расчете зубьев на прочность задается число зубьев малого колеса (шестерни) , тогда число зубьев второго колеса , находится из соотношения:

 

 

Находим число зубьев первой ступени:

Первого колеса:

 

Второго колеса:

 

Находим число зубьев второй ступени:

Первого колеса:

 

Второго колеса:

 

Находим число зубьев третьей ступени:

Первого колеса:

 

Второго колеса:

 

Расчет зубьев на изгиб

 

Расчет на изгибную прочность в маломощных передачах производят только для тихоходной ступени, нагруженной наибольшим моментом. Модуль остальных пар (ступеней) принимают равным найденному модулю тихоходной ступени.

Модуль зацепления для прямозубых колес рассчитывается по формуле:

 

где М - крутящий момент, действующий на расчетное колесо;

 - коэффициент неравномерности нагрузки по ширине колеса, от 1…1,5, причем меньшие значения выбирают для нешироких колес при симметричном расположении относительно опор. Принимаем = 1.

 - коэффициент формы зуба, значение которого для колес, нарезанных без смещения инструмента, выбирается по таблице. Исходя из Z принимаем равным 3,75 [2];

 - число зубьев рассчитываемого колеса;

 - коэффициент, равный отношению ширины зубчатого колеса к модулю . Значение коэффициента лежит в пределах , причем меньшие значения выбирают для малогабаритных колес невысокой точности. Принимаем .

 - допускаемое напряжение при расчете зубьев на изгиб, равное

 

, где

 

 - предел выносливости материала колеса при симметричном цикле нагрузки, для стали 40Х [1]; n - запас прочности (n = 1,3 …2), принимаем n = 2.

После определения модуля необходимо выбрать ближайшее ему большее стандартное значение модуля для эвольвентного зацепления. Наиболее употребительные предпочтительные значения стандартных модулей приведены в таблице [2].

 следовательно выбираем значение

 

Сталь 40Х

плотность

коэффициент линейного расширения

модуль упругости

предел прочности при растяжении

предел текучести

предел выносливости

Расчет валов

Предварительный расчет валов производим из условий прочности на кручение по пониженным допускаемым напряжениям:

 

 

где  - допускаемое напряжение на кручение равное для сталей 50 Н/мм²

Расчет начинаем с выходного вала привода, к которому приложен наибольший крутящий момент.

Действующие на зуб шестерни силы в коническом прямозубом зацеплении рассчитывается по формулам:

 

окружную

радиальную

 

где  - угол зацепления

Составляем расчетную схему вала с изображением действующих на него сил рис. 1. Условно считаем, что нагрузки передаются на валы и оси в виде сосредоточенных сил, прикладываемых в серединах сечений крепления соответствующих деталей.

 

Рис. 1 Нагрузка вала с одним зубчатым колесом

,

Силы, действующие в опоре по оси Х:

 

 

Силы, действующие в опоре по оси Y:

 

 

Полная сила реакции опоры:

 

 

Изгибающие моменты:

 

 

Результирующие изгибающие моменты:

 

 

Основной расчет валов на кручение и изгиб выполняют по эквивалентному моменту:

 

 

Находим допустимый наименьший диаметр вала:

 

 

где - допускаемое напряжение на изгиб при знакопеременной нагрузке. Для сталей

Т.к. нагрузка очень мала, то выбираем диаметр вала из конструкторско-технических ограничений. Принимаем d = 5 мм.

Расчет опор валов

 

Опоры валов передают нагрузки от вращающихся деталей на корпус.

 

Первая ступень

Делительный диаметр колеса

 

Вторая ступень

Делительный диаметр колеса

 

Третья ступень

Делительный диаметр колеса

 

Список используемой литературы

 

1) Элементы приборных устройств: Курсовое проектирование. Учеб. пособие для студентов вузов. В 2-х ч. Ч. 2. Конструирование/ Н.П. Нестерова, А.П. Коваленко, О.Ф. Тищенко и др.; Под ред. О.Ф. Тищенко. - М.: Высш. школа, 1978. - 232 с., ил.

2) Элементы приборных устройств: Курсовое проектирование. Учеб. пособие для студентов вузов. В 2-х ч. Ч. 1. Расчеты/ Н.П. Нестерова, А.П. Коваленко, О.Ф. Тищенко и др.; Под ред. О.Ф. Тищенко. - М.: Высш. школа, 1978. - 328 с., ил.

)   Курсовое проектирование механизмов РЭС: Учеб. пособие для вызов по спец. «Конструирование и технол. радиоэлектрон. средств» / В.В. Джамай, И.П. Плево, Г.И. Рощин и др.; Под ред. Г.И. Рощина. - М.: Высш. шк., 1991. - 246 с.: ил.

Введение

 

Целью данной курсовой работы является завершение общей конструкторской подготовки по механизмам РЭС на основе теоретических навыков, полученных при изучении методов расчетов и конструирования деталей и узлов механизмов РЭС с учетом требования по прочности, точности, взаимозаменяемости.

Основные задачи курсовой работы:

1. Систематизация, расширение и закрепление теоретических навыков путем их практического использования: при расчете уметь проводить кинематический и силовой расчеты механизмов; правильно назначать посадки в соединениях, допуски на детали, погрешности формы и взаимного расположения поверхностей; осуществить выбор материалов для деталей механизмов РЭС, их термической обработки, назначить шероховатость поверхностей обработки и виды покрытий; проводить необходимые геометрические и прочностные расчеты, а так же оптимизацию параметров по массе и габаритам.

2. Усвоение практических навыков самостоятельной разработки конструкции РЭС путем использования соответствующих ГОСТ, ЕСКД, прототипов конструкций и пр.

.   Получение навыков по оформлению текстовой и графической документации согласно требованиям ЕСКД.

радиоэлектронный деталь кинематический

 

Кинематический расчет

Определение полезной мощности привода, выбор электродвигателя

Электромеханическим приводом называется устройство, состоящее из двух основных частей: электродвигателя, осуществляющего преобразование электрической энергии в механическую, и редуктора - передача, понижающая угловую скорость от входа к выходу, связывающая электродвигатель с рабочим органом. При этом энергия двигателя расходуется на совершение полезной работы, а также на преодоление вредных моментов. На выходном валу привода крутящий момент исполнительного устройства  и частота вращения исполнительного устройства - .

Номинальная мощность электродвигателя без учета трения определяется по формуле:

 

  [ Вт ]

 

Зная род питания (115 В, 400 Гц), срок службы (1000 ч) и рабочую температуру -40⁰С - +60⁰С и, увеличивая полученную мощность в 3 раза, подбираем тип двигателя по мощности. Выбираем двигатель ДКМ1-12, частота вращения , полезная мощность 1 Вт, номинальный момент . [2]