Расчет привода турникета
1. Описание работы механизма
Привод турникета возвращает створки в исходное положение после каждого прохода. В соответствии с заданием механизм привода представляет собой исполнительный механизм (электродвигатель постоянного тока) четырехступенчатый нереверсивный редуктор и поводковая муфта. Привод механизма осуществляется коллекторным электродвигателем постоянного тока серии ДПМ-35-Н1-04 с возбуждением от постоянных магнитов, широко применяющегося в системах промышленной автоматики.
Для соединения источников движения с ведомыми механизмами используется поводковая муфта.
Распределение передаточных отношений производится с учетом получения минимальных погрешностей.
Механизм собран в литом корпусе. В механизме установлены шариковые радиальные однорядные подшипники (ГОСТ 8338-75).
2. Предварительный выбор двигателя
Электродвигатель - это электрическая машина, предназначенная для преобразования энергии электромагнитного поля в кинетическую энергию вращения вала, побочным эффектом которого является выделение тепла.
По условию ТЗ режим работы привода - нереверсивный, следовательно необходимо выбирать двигатель с относительно большим пусковым моментом.
По условиям задания данный привод должен относится к нереверсивным, работающим в кратковременном режиме. Исходя из заданных параметров, выберем серию двигателей ДПМ.
2.1 Расчет требуемой мощности
Поскольку ДПМ имеет один выход при постоянном моменте нагрузки, то расчетную мощность электродвигателя определяем по формуле:
Расчет мощности двигателя:
,
где Тн - момент нагрузки на выход вала двигателя, nвых - скорость оборотов в минуту двигателя.
Вт
Зададим - общий коэффициент полезного действия устройства, определяемый как произведение КПД всех узлов устройства - за отсутствием уточненной кинематической схемы приближенным значением лежащими в пределах 0,6…0,7: .
Требуемая мощность:
Вт
Номинальная мощность двигателя должна удовлетворять условию: .
2.2 Выбор двигателя
Выберем двигатель ДПМ-35-Н1-04, со следующими параметрами:
Напряжение питания, U В - 27,
Номинальная мощность, Pном Вт - 12,32,
Частота вращения, nном об/мин - 6000,
Номинальный вращающий момент, Мном мНм - 19,6,
Пусковой момент, Мпуск мНм - 68,6,
Потребляемый ток, Jр А - 1,3,
Масса, m кг - 0,8
3. Расчет редуктора
3.1 Кинематический расчет
Определим общее передаточное отношение. По известным значениям скоростей nном и nвых определяем общее передаточное отношение редуктора по формуле:
Подставляя полученные в предыдущем пункте значения nном и nвых получаем: .
Определим число ступеней. Согласно критерию минимизации погрешности, считая максемально возможным предаточное отношение в выражении [1, с. 6] равным 8, получим вырожение для определения числа супеней редуктора:
Так как в суммарную погрешность передачи основной вклад вносят последние ступени, принимают их предаточные отношения максимальными и равными 8: .
Тогда передаточное отношение первой ступени будет равно:
3.2 Расчет геометрических размеров
Выбираем модуль .
Назначим число зубьев на всех шестернях (согласно рекомендуемым значениям [1, с. 8]).
Число зубьев ведомых колес для редуктора вычисляется по формуле:
,
где k = 2, 4, 6 - номер колеса.
Полученные результаты представлены в табл. 1.
Таблица 1
Номер ступениПередаточное отношениеНазначенные числа зубьевШестерняКолесо11,952040282016038201604820160
Так как, при вычислении числа зубьев ведомых колес получился не целым числом, мы были вынуждены прибегнуть к округлению к ближайшему целому, при этом погрешность передаточного отношения редуктора после подбора числа зубьев во всех ступенях должна отличатся от требуемого передаточного отношения , определенного (2.2) не более чем на 2,5%:
,
где k = 1, 3, 5, 7
Фактическое передаточное отношение редуктора рассчитывается по формуле:
Подставляя значения из таблицы 1, находим ig:
Погрешность передаточного отношения находится по формуле:
Подставляя значения, получаем:
Так как , следовательно, условие выполняется и выбор числа зубьев колес и шестерен был произведен верно.
Ширина колес:
мм,
где
Ширина шестерен:
мм,
где
Высота головки зуба:
мм
Высота ножки зуба:
мм
где с* - коэффициент радиального зазора, значение которого зависит от величины модуля: при ; при , и при
Высота зуба:
мм
Делительный диаметр:
,
т. к. колесо прямозубое, то ?=0
Диаметр вершин зубьев:
Диаметр впадин зубьев:
Делительное межосевое расстояние
Полученные результаты представлены в табл. 2.
Таблица 2
№ колеса12345678d, мм1020108010801080da, мм1121118111811181df, мм8,518,58,578,58,578,58,578,5b, мм2222a?, мм15454545
4. Проверочный расчет требуемой мощности двигателя
Расчет мощности двигателя:
,
где Тн - момент нагрузки на выход вала двигателя, nвых - скорость оборотов в минуту двигателя.
Вт
Для проектируемого устройства, состоящего из электродвигателя, муфты и цилиндрического редуктора общий КПД равен:
,
где - коэффициент полезного действия муфты; - коэффициент полезного действия пары подшипников (степень кратна количеству пар подшипников [1, c. 4]); - коэффициент полезного действия цилиндрической зубчатой передачи.
Требуемая мощность:
Вт
Номинальная мощность двигателя должна удовлетворять условию:
,
где - номинальная мощность двигателя по паспорту.
5. Расчет кинематической погрешности редуктора
Назначим для рассчитываемого ДПМ 7-ю степень точности и вид сопряжения - G.
,
где Fр - допуск на накопленную погрешность шага зубчатого колеса (шестерни), выбирается из таблицы [1, с. 12].
ff - допуск на погрешность профиля зуба
ff = 7, т. к. m = 0,
Допускаемые значения кинематических погрешностей зубчатых колес:
,
где z - число зубьев колеса; m - модуль передачи в миллиметрах.
Суммарная ошибка ведомого звена
,(5.1)
где - величина кинематической погрешности звена k+1, вызванная погрешностью звена k; - величина собственной кинематической погрешности колеса k+1.
Так как придаточное отношение , то погрешность ведущего колеса k вызовет погрешность поворота колеса k+1, равную:
,
где- величина собственной кинематической погрешности колеса k.
Тогда выражение (5.1) представим как:
Максимальная кинематическая погрешность:
,
где - число зубьев колеса с номером k; - допускаемые отклонения k-го звена; - придаточное отношение от k-го колеса к звену n.
Исходные данные для расчёта
12345678d, мм1020108010801080z2040201602016020160m0,5i1,9588821,311,421,33,821,33,821,33,8ff9Fр2224223522352235313331443144314422,36,56,56,541,8
6. Обоснование выбора применяемых материалов
При выборе материалов деталей нам нужно учитывать многие факторы, такие как прочность, жесткость, массу конструкции, обрабатываемость, стоимость и дефицитность материала, влажность и температурные условия работы, агрессивность среды, вид производства, безопасность, эстетичность и другие.
Для обоснования применяемых материалов определим величину окружной скорости быстроходной шестерни по формуле:
,
где - диаметр делительной окружности шестерни, равный 10 мм; - частота вращения входного вала, равная 6000 об/мин.
=3,14 м/с.
турникет двигатель редуктор материал
При такой окружной скорости для цилиндрических прямозубых колес следует назначать прямозубую передачу 7-ой степени точности. Учитывая полученное значение окружной скорости, а также что зубчатые колеса должны иметь малую массу, быть износостойкими, прочными - материал зубчатых колес сталь 45 ГОСТ 1050-88, для которой твердость 42-46 HRC, допускаемое контактное напряжение МПа, напряжение изгиба при постоянной нагрузке МПа. Валы и штифты также изготовлены из стали 45 ГОСТ 1050-88;
Роль смазочных материалов при работе механизмов состоит в снижении потерь на трение, уменьшение изнашивания, а так же в предохранении отертых поверхностей от коррозии. В качестве смазочного материала зубчатых колес, подшипников скольжения применяем консистентную ЦИАТИМ 201 (ГОСТ6267-79).
Литература
1.Сурин В.М. «Техническая механика. Методическое пособие по курсовому проектированию» - Минск.: БГУИР, 2008. - 46 с.
2.Вышинский Н.В. «Техническая механика. Курсовое проектирование» - Минск.: «Бестпринт», 2001. - 164 с.
.Сурин В.М. «Техническая механика. Учебное пособие» - Минск.: БГУИР, 2004. - 292 с.
.Справочник конструктора. Точного приборостроения. Под общей редакцией К.Н. Явленского, Б.П. Тимофеева, Е.Е. Чайдановой - Лененград: «Машиностроение», 1989.
.Крепежные изделия. Справочник студента БГУИР. Составители: В.Н. Куценко, В.А. Столер, Н.Г. Рожнова - Минск.: БГУИР, 2004.
Больше работ по теме:
Предмет: Физика
Тип работы: Контрольная работа
Новости образования
КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]
Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение
ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ