Механизм линейных перемещений

Механизм линейных перемещений, описание его конструкции и принципа работы. Кинематический, геометрический и силовой расчет электродвигателя. Параметры зубчатой передачи и определение работоспособности подшипников качения. Расчет передачи винт-гайка.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Содержание

Введение

1. Обзор и анализ существующих конструкций

2. Описание конструкции изделия и принцип его работы

3. Расчеты, подтверждающие работоспособность конструкции

3.1 Расчет и выбор электродвигателя

3.2 Кинематический расчёт

3.3 Геометрический расчет

3.3.1 Основные параметры зубчатой передачи

3.3.2 Точность зубчатой передачи

3.3.3 Расчёт цилиндрических зубчатых колёс на контактную прочность

3.3.4 Расчёт цилиндрических зубчатых колёс на выносливость при изгибе

3.3.5 Предварительный расчет валов

3.3.6 Расчёт валов на усталостную прочность

3.3.7 Расчёт валов на жёсткость

3.3.8 Расчёт работоспособности подшипников качения

3.4 Силовой расчет

3.5 Расчет типовых элементов

3.5.1 Расчёт шпоночного соединения

3.5.2 Расчёт муфты

3.5.3 Расчет передачи винт-гайка

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Целью данного курсового проекта является систематизация и углубление знаний по общетехнической дисциплине «Детали и механизмы приборов». Изучение этого курса дает студентам необходимые навыки по расчету и проектированию типовых элементов приборных устройств и их деталей.

Под проектированием понимают совокупность логических и математических процессов поиска, выбора и обоснования оптимального варианта принципа действия и конструкции разрабатываемого механизма, отвечающего требованиям технического задания, современным научным и техническим достижениям. Обучение проектированию механизмов имеет практическое и теоретическое значение. На этой стадии обучения закладываются основные знания в области понимания техники и процесса конструирования приборов, так как дальнейшая деятельность инженера без этих знаний не представляется возможной.

В данном курсовом проекте мне необходимо было спроектировать механизм линейных перемещений. Однако, независимо от назначения механизма при его проектировании необходимо учитывать следующие основные требования: обеспечение заданной точности функционирования, прочности и жесткости отдельных элементов и конструкции в целом. Кроме того разрабатываемая конструкция должна иметь минимальную массу, габаритные размеры, быть экономически обоснованной, простой и удобной в эксплуатации и ремонте, а также технологичной в изготовлении. Таким образом, при проектировании своего механизма, я учитывал данные требования в полном объеме.

1. Обзор и анализ существующих конструкций

Линейные перемещения - общее название узлов механизмов (более простых или более сложных), которые обеспечивают линейное (продольное) перемещение втулки, либо каретки вдоль вала или рельсовой направляющей.

В настоящее время разработано множество различных видов и серий механизмов линейных перемещений для удовлетворения разнообразных потребностей различных отраслей промышленности. И с каждым годом с увеличением на предприятиях парка современного оборудования у ремонтно-механических служб растет потребность в механизмах линейного перемещения.

Самыми распространенными видами механизмов линейных перемещений являются варианты:

1)По круглому валу движется шариковая втулка линейного перемещения.

Втулка линейного перемещения состоит из металлического цилиндра, внутри которого по нескольким дорожкам свободно по замкнутому контуру перемещаются шарики. Благодаря вращательному движению шариков линейная втулка свободно перемещается вдоль вала, обеспечивая механизму плавное, с малым люфтом перемещение.

2)По направляющему профильному рельсу движется каретка.

Каретка (несущая платформа) линейного перемещения состоит из корпуса каретки, внутри которого по замкнутым дорожкам циркулируют тела качения. Перемещение каретки по рельсу обеспечивается четырьмя независимыми друг от друга цепочками шариков блока качения. При движении линейной каретки по закаленному и шлифованному направляющему рельсу шарики каждой дорожки прокатываются по рельсу внутри закольцованной канавки, толкая друг друга. Такая схема движения обеспечивает низкий коэффициент трения. Также уменьшению трения способствует принудительная подача смазки через ниппель, расположенный на внешней стороне каретки. Для предотвращения попадания посторонних частиц в блок качения на каретку устанавливаются скребки и резиновые уплотнители. Линейные каретки обладают меньшим люфтом и большей грузоподъемностью по сравнению с шариковыми линейными втулками. Но оба этих вида линейных перемещений обладают низким трением перемещения по направляющей, плавностью хода, низким уровнем шума при работе и простотой установки и обслуживания.

Так как линейное перемещение достигается благодаря использованию простого механизма, втулки и каретки линейного перемещения имеют достаточно широкий спектр применений.

2. Описание и принцип действия разработанной конструкции

В ходе курсовой работы мною был спроектирован механизм линейных перемещений. Движение механизму передаётся от асинхронного электродвигателя постоянного тока АДП-507А. Вращательное движение вала двигателя преобразуется в линейное перемещение гайки на выходном валу посредством зубчатых передач и передачи винт-гайка. Все валы посажены на шариковые радиально-упорные подшипники. Двигатель прикрепляется фланцами к стакану и дополнительно закрепляется при помощи винтов. Защитно-декоративное покрытие не выбирается , так как механизм эксплуатируется в помещении с искусственно регулируемыми климатическими условиями, например, в закрытых отапливаемых или охлаждаемых и вентилируемых производственных помещениях (условия эксплуатации УХЛ 4.1)

3. Расчеты, подтверждающие работоспособность конструкции

3.1 Расчет и выбор электродвигателя

Для выбора электродвигателя рассчитаем его мощность. Определим мощность выходного вала:

Тогда требуемая мощность двигателя следующая:

где к- коэффициент, учитывающий перегрузки двигателя во время его пуска и разгона механизма.

В соответствии с расчётами выбираем асинхронный электродвигатель постоянного тока АДП-507А со следующими параметрами

3.2 Кинематический расчёт

В ходе проведения расчетов был выбран электродвигатель двигатель АДП-507А 7,5 Вт, .

Скорость вращения вала двигателя:

Определим общее передаточное число редуктора:

,

Где считается по формуле:

.

В данном механизме отсутствует ременная и цепная передача, поэтому можно записать:

Где - передаточное отношение на тихоходном валу;

- передаточное отношение на быстроходном валу.

Передаточное отношение на тихоходном валу можно определить по формуле:

Тогда передаточное отношение на быстроходном валу:

Рассчитаем погрешность редуктора



Погрешность не превышает допустимую (4%)

3.3 Геометрический расчет

3.3.1 Основные параметры зубчатой передачи

Редуктор состоит из четырех зубчатых колёс. Выбираем число зубьев для шестерен:

;

;

Рассчитаем число зубьев для ведомых зубчатых колес:

=97;

Определяем модуль передачи:

Кт=1.4 - коэффициент для прямозубых колес

Шт=10 - коэффициент ширины зубчатого колеса

К=1.3 - коэффициент расчетной нагрузки

YF - коэффициент формы зуба

1) Z1 - Z2

Z1=22 Z2=88

YF1=4.1 YF2=3.76

Расчет будем вести по шестерне.

мм

Так как в остальных зацеплениях зубчатых колес передаваемый момент меньше, то и модуль будет меньше.

Выбираем модуль из ряда стандартных при условии:

где, 12.

Рассчитаем геометрические параметры колёс

Делительный диаметр:

Диаметр окружности вершин зубьев:

Диаметр окружности впадин зубьев:

Межосевые расстояния:

Ширина колёс: b2=Шm·m=10*0,4=4 мм;

Ширина шестерён b1= b2+ m·(1…2)=2+0,4*2=3 мм

3.3.2 Точность зубчатой передачи

По своему функциональному назначению отнесём зубчатую передачу к категории кинематических и назначим восьмую степень точности по нормам кинематической точности. Так как передача реверсивная, то ужесточим требования по нормам плавности работы зубчатой передачи относительно выбранной степени точности по нормам кинематической точности. Назначим восьмую степень точности по нормам плавности работы.

По нормам полноты контакта зубьев в зацеплении назначим более грубую - девятую степень точности с учётом допускаемых стандартом пределов комбинирования степеней точности.

Точность зубчатой передачи: 8-8-9 В ГОСТ 1643-81.

3.3.3 Расчёт цилиндрических зубчатых колёс на контактную прочнос...