Домашняя работа “Расчет электромеханического привода (ЭМП)” (стр. 1 )

«Московский государственный технический университет имени » (МГТУ им. )

Факультет РЛ

Кафедра РЛ5

Домашняя работа

“Расчет электромеханического привода (ЭМП)”

Вариант №21

Студент: Тихомиров. Д. В.

  Группа ИУ4-53

Преподаватель:

                                        2009 г.

Содержание

Содержание        2

1. Исходные данные        3

2. Предварительный выбор двигателя разрабатываемой конструкции        3

3. Кинематический расчет        4

  3.1. Определение общего передаточного отношения        4

  3.2. Определение числа ступеней и распределения общего передаточного отношения по ступеням        4

  3.3. Определение чисел зубьев колес редуктора        5

4. Силовой расчет ЭМП        6

  4.1 Проверочный расчет выбранного двигателя        7

  4.2. Определение модуля зацепления        8

5. Геометрический расчет кинематики ЭМП        11

6. Расчет валов и опор редуктора        12

  6.1. Расчет валов        12

  6.2 Расчет опор        16

7. Точностной расчет разрабатываемой кинематики        18

8. Проверочные расчеты проектируемого привода        22

  8.1 Уточненный силовой расчет и проверка правильности выбора электродвигателя        22

  8.2. Проверочные расчеты на прочность        24

Список литературы        25

1. Исходные данные задания.

Требуется разработать ЭМП на основе ниже приведенных данных, принципиальная схема которого приведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема ЭМП

Момент нагрузки Мн	1.25 Н·М
Частота вращения выходного вала	15 об/мин
Угловое ускорение вращения выходного вала Ен	5 рад/с2
Момент инерции нагрузки Jн	0.5 кг·м2
Температура эксплуатации	±50 °С
Род тока	постоянный
Срок службы не менее	300 час
Критерий расчета	минимизация габаритов
Режим работы	кратковременный
Метод расчета, процент риска при расчете, точность	максимум-минимум
Рабочий угол поворота выходного вала	±180 град
Точность отработки не хуже	15'
Примечание	нет

2. Анализ исходных данных. Определение возможного назначения ЭМП. Обоснование выбора электродвигателя для ЭМП. Подбор двигателя.

Электродвигатель – это электрическая машина, предназначенная для преобразования энергии электромагнитного поля в кинетическую энергию вращения вала.

По условию ТЗ режим работы привода – кратковременный, следовательно, необходимо выбирать двигатель с относительно большим пусковым моментом.

2.1. Определить расчетную мощность электродвигателя

Расчетная мощность электродвигателя равна:

РР=РН/з

Рн - мощность нагрузки по выходному валу

з – КПД редуктора. Поскольку используется цилиндрический зубчатый редуктор открытого типа, з=0,8.

РН=МНщН =МН

МН – момент нагрузки, МН=1,25 Нм,

щН – угловая скорость вращения выходного вала,

n – частота вращения выходного вала, n=15об/мин

РН = 1,96

РР = 2,4537

Мощность двигателя по паспортным данным:

РТ=оРР,

о – коэффициент запаса двигателя,

РТ – мощность двигателя по паспортным данным

Так как нагрузка постоянная, режим работы кратковременный, то беру о =1,2.

Требуемая мощность двигателя РТ = 1,2*2,4537=2,944 Вт

2.2. Выбор электродвигателя

Требуется выбрать двигатель постоянного тока. Учитывая мощность, срок службы, разброс температур, характер работы, из табл. П1.18 [1] выбираем двигатель ДПР-42-Н1.Н2.Ф1.Ф2-02 с техническими характеристиками:

  U = 27B рабочее напряжение

  РТ = 3.1 Bт номинальная мощность

  ω = 6000 мин-1  - выходная частота вращения

  Mн = 11.9 Н*мм – номинальный момент

  Mп = 19,6 Н*мм – пусковой момент

  J = 0.57*10-6  кг*м2  - момент инерции ротора

  Т = 1000 часов – время работы

  М = 0,15 кг – масса

3. Кинематический расчет ЭМП

3.1. Определение общего передаточного отношения

Общее передаточное отношение  равно:

i0=nдв/nн,

nдв – частота вращения двигателя,

nн – частота вращения выходного вала.

i0=6000/15=400

3.2. Определение числа ступеней и распределения общего передаточного отношения по ступеням в соответствии с заданным критерием проектирования ЭМП.

Критерий расчета – минимизация габаритов (для равномодульных передач).

Оптимальное число степеней: n = 1.85*Lg(i0)

  n = 1.85*Lg(i0) = 4.813

Выберу n = 5

Передаточное отношение ступени:

I1  = i2 = i3 = i4 = 3.314 = 3.31

№ ступени	1	2	3	4	5
Передаточное отношение	3.31	3.31	3.31	3.31	3.31

3.3. Определение чисел зубьев колес редуктора

Число зубьев на шестернях из соображений минимизации габаритов назначу равным 18.

Число зубьев ведомых колес для редуктора равно:

Z2=Z1∙ i12,

где i12 – передаточное отношение рассчитываемой элементарной передачи.

В результате получаем:

№ колеса	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Число зубьев	18	60	18	60	18	60	18	60	18	60

Так как колеса имеют стандартные параметры, среди которых число зубьев, то воспользовавшись предпочтительным рядом колес №2 выбираю:

№ колеса	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Число зубьев	18	59	18	59	18	59	18	59	18	59
Передаточное отношение	3.28	3.28	3.28	3.28	3.28

Поскольку выбор числа зубьев осуществляется из рекомендуемого стандартного ряда [1], результирующее передаточное отношение может несколько отличаться от расчетного. Погрешность (Дi) фактического передаточного отношения от расчетного не должна превышать 10%, где .   

Рис.1. Кинематическая схема ЭМП

4. Силовой расчет ЭМП. Предварительная проверка правильности выбора электродвигателя

4.1. Проверочный расчет выбранного двигателя

Определение общего момента

Поскольку в момент пуска двигателя нужно учесть инерционность двигателя и нагрузки, необходимо, чтобы двигатель обеспечивал нужное угловое ускорение нагрузки. На выходном валу с учётом динамической составляющей действует следующий момент:

МУ=МСТ+МД,

МСТ – статическая нагрузка, по условию МСТ=1,25Н∙м

МД – динамическая нагрузка, МД=J∙е

J – момент инерции нагрузки, J=0,5кг∙м2

е – угловое ускорение вала выходного звена, е=5 рад∙с-2