задание и вариант любой. (не бесплатно)

3. ИНДИВИДУАЛЬНАЯ РАБОТА
Выполнение студентами индивидуальных работ способствует закреплению и уг-лублению знаний, получаемых при изучении курса «Техническая механика». При этом студенты приобретают практический опыт использования методов инженерных расчетов механических конструкций, который облегчит в дальнейшем изучение спе-циальных дисциплин: «Телемеханика». «Теория автоматического управления», «Ло-кальные системы автоматики» и других, а также при выполнении курсового и ди-пломного проектирования.
Объектом разработки являются типовые конструкции и детали, используемые в передаточных механизмах систем автоматики и робототехники. При выполнении за-даний, исходя из назначения объекта разработки, студент должен:
а) по технической литературе изучить типовые конструкции устройств и выбрать подходящий аналог;
б) в соответствии с заданием выполнить технические расчеты.
Особое значение при этом имеют навыки работы с учебно-методической, техни-ческой и справочной литературой, облегчающие правильный выбор недостающих ис-ходных данных для расчёта заданного механизма. Независимо от назначения любая конструкция должна удовлетворять следующим основным требованиям:
1) обеспечивать заданные перемещения рабочих органов разрабатываемого устройства с необходимой точностью;
2) соответствовать условиям прочности, жёсткости и долговечности;
3) иметь минимальные габариты и массу.

Порядок выполнения индивидуальных работ
Технические расчеты выполняются по отдельным этапам после изучения соот-ветствующих тем. Консультирование студентов и проверка расчетов осуществляются преподавателем на дополнительных консультациях. Выявленные в процессе консуль-таций недостатки устраняются в течение одной недели, а результаты работы повторно предъявляются преподавателю.
Выполненные индивидуальные работы оформляются в виде расчетно-пояснительной записки с подробными пояснениями и обоснованием выбора недос-тающих данных. Пояснения дополняются рисунками, например, при расчете геомет-рических размеров зубчатого колеса приводится его эскиз с обозначением диаметров делительной окружности, окружностей выступов и впадин.

Содержание расчетно-пояснительной записки
1. Задание по индивидуальной работе.
2. Описание работы механизмов.
3. Предварительный выбор двигателя.
4. Расчет редуктора.
4.1. Кинематический расчет.
4.2. Расчет геометрических размеров.
5. Проверочный расчет требуемой мощности двигателя.
6. Предварительный расчет валов.
7. Расчет момента инерции редуктора.
Литература.

Методические указания по выполнению индивидуальной работы

Задание по индивидуальной работе
Задание должно содержать номер, вариант и название, кинематическую схему механизма и исходные данные по своему варианту, например: скорость вращения ва-ла III nIII=550 об/мин.

Описание работы механизма
В расчетно-пояснительной записке необходимо представить исходную кинема-тическую схему и описать работу механизма. Необходимо также указать предпола-гаемые условия эксплуатации и их влияние на характеристики устройства.

Предварительный выбор двигателя
По заданной мощности Р, снимаемой с выходного вала редуктора, с учетом КПД механизма ηp определить требуемую мощность двигателя Рmp. Так как механизм еще не спроектирован и не известен его действительный КПД, то следует задаться его предварительным значением (можно 0,4-0,7). При расчете мощности двигателя необ-ходимо учитывать режим работы механизма в составе промышленного робота, для которого характерны частые пуски, реверсы, остановки. По требуемой мощности Рmp = (1,2 … 2,5) P/ηp из каталога подбирают подходящий тип двигателя по условию P∂в > Pmp.

Расчет редуктора
Кинематический расчет
Кинематический расчет редуктора состоит в определении общего передаточного числа иp =׀n/n∂в׀, распределении его по ступеням и вычислении скоростей вращения всех валов. Если передаточное число отдельной ступени превысит допускаемое зна-чение иimax= 8, то следует выбрать двигатель с меньшей номинальной скоростью.

Расчет геометрических размеров
При расчете геометрических размеров зубчатых и конических передач предва-рительно выбрать нормальный модуль (лучше не менее 0,8 мм для заданий № 1,2,3,7 с целью обеспечения возможности увеличения диаметра выходного вала до диаметра винта, что позволит упростить конструкцию узла) и число зубьев шестерни; для червячной передачи – модуль, угол обхвата (70...120°), коэффициент де-лительного диаметра и число заходов червяка. Для косозубой ци¬линдрической пере-дачи геометрические размеры вычислять по торцо¬вому модулю, величина которого зависит от нормального модуля и угла наклона зубьев (8...15°). Числа зубьев колес определять по передаточному числу ступени, числу зубьев шестерни (числу заходов червяка) и округлить до целого числа, при котором погреш¬ность отклонения действи-тельного передаточного числа редуктора от требуемого не будет превышать 1,5%.
Расчету подлежат делительный диаметр, диаметры окружностей выступов и впадин, расчетный шаг, межосевое расстояние, а также:

для цилиндрических колес ― длина зубьев;

для червячных колес ― ширина обода, наибольший диаметр;

для конических колес ― длина зубьев, угол делительного конуса, внешнее конусное рассто¬яние, средний диаметр;
для червяка ― угол подъема винтовой линии, дли¬на нарезанной части.

Проверочный расчет требуемой мощности двигателя
Сущность данного расчета заключается в определении действи¬тельного КПД редуктора и в сравнении номинальной мощности двигателя Рдв с действительной тре-буемой мощностью Ртр. Расчет выпол¬нять в следующей последовательности. По за-данной мощности и уг¬ловой скорости ω найти крутящий момент Тв = [P,Вт]/[ω, рад/с], Нм (ω = πn/30)на выходном валу и мо¬мент Тк=Тв/nnn на выходном колесе с учетом КПД пары шарикоподшипников ηnn = 0,99...0,995. В зависимости от типа передачи рассчитать окружную или нормальную силу, приложенную к зубьям данного колеса; попра¬вочный коэффициент С, учитывающий снижение КПД передачи при умень-шении Тк. Выбрать материал для изготовления колес, коэффи¬циент трения, коэффи-циент торцового перекрытия для цилиндричес¬ких лес ( 1,1...2,0 - для прямозубого и = 3. ..4 - для косозубого колеса). Для червячной передачи рассчитать скорость скольжения и определить приведенный угол трения. По этим пара¬метрам найти КПД выходной ступени и пересчитать через передаточ¬ное число момент Тк на ведущее звено этой ступени (учесть потери на трение в опорах выходного вала).
Продолжать расчет до тех пор, пока не будет определен мо¬мент на входном зве-не механизма (шестерне или червяке). Разделив его на КПД подшипников и муфты (тип ее выбрать самостоятельно, а КПД в пределах 0,96... 0,99), получить приведен-ный к входному ва¬лу крутящий момент. Далее по моменту и скорости вращения вала двигателя найти Ртр. При соблюдении соотношения
Рдв > (1,2...2,5)Ртр (1)
расчет заканчивают. Допускается выполнять данный подраздел и так: вычислить об-щий КПД редуктора, и если он окажется не менее чем в 1,2 раза больше выбранного в подразделе 3.1.3, условие (1) будет заведомо справедливо.

Предварительный расчет валов
Сначала по рекомендациям литературы выбрать материал валов, от которого за-висит их прочность. Минимальные диаметры опреде¬лить для каждого вала из условия прочности на кручение по най¬денным в п. 4 крутящим моментам.

(2)

При этом учет деформации изгиба осуществляется понижением допускаемых напряжений кручения [ кр]. Полу¬ченные в результате расчетов значения округлить в большую сторо¬ну.

Расчет момента инерции редуктора
Требуется выполнить расчет момента инерции редуктора J, при¬веденного к валу электродвигателя. Для этого по длине зуба коле¬са (длине нарезанной части червяка), делительному диаметру и удельной плотности материала вычислить значения J всех колес и червяка. Пересчет моментов инерции к валу двигателя осуществляется с уче-том передаточных чисел отдельных ступеней. Для упроще¬ния расчетов моментами инерции валов, подшипников, ступиц колес, муфты и других деталей пренебречь.

Задания к индивидуальным работам

Задание № 1

МЕХАНИЗМ КАЧАНИЯ ПЛЕЧА РОБОТА С ЧЕРВЯЧНОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ

Схема кинематическая: 1 – электродвигатель; 2 – соединительная муфта; 3-4 – чер-вячная передача; 5 – шариковинтовая передача; I-II – валы; III – вал-винт; IV – палец для соединения с рукой робота.

Исходные данные
Мощность Р, снимаемая с выходного вала III, Вт.
Скорость n вращения вала III, об/мин.

Варианты задания

N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
P 3 4 5 6 7 8 9 10 3 4 5 6 7 8 9
n 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Задание № 2
МЕХАНИЗМ КАЧАНИЯ ПЛЕЧА РОБОТА С ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ

Схема кинематическая:1 – электродвигатель; 2 – соединительная муфта; 3-4 – зуб-чатая передача; 5 – шариковинтовая передача; I-II – валы; III – вал-винт; IV – палец для соеди-нения с рукой робота.

Исходные данные
Мощность Р, снимаемая с выходного вала III, Вт.
Скорость n вращения вала III, об/мин.
Тип зубчатой передачи 3,4: прямо- или косозубая.

Варианты задания

N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
P 3 4 5 6 7 8 9 10 3 4 5 6 7 8 9
n 350 400 450 500 550 600 650 700 350 400 450 500 550 600 650
3-4 Прямозубая Косозубая Прямозубая Косозубая

Задание № 3
МЕХАНИЗМ ПОВОРОТА РУКИ РОБОТА С ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧEЙ

Схема кинематическая: 1 – электродвигатель; 2 – соединительная муфта; 3-6 – зуб-чатые передачи; 7 – платформа для крепления руки робота; I-IV – валы.

Исходные данные

Мощность Р, снимаемая с выходного вала III, Вт.
Скорость n вращения платформы, об/мин.
Тип зубчатой передачи 3,4 и 5,6: прямо- или косозубая.

Варианты задания

N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
P 3 4 5 6 7 8 9 10 3 4 5 6 7 8 9
n 60 70 80 90 100 110 120 130 60 70 80 90 100 110 120
3-4 Прямозубая Косозубая Прямозубая Косозубая
5-6 Косозубая Прямозубая Косозубая Прямозубая

Задание № 4
МЕХАНИЗМ ПОВОРОТА РУКИ РОБОТА С ЧЕРВЯЧНОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ

Схема кинематическая: 1 – электродвигатель; 2 – соединительная муфта; 3-4 – чер-вячная передача; 5 – платформа для крепления руки робота; I-III – валы.

Исходные данные
Предлагаемый аналог конструкции [1, кн. 3, с. 208, рис.5. 2].
Мощность Р, снимаемая с выходного вала III, Вт.
Скорость n вращения платформы, об/мин.
Срок службы L, часов.

Варианты задания

N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
P 3 4 5 6 7 8 9 10 3 4 5 6 7 8 9
n 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150