Технические требования.

Ввиду того, что разрабатываемое изделие относится к группе медицинской техники, это обуславливает ряд особенных требований к качеству его изготовления, а также к параметрам работы. Важно обеспечить отсутствие отрицательных побочных эффектов в результате применения разрабатываемого изделия. Необходимо, чтобы скобы-держатели были изготовлены из диэлектрика. (В данном проекте не вышеуказанные требования не влияют на разрабатываемый привод). Среди технических требований важно выделить: Тип привода: колесный

Габаритные размеры всего изделия: 180мм *125мм*80мм

Скорость выходного звена: v=0,025 м/с.

Статическая сила нагрузки: F=8H

2. Исходные данные:

Скорость выходного звена: v=0,025 м/с.

Статическая сила нагрузки: F=8H

Критерий проектирования: Минимизация габаритов

Тип предохранительной муфты: Шариковая

Ток: Переменный

Режим работы: Длительное время эксплуатации Условия эксплуатации: УХЛ 4.1

Степень защиты: IP44

3. Подбор электродвигателя

3.1. Определение начальных параметров.

Выбор двигателя по мощности

Нам известны статическая сила на выходном звене F=8H и скорость движения выходного звена V=0,025м/с.

1. Определим мощность двигателя

N_дв=== 0,5 Вт – необходимо выбрать двигатель, мощность которого была бы не менее рассчитанной.

ζ= 1.5 для нерегулируемого привода и переменной статической нагрузке;

η = 0.6 КПД привода.

Выбор двигателя.

Из каталога микродвигателей по мощности выбираем двигатель.

Под наши требования подходит двигатель ДШ-0,25(А).

Характеристики двигателя:

• Мощность двигателя P=1 Вт.

• Номинальное напряжение питания U=13,5В

• Номинальный момент М_ном=25 Н*м

• Частота приемистости f_пр=130 шаг/с

• Угол поворота α=22,5 угл град (0,39 рад)

• Номинальный момент инерции J_н=56,4*10^-7кг*м²

• Срок службы Т=1000 ч

• Масса m=1,1 кг

Габаритные размеры:

d=4,8

d₁=6

d₂=72

d₃=5,5

D=60

l=10

l₁=1

l₂=4,5

l₃=5

L=125

B=73

H=72

Шаговые двигатели применяются в качестве исполнительных в системах с дискретным приводом. Частота вращения и суммарный угол поворота вала шагового двигателя пропорциональны соответственно частоте и числу поданных импульсов управления. Двигатели ДШ – также четырехфазные с возбуждением от постоянных магнитов на роторе. Все двигатели имеют продолжительный режим работы. Крепление двигателей – фланцевое.

Получив параметры, выясним оставшиеся необходимые параметры для расчета. Вычислим угловую скорость вала двигателя:

ω_дв=α*f=0,39*130=50,7 с^-1

4. Кинематический расчет проектируемой конструкции.

4.1. Определение передаточного отношения.

Для реализации электромеханического привода выбираем редуктор с цилиндрической зубчатой передачей.

Передаточное число редуктора:

i_ред=- передаточное число

ω_дв=50,7 с^-1;

ω_вых= ω_н=1,25 с^-1.

4.2. Определение числа ступеней.

Оптимизация (распределение общего передаточного отношения по ступеням).

Метод – минимизация габаритов.

n_опт=1,85*lg(i_ред)=2,035 → 3 (берем 3 ступени)

i₁=i₂=i₃=(передаточное отношение по ступеням)

4.3 Выбор числа зубьев и передаточных отношений по ступеням.

Z₁=28 i₂₁=3,4

Z₂=100

Z₃=28 i₄₃=3,4

Z₄=100

Z₅=28 i₆₅=3,4

Z₆=100

Рис. 3. Кинематическая схема редуктора.

5. Силовой расчет редуктора.

5.1. Выбор материала зубчатых колес.

Назначим материалы зубчатых колёс. Пусть все шестерни будут выполнены из одинакового материала и ведомые колёса также будут выполнены из одинакового (но уже другого) материала. Учтём, что шестерни должны быть выполнены из материала более качественного, чем колёса, и выберем для шестерён сталь Ст40Х, а для колёс – сталь Ст40.

сталь 40Х σ_в =1000 МПа – предел прочности

HB=250 МПа – твердость по шкале Бриннеля.

σ­_-1=400 МПа – предел выносливости для симметричного

знакопеременного цикла.

σ_-1=0.4σ_в

сталь 40 σ_в=560 МПа - предел прочности

HB=190 МПа - твёрдость по шкале Бриннеля;

σ­_-1=240 МПа – предел выносливости для симметричного знакопеременного цикла.

σ_-1=0.43σ_в