Проектирование механической системы промышленного робота манипулятора

Факультет экономики и управления в машиностроении.

Кафедра инженерных наук и технологий.

 

Курсовая работа.

 

Тема: Проектирование механической системы промышленного робота манипулятора

 

Санкт - Петербург

2007 год.

Содержание

Введение

1) Часть №1: Проектный расчет вала редуктора

2) Часть №2: Конструирование вала

3) Часть №3: Приложения

Приложение №1

Приложение №2

Приложение №3

Приложение №4

Список литературы

Введение

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата, и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепные или ременные передачи.

Назначение редуктора - понижение угловой скорости и соответствен но повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называют ускорителями или мультипликаторами. Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке и передаточному числу без указания конкретного назначения.

Редукторы классифицируют по следующим признакам: типу передачи, (зубчатые, червячные или зубчато-червячные), числу ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые), типу зубчатых колес (цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические), относительному расположению валов редуктора в пространстве (горизонтальные, вертикальные), особенностями кинематической схемы (развернутая, соосная, с раздвоенной ступенью).

Возможности получения больших передаточных чисел при малых габаритах обеспечивают планетарные и волновые редукторы.

Сборку редуктора производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов: на ведущий вал насаживают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают удерживающие кольца и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле.

Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтоф; затягивают болты, крепящие крышку корпуса.

Таким образом мы видим, что одной из важнейших составляющих редуктора является вал. В этой курсовой работе нам как раз предстоит спроектировать и сконструировать вал редуктора.

Предварительная конструктивная проработка вала и подшипниковых узлов выполняется на стадии эскизного проекта редуктора. Окончательное конструктивное исполнение этих узлов определяется по результатам расчета вала и подшипников по критериям их работоспособности. При известных нагрузках на вал эти расчеты можно произвести, составив расчетную схему вала.

Рассчитаем необходимый нам вал в соответствии с требованиями, изложенными в задании к курсовой работе.

Часть №1: Проектный расчет вала редуктора

 

F_t = 2200H F_t – окружная сила

F_a = 770 H F_a – осевая сила

F_r = 836 H F_r – радиальное усилие

l = 0,16 м

D = 0,11 м

 

I. Силу Fa и Ft переносим к центру тяжести вала

Момент М_а вызывает изгиб в вертикальной плоскости XOY.

Сила F_a вызывает растяжение, и в расчетах мы ее учитывать не будем.

Момент M_t вызывает кручение вала относительно оси OX.

II. Изобразим пространственную схему вала

Схема представляет собой балку, лежащую на двух опорах.

Внешние силы лежат в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, поэтому составляющие реакции определим в тех же плоскостях, а затем подсчитаем результирующие реакции.

А) Чертим расчетную схему в вертикальной плоскости XOY и определяем составляющие реакции.

R_ay → ∑M_в = 0

–R_ay ∙ 2l + F_r ∙ l – M_a =0

R_ву → ∑M_а = 0

R_вy ∙ 2l – F_r ∙ l – M_a =0

Проверка: ∑Y = 0

R_ay – F_r + R_ву = 0

285,66H – 836H + 550,34H = 0H =>Решение верно!

 

Б) Чертим схему вала в горизонтальной плоскости XOZ и определим составляющие реакции в этой плоскости.

–R_az ∙2l + F_t ∙l = 0

R_вz → ∑M_а = 0

R_вz ∙2l – F_t ∙l = 0

Проверка: ∑Z = 0

Raz – Ft + Rвz = 0

1100H – 2200H + 1100H = 0H =>Решение верно!

 

В) Определим суммарную радиальную реакцию в опорах.

III. Строим эпюру изгибающих моментов

А) В вертикальной плоскости XOY.

1-й участок 0 ≤ X₁ ≤ 0,16 м

M_z = R_ay ∙ X₁

 

При X₁ = 0 м M_z1 = 0 H ∙м

При X₁ = 0,16 м M_z1 = 45,71 H ∙м

2-й участок 0 ≤ X₂ ≤ 0,16 м

M_z = R_вy ∙ X₂

 

При X₂ = 0 м M_z2 = 0 H ∙м

При X₂ = 0,16 м M_z2 = 88,06 H ∙м

Б) В горизонтальной плоскости XOZ.

1-й участок 0 ≤ X₁ ≤ 0,16 м

M_y = R_az ∙ X₁

 

При X₁ = 0 м M_y1 = 0 H ∙м

При X₁ = 0,16 м M_y1 = 176 H ∙м

2-й участок 0 ≤ X₂ ≤ 0,16 м

M_y = R_вz ∙ X₂

 

При X₂ = 0 м M_y2 = 0 H ∙м

При X₂ = 0,16 м M_y2 = 176 H ∙м

 

A)

 

Б)

IV. Определение суммарных изгибающих моментов в сечении С

- Слева:

- Справа:

V. Строим эпюру М_кр. М_кр = -121 Н*м

VI. Используя III и IV теории прочности, определяем эквивалентные (приведенные) моменты характерных сечений

 

VII. Определим опасное сечение и выпишем величину моментов в этом сечении

Опасное сечение в точке С.

М_изг = 196,8 Н ∙м

М_кр = 121 Н ∙м

 

VIII. Вычисляем диаметр вала d

[σ] = 70 МПа

σ_max = ≤ [σ]