Модуль манипулятора промышленного робота

1.5.3. Расчёт второго вала

Исходные данные: , , . (см. Рис.5, Рис.6)

Момент на втором валу .

Момент на третьем валу .

Диаметр шестерни второй ступени  .

Диаметр шестерни третьей ступени  .

Определение окружных и радиальных усилий

,

,

,

.

Определение реакций опор

Составляем уравнения равновесия заданной системы сил.

, (5)

, (6)

, (7)

. (8)

Из уравнений (7), (8) определим и , а подставив полученные значения в уравнения (5) и (6), определим и .

Получаем следующие результаты:

,

;

,

.

Определение изгибающих моментов

,

,

,

.

Строим эпюры поперечных и изгибающих моментов (Рис.8), эпюры крутящих моментов (Рис.7).

 

Рис.5. Расчётная схема  второго вала

 

 

 

Рис.6. Схема действия сил на второй вал

 

Рис.7. Расчётная схема (а) и эпюра крутящего момента (б)

 

Рис.8. Расчётная схема (а, г), эпюры поперечной силы (б, д) и изгибающего момента (в, е) для второго вала.

 

Уточнение диаметра вала

Очевидно, что наиболее опасным  сечением является сечение  , в котором действуют силы и . Находим поперечную силу и изгибающий момент, действующие в этом сечении.

,

.

.

Определяем минимально необходимое  значение диаметра вала в опасном  сечении:

.

 

Окончательно выбираем диаметр  вала: .

1.5.4. Расчёт третьего вала

Исходные данные: , . (см. Рис.9, Рис.10)

Момент на третьем валу .

Момент на четвертом валу .

Диаметр шестерни третьей ступени  .

Определение окружных и радиальных усилий

,

,

Определение реакций опор

Составляем уравнения равновесия заданной системы сил.

, (9)

, (10)

, (11)

. (12)

Из уравнений (11), (12) определим и , а подставив полученные значения в уравнения (9) и (10), определим и .

Получаем следующие результаты:

,

;

,

.

Определение изгибающих моментов

,

,

Строим эпюры поперечных и изгибающих моментов (Рис.14), эпюры крутящих моментов (Рис.13).

Рис.9. Расчётная схема четвертого вала

 

Рис.10. Схема действия сил на четвертый вал

 

Рис.11. Расчётная схема (а) и эпюра крутящего момента (б)

 

 

Рис.12. Расчётная схема (а, г), эпюры поперечной силы (б, д) и изгибающего момента (в, е) для четвертого вала.

 

Уточнение диаметра вала

Очевидно, что наиболее опасным  сечением является сечение  , в котором действуют силы и . Находим поперечную силу и изгибающий момент, действующие в этом сечении.

,

.

.

Определяем минимально необходимое  значение диаметра вала в опасном  сечении:

Окончательно выбираем диаметр  вала: .

 

1.6.Выбор подшипников.

 

Первый вал:

Серия 100 - шариковые радиальные однорядные:

d=10 мм - внутренний диаметр.

D=26 мм - внешний диаметр.

B=8 мм - ширина подшипника.

С=4620 Н - выдерживаемая нагрузка.

 

Второй вал:

Серия 103 - шариковые радиальные однорядные:

d=17 мм - внутренний диаметр.

D=35 мм - внешний диаметр.

B=10 мм - ширина подшипника.

С=6050 Н - выдерживаемая нагрузка.

 

Третий вал:

Серия 105 - шариковые радиальные однорядные:

d=25 мм - внутренний диаметр.

D=47 мм - внешний диаметр.

B=12 мм - ширина подшипника.

С=11200 Н - выдерживаемая нагрузка.

 

1.7.Расчет шпоночных соединений.

Расчёт на срез производится по формуле:

. 

Расчёт на смятие производится по формуле:

. 

Здесь:

 – момент, действующий на  валу;

 – диаметр вала;

 – высота шпонки;

 – ширина шпонки;

 – длина шпонки;

 – допустимое напряжение  при срезе,  ;

 – допустимое напряжение  при смятии, .

Вал двигателя – шестерня

Шпонка 6 х 6 х 22 ГОСТ 23360-78

,

.

Первый вал – зубчатое колесо

Шпонка 4 х 4 х 18 ГОСТ 23360-78

,

.

Первый вал – шестерня

Шпонка 4 х 4 х 18 ГОСТ 23360-78

,

.

Второй вал – зубчатое колесо

Шпонка 6 х 6 х 32 ГОСТ 23360-78

,

.

Второй вал - шестерня

Шпонка 6 х 6 х 32 ГОСТ 23360-78

,

.

Третий вал – зубчатое колесо

Шпонка 8 х 7 х 70 ГОСТ 23360-78

,

.

Третий вал – фланец

Шпонка 8 х 7 х 45 ГОСТ 23360-78

Напряжения, возникающие в шпонках, не должны превышать допустимых иначе они не выдержат нагрузки.

 

1.8.Выбор смазки.

В редукторах с цилиндрическими, коническими и винтовыми колесами и червячными передачами зубья колес  при окружных скоростях выше 3 м/с  рекомендуется смазывать жидким маслом (индустриальное 12 или 30) способом окунания или разбрызгивания.

2.Заключение

 

В ходе выполнения курсовой работы был разработан механизм модульного типа – механизм подъёма груза  кранового механизма. Логически  механизм состоит из двух частей: электродвигатель, редуктор. Выбор электродвигателя осуществлён из расчёта мощности требуемой на выходном звене с учётом влияния КПД редуктора. Редуктор посредством зубчатых передаточных ступеней осуществляет передачу момента с вала двигателя на выходной выл с необходимым передаточным отношением.

Произведена проверка на прочность зубчатых колёс, валов, шпонок. Были подобраны подходящие подшипники, смазка, назначены квалитеты и технические требования.

В результате ответственного проектирования, были обеспечены следующие  критерии удачной конструкции:

• технологичность изготовления деталей, входящих в механизм;
• технологичность сборки;
• обоснованный выбор точности основных элементов механизма;
• унификация и нормализация элементов механизма;
• необходимая прочность, оптимальная масса и габариты механизма;
• оптимальный подбор смазки;
• соблюдение норм технической эстетики;
• удобство эксплуатации механизма.

 

3.Библиографический список

1. Первицкий Ю.Д. «Расчёт и конструирование точных механизмов» Л.:Машиностроение, 1976.
2. Анурьев В.И. «Справочник конструктора-машиностроителя» Л.: Машиностроение,2000.

 -  -