Разработка клиновой реверсивной реечной передачи для малогабаритной электромеханической системы.

Согласно справочной литературе направляющие прямолинейного движения изготавливаем из бронзы, а рейку – из стали 45. Для этих материалов f = 0,18 (при отсутствии смазки).(6)(7)Назначим: a = 30 мм, b = 30 мм.Тогда, решив уравнения, получим: Определим статический момент на выходе редуктора по формуле:гдеd – диаметр делительной окружности колеса реечной передачи, м.Таким образом, По рассчитанной мощности N=2,5 Вт и исходным данным выбираем шаговый микродвигатель с постоянными магнитами на роторе [29]: ДШ–0,25А. Рисунок 16 –ШаговыйдвигательДШ-0,25А.Таблица 1 –Технические характеристики выбранного двигателя [29]:ПараметрЗначениешаг αш = 22,50число фаз 4максимальный статический момент Мс = 0,15 Н*смноминальный момент нагрузки Мн = 0,025 Н*ммомент инерции ротора Јр = 58*10-7 кг*м2номинальный момент инерции нагрузки 58*10-4 кг*м2частота приемистости холостого хода двигателя 300 Гцноминальная частота приемистости двигателяfпр = 250 Гцмощность, потребляемая в статике 40 Втмасса 1,1 кг срок службы 1000 часовгабариты Ø 60×95 ммУгловую скорость вращения вала двигателя определим по формуле:гдеαш – угловой шаг поворота якоря двигателя при подаче одного импульса град,fпр – номинальная частота приемистости двигателя Гц.РАСЧЕТ РЕЕЧНОЙ ПЕРЕДАЧИЗададимся исходными данными:Мкр=0,2510-4 Нм – крутящий момент выбранного двигателя;аw=28,5 мм– межосевое расстояние;i=6 – передаточное отношение;z1=18 – предварительное количество зубьев шестерни (рекомендуемое минимальное значение числа зубьев шестерни z117).Определение геометрических параметров передачиРассчитаем модуль:Берём из ряда стандартный модуль 0,5 мм.Диаметр делительной окружности шестерни:Диаметр вершин зубьев:Диаметр впадин зубьев:Первоначальную ширину зубчатого венца шестерни назначим по формуле:Параметры рейкиНайдем число зубьев рейки:Ширина рейкиШирина шестерни уточненная:Делительная высотарейки:Высота вершин зубьев рейки:Высота впадин зубьев рейки:Высота зубьев:Перемещение рейки 150 мм, поэтому длина нарезанной части тоже 150 мм. Уточняем длину нарезанной частиПосле уточнения примем перемещение и длину нарезанной части рейки 170 мм.Выбор композиционного материалаМатериал выберем с учетом крутящего момента Мкр и ширины зубчатого венца. Оценивать будем по формулам, представленным ниже.Напряжение изгиба, воздействующего на зубья неметаллического зубчатого колеса:гдеК – коэффициент нагрузки;у – коэффициент формы зуба;u – коэффициент отношения нагрузок.Напряжение в поверхностном слое зуба (контактная выносливость:(8)гдеаw – межосевое расстояние;Мкр – крутящий момент;b–ширина зубчатого венца;Кн – коэффициент нагрузки при расчете передачи на контактную выносливость, Кн=1,5;Выбираем материал Полиамид ПА6 для шестерни и рейки.Назначение параметров звеньев реечной передачиВ качестве варианта улучшения кинематической точности редуктора выберем конусно-клиновые зубчатые венцы (рисунок 17) шестерни и рейки. Особенностью таких венцов является равномерное изменение толщины зуба по линейному закону для каждого осевого сечения зубчатого венца, без изменения эвольвентного профиля зуба по всей ширине зубьев в осевом сечении.Рисунок 17–Фрагмент конусно-клинового зубчатого венцаИзменение толщины зуба по его ширине, между двумя торцевыми плоскостями, составляет:Такая форма зуба позволяет регулировать зазор в зоне зубчатого зацепления путем взаимного осевого смещения сопрягаемых деталей. Схема конусно-клинового зубчатого зацепления приведена на рисунке 18.Рисунок 18 – Схема конусно-клинового зубчатого зацепленияЗАКЛЮЧЕНИЕВ сфере современной техники применяются разнообразные механические устройства, где, например, манипуляторы лабораторных комплексов по мехатронике оснащены реечными передачами. Одной из ключевых задач при разработке таких манипуляторов является определение наиболее подходящих двигателей для их звеньев. В настоящее время в приводах современного оборудования широко используются шаговые и серводвигатели. Однако избыточная точность позиционирования серводвигателей, обусловленная высокой обратной связью, делает их экономически неэффективными. Поэтому для данного устройства было принято решение остановиться на выборе шаговых двигателей, которые обладают достаточной точностью и являются более доступным вариантом электрических двигателей.В процессе выполнения текущей исследовательской работы выбран шаговый двигатель, который обеспечивает высокую точность позиционирования ротора, что недоступно для стандартных электрических двигателей с постоянным вращением. Особенности конструкции шаговых двигателей гарантируют длительный срок службы и надежность работы. При выборе подходящего шагового двигателя учитываются рассчитанное значение крутящего момента и схема управления, не принимая во внимание динамическую составляющую момента.Также предложено использование зубчатой передачи с конусно-клиновым эвольвентным профилем зубчатого венца.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫАльшиц И. Я., Благов Б. Н. Проектирование деталей из пластмасс. Справочник. М.: Машиностроение, 1977. 215 с.Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3х т. Т.1. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1978, 728 с.Васильев А. С., Селиверстов А.А. Расчет механических передач: Методическое пособие/Изд-во ПетрГУ: - 2008Городецкий Ю.Г. Конструкции, расчет и эксплуатация измерительных инструментов и приборов. М., «Машиностроение», 1971, 376 с.Демидов Г. А., Карандашев А. Н., Шалобаев Е. В., Перепелица Ф. А., Шилько С. В., Старжинский В. Е. Применение полимерных связующих при изготовлении керамических изделий методами аддитивных технологий / Полимерные материалы и технологии. 2019. Т. 5, № 3. С. 85—90.Довыденко Е. М., Иванова Н. А., Чижик С. А., Агабеков В. Е. Определение параметров 3D-печати отечественными прутками из композиционных полимерных материалов на основе AБС пластиков // Полимерные материалы и технологии. 2018. № 2. С. 85—90.Иванцов А.И. Основы теории точности измерительных устройств. Издательство Стандартов, 1972, 212 с.Кокорев Ю.А., Жаров В.А., Торгов А.М. Расчет электромеханического привода. Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1995, 132с.Куклин Н.Г., Куклина Г.С. Детали машин: Учеб. для машиностроит. спец. техникумов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1987. – 383 с.: ил.Марков Н.Н., Ганевский Г.М. Конструкция, расчет и эксплуатация измерительных инструментов и приборов, М., «Машиностроение», 1981, 368 с.Медунецкий В. М., Шалобаев Е. В., Магдиев Р. Р., Заикин К. Н., Суриков Д. Г. // Упрочнение функциональных поверхностей для повышения надежности и работоспособности малогабаритных зубчатых передач / Современное машиностроение. Наука и образование. 2014. № 4. С. 400—407.Медунецкий В. М., Шалобаев Е. В., Резников С.С., Старжинский В.Е. // Условия эксплуатации, критерии качества и методы повышения качественных показателей мелкомодульных зубчатых передач / Изв. Тульского гос. ун-та. Технические науки. 2012. № 12—1. С. 107—116.Мосягин Р. В., Павлов Б. И. Детали и узлы малогабаритных редукторов. Л.: Машиностроение, 1967. 146 с.Павлов Я. М. Детали машин. Л.: Машиностроение, 1969. 448 сПервицкий Ю.Д. Расчет и конструирование точных механизмов. Учебное пособие для вузов. Изд. 2-е, доп. и переработ. Л., «Машиностроение», 1979, 456 с.Полякова Д. А., Сокуренко Ю. А. Анализ зарубежных и отечественных исследований проблемы адаптации 3D-моделей для 3D-печати // Альманах научных работ молодых ученых Университета ИТМО. СПб: НИУ ИТМО, 2018. Т. 7. С. 249—252.Скороходов Е. А. Справочник технолога-приборостроителя. М.: Машиностроение, 1980. Т. 2. 463 с.Старжинский В. Е., Гаврилова О. В., Краузе В. и др./ Пластмассовые зубчатые колеса в передачах точного приборостроения, Минск: Навука i тэхнiка, 1993. 358 c.Старжинский В. Е., Тимофеев Б. П., Шалобаев Е. В., Кудинов А. Т. Пластмассовые зубчатые колеса в механизмах приборов. СПб—Гомель: ИММС НАН Б, 1998. 538 с.Старжинский В. Е., Шалобаев Е. В., Кудинов А. Т. Зубчатые колеса из пластмасс. Особенности выбора геометрокинематических параметров // Справочник. Инженерный журн. 2001. № 9. С. 11—13.Старжинский В. Е., Шалобаев Е. В., Шилько С. В. и др. Элементы привода приборов: расчет, конструирование, технологии. Под ред. Ю. М. Плескачевского. Минск: Беларус. навука, 2012. 769 с.Старжинский В. Е., Шилько С. В., Шалобаев Е. В. Технология производства зубчатых колес из термопластичных полимерных материалов (Обзор) // Полимерные материалы и технологии. 2018. Т. 4, № 2. С. 6—31.Технология 3D печати в промышленности [Электронный ресурс]: https://www.tehnohacker.ru/texnologii/tehnologiya-3d-pechati-v-promyshlennosti, (дата обращения 15.04.2024).Чернавский С. А. Курсовое проектирование деталей машин. М. Машиностроение, 1979.Шалобаев Е. В., Гавриленко С. Л., Перепелица Ф. А., Красноруцкая Н. С., Демидов Г. А. Исследования свойств пластмасс, используемых в аддитивных технологиях, в зависимости от программ- слайсеров / Тез. докл. Междунар. конф. „Полимерные композиты и трибология“ (Поликомтриб-2017), Гомель, 27—30 июня 2017. Минск: ОИМ НАН Б, 2017. С. 205—206.Шалобаев Е. В., Медунецкий В. М., Магдиев Р. Р., Старжинский В. Е., Шилько С. В. Обеспечение качественных показателей зубчатых колес, венцы которых выполнены из пластмасс и композитов / Изв. Тульского гос. ун-та. Технические науки. 2012. № 12—1. С. 142—149.Шалобаев Е. В., Медунецкий В. М., Монахов Ю. С. Геометрическая оптимизация трибопары в зацеплении зубчатых колес // Теория и практика зубчатых передач: Сб. докл. конф. с международным участием; Под ред. В. И. Гольдфарба. Ижевск: ИжГТУ, 2004. С. 139—144.Шалобаев Е. В., Медунецкий В. М., Монахов Ю. С. Комплексный подход к профильной модификации зубчатых колес для повышения их качественных показателей // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2004. № 11. С. 31—34.Элементы приборных устройств. Курсовое проектирование. Под ред. Тищенко О.Ф. Высш. Школа. 1982, ч.1 – 304 с.,ч.2 – 263с.Bartosch G. Polymers outperform metals in precision gearing: // Intech Power Core, 2015 [Электронныйресурс]: https://www.designworldonline.com/polymers-outperform-metals-in-precision-gearing/>, (датаобращения 15.04.2024).Typical Plastic Gear Applications [Электронныйресурс]: , (датаобращения 15.04.2024).