Конструирование механизма азимутального привода радиолокационной антенны.html

Работа добавлена на сайт samzan.net:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

———————————

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА «КиПРА»

УТВЕРЖДАЮ

———————— Э.В.Лапшин

Курсовой проект

по дисциплине: «Проектирование механизмов ЭС».

«Конструирование механизма азимутального привода радиолокационной антенны»

Руководитель КР Лапшин Э.В.

Исполнитель КР 04РК1 Рыжов А.А.

ПЕНЗА 2007

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………...	3
1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ………………………………...……………....	4
2 РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ ………………………………………………..….	5
2.1 Расчет требуемой мощности электродвигателя………………..….	5
2.2 Кинематический расчет и уточнение схемы ………………………	6
2.3 Определение числа зубьев колес…………...………………………	7
2.4 Определение скорости вращения звеньев.………………………....	9
2.5 Расчет планетарных передач……………………………….………..	10
2.5.1 Выбор материала зубчатых колес………………….…………	10
2.5.2 Определение межцентрового расстояния……………………	11
2.5.3 Определение модуля зацепления………………………...........	12
2.5.4 Определение диаметра колес………………………………….	13
2.5.5 Определение сил и моментов механизма…………………….	13
2.6 Расчет прямозубой конической передачи………………………….	14
2.6.1 Исходные данные для расчета………………………………..	14
2.6.2 Определение внешнего делительного диаметра…………….	15
2.6.3 Определение геометрических размеров передачи…………..	17
2.6.4 Определение сил, действующих в передаче ………………....	20
2.7 Подбор диаметров валов для редуктора…………….……………...	20
2.8 Выбор подшипников качения…………………………………..….	21
2.9 Выбор смазки для редуктора……………………………………..…	25
2.10 Выбор муфты……………………………………………………….	25
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………..	27
ПРИЛОЖЕНИЕ А Спецификации……………………………………….	28

ВВЕДЕНИЕ

Одной из важнейших задач машиностроения является улучшение качеств продукции, экономичное расходование материалов, снижение веса и габаритов машин. Из всех видов передач этим требованиям наиболее полно удовлетворяют планетарно конические передачи, которые существенно отличаются меньшими габаритами и весом по сравнению с другими передачами. Данное преимущество объясняется распределением нагрузки среди нескольких сателлитов и радиальным использованием внутреннего зацепления. Наряду с малыми габаритами и весом планетарная передача отличается высокой надежностью и малыми потерями на трение.

В данном курсовом проекте производится расчет и конструирование механизма азимутального привода вращения антенны, основным элементом которого является трехступенчатый планетарно – конический редуктор.

1 Исходные данные

Скорость вращения антенны: об/мин;
Площадь зеркала отражателя: м2;
Тип отражателя: сплошной;
Скорость ветра: м*с-1;
Плечо зеркала антенны: м.

Общие технические условия:

Напряжение питания – 220/380 В, 50 Гц;
Диапазон температур – -50…+50 ºС;
Относительная влажность – до 98%;
Требуемая долговечность – не менее 3000 ч.

Назначение и принцип работы

Движение от электродвигателя 1 посредством муфты 2 передается на 3-ступенчатый планетарно-конический редуктор z1-z8 с выходным вертикальным валом 3, на котором устанавливается радиолокационная антенна кругового обзора по азимуту.

Рис 1.1

2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчет требуемой мощности ЭД, выбор его типа и оборотов.

Расчет мощности ЭД будем вести по формуле:

где с-1 – частота вращения; - крутящий момент :

где , здесь - динамический момент; - плотность воздуха ( кг/м3); - площадь зеркала отражателя; соответственно ; - плечо антенны.

Тогда .

Следовательно

Н*м.

Найдем мощность на выходном валу антенны:

Вт.

Исходя из вычислений КПД, найдем требуемую мощность по формуле ():

Вт.

Это при нормальных условиях, но нужно учесть и колебания температуры и влажность (т.к. ЭД резко падает и требуемая мощность

увеличивается)

При изменении температуры, меняется по следующее формуле:

;

возьмем среднее значе на отрезке (0.5…0.9) то есть равный 0.7.

Тогда получим:

;

Рассчитаем мощность ЭД учитывая , тогда:

Вт.

По требуемой мощности выбираем ЭД из соображения обеспечения минимальных габаритных размеров редуктора и минимальной массы.

Выбираем ЭД 4АМ80В8У3. мощностью кВт и синхронная частота вращения вала двигателя об/мин

2.2 Кинематический расчет и уточнение схемы

Находим требуемое передаточное число редуктора по формуле:

Для получения минимальных габаритов редуктора передаточное числа первых степеней следует назначать возможно большими. Технологичность

конструкции требует применения ступеней имеющих колеса с одинаковым модулем и одинаковым числом зубьев.

А также желательно применение степеней с одинаковыми передаточными отношениями. Поэтому для планетарных передач рассчитываемого редуктора примем передаточные числу равными 6, для конической передачи назначим передаточное число равное 2.5, т.к. основная задача конического зацепления – изменение направления вращения валов.

Следовательно

Отклонение расчетного передаточного числа от требуемого:

;

следовательно .

2.3 Определение числа зубьев

Так как передаточные числа у первой и второй ступени одинаковы, то для технологичности конструкции числа зубьев у соответствующих зубчатых колес обеих ступеней принимаем одинаковыми. Следовательно , и . Поэтому проведем расчет по нахождению числа зубьев первой ступени. При и числа сателлитов принимаем и подставляем эти значения в уравнение:

;

Решаем данное соотношение:

;

откуда получаем ; ; , соответственно ; ; .

Проверяем на условие соосности:

следовательно условие соосности выполняется.

Проверим условие сборки:

условие сборки выполняется.

Проверим на условие соседства:

(коэффициент высоты головки инструмента).

;

условие соседства выполняется.

Все условия учтены и проверены следовательно, числа зубьев назначены и вычислены правильно.

2.4 Определение скорости вращения звеньев

Абсолютные угловые скорости:

колеса 1: об/мин;

колеса 4 и водило H:

об/мин;

колеса 7 и водило H:

об/мин;

колеса 2 и 2:

;

=> об/мин;

колеса 5 и 5:

;

об/мин;

Относительно угловые скорости (при неподвижном водиле):

колеса 1:

об/мин;

колеса 2:

об/мин;

колеса 4:

об/мин;

колеса 5:

об/мин;

Передаточное отношение:

2.5 Расчет планетарных передач

2.5.1 Выбор материала зубчатых колес и определение допускаемого напряжения

Для большей части компактной передачи принимаем для всех колес сталь 40Х, термообработка – улучшение. По таблице 38 [1] принимаем: допускаемое контактное напряжениеН/мм2, допускаемое напряжение изгиба: колеса - Н/мм2, остальные колеса - Н/мм2 .

2.5.2 Определение межцентрового расстояния из условия контактной прочности

Учитывая, что вторая ступень более нагружена, а сила и моменты в зацеплении 4 – 5 и 5 – 6 одинаковы и что внутреннее зацепление по своим свойствам прочнее наружного при одинаковых материалах, проводим расчет для наружного зацепления 4 – 5.

;

где – приведенный модуль упругости;

- коэффициент ширины;

- коэффициент нагрузки;

- приведенное число сателлитов;

где Н·мм,

(где ).

тогда Н·м Н·мм.

Следовательно:

мм.

2.5.3 Определение модуля зацепления

По ГОСТ из нормального ряда принимаем =0.6мм для всех колес (кроме конического зацепления), тогда

мм,

при этом значение межцентрового расстояния ширина венца

мм.

Проверяем зубья на изгибную прочность

где мм, - коэффициент формы зуба.

Тогда Н/мм2 < Н/мм2 .

2.5.4Определение диаметра колес

Диаметр делительных (начальных) окружностей:

мм;

Диаметр вершин зубьев:

мм;

Диаметр впадины зубьев:

мм;

2.5.5Определение сил и моментов, действующие на звенья механизма

Из предыдущих расчетов: Н·м, Н·м,

Н·м.

Н·м,

Н,

Н·м,

Н·м.

2.6 Проектный расчет прямозубой конической передачи

Схема передачи показана на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Кинематическая схема конической передачи.

2.6.1 Исходные данные для расчета

Вращающийся момент:

на шестерне: Н·м;

на колесе: Н·м.

Передаточное число: .

Частота вращения:

шестерни: об/мин;

колеса: об/мин.

Материал колеса – сталь 40Х, термообработка – улучшение.

Допускаемое напряжение:

контактное: Н/мм2;

изгиба колес: Н/мм2

Н/мм2.

2.6.2 Определение значение внешнего делительного диаметра и основных параметров передачи

Ориентировочное значение (первое приближение) внешнего делительного диаметра:

где – коэффициент понижения несущей способности конических передач по сравнению с эквивалентными цилиндрическими передачами (для прямозубых передач ); коэффициент зависит от поверхностной твердости зубьев, . Тогда

мм,

Ориентировочное значение средней окружной скорости:

м/с.

Назначим восьмую степень точности изготовления колес, так как м/с.

Определяем предварительное значение (второе приближение) внешнего делительного диаметра колеса:

где коэффициент , учитывает внутреннюю динамическую нагрузку; коэффициент , учитывает неравномерность распределения нагрузки по длине контактной линий (зависит от коэффициента ширины )

Тогда:

мм.

По монограммам рисунка 2.7 [2] выбираем предварительное значение числа зубьев шестерни при

мм,

тогда .

Число зубьев колеса .

Принимаем .

Определение углов делительных конусов:

шестерни:

колеса:

Внешний окружной модуль:

мм.

Внешнее конусное расстояние:

мм.

Ширина зубчатого венца колес:

мм.

Принимаем мм.

По таблице 2.7 [2] определяем коэффициент смещения инструмента:

для шестерни при и ;

для колеса .

2.6.3 Определение геометрических размеров передачи

внешний делительный диаметр:

мм;

внешний диаметр вершин зубьев:

мм;

средний окружной модуль:

мм;

средний делительный диаметр:

мм;

Выполняем проверочный расчет.

а) на контактную выносливость:

Н/мм2≤,

б) на выносливость при изгибе:

где , при . Коэффициент, учитывающий форму зуба, определяем по таблице 2.6 [2] с применением интерполяции:

для и :

при , ;

;

для и :

при , ;

;

Тогда

МПа≤;

2.6.4 Определение сил действующих в передаче

Определяем силы, действующие на валы от зубчатых колес:

окружная сила:

Н;

радиальная сила от шестерни:

Н;

особая сила шестерни:

Н.

2.7 Подбор диаметров валов для редуктора

Минимальный диаметр валов:

≥,

где – крутящий момент на валу; - допускаемое напряжение на кручение, МПа, для консольных участков валов (меньшее значение относится к входным валам, а большее к выходным), МПа - для промежуточных валов.

мм;

Для соединения консольной части входного вала редуктора с валом ЭД стандартной муфтой назначим диаметр входного вала в пределах 0.8…1.2 диаметра вала ЭД. Так как у выбранного ЭД диаметр выходного вала мм, тогда ≥, округлим полученное значение до ближайшего числа по ряду нормальных линейных размеров, тогда мм.

Для остальных валов принимаем диаметры равные:

мм;

мм.

2.8 Выбор подшипников качения

Для первой и второй ступеней редуктора наибольший допускаемый диаметр наружного кольца подшипника, устанавливаемого в колесах ,,,, из условия его размещения в колесе:

тогда

мм;

В колесах ,,, устанавливаем по одному подшипнику.

Для колес , выбираем шариковые радиальные однорядные подшипники (ГОСТ 8338-75)легкой серии 1000900, у которых Н, Н; мм.

Проверка подшипников по динамической грузоподъемности.

Найдем ресурс выбранного подшипника и сравним его с требуемым, ч:

≥,

где – частота вращения кольца, мин-1; - ресурс подшипника, млн.об.

здесь – коэффициент долговечности, вводится при повышенных требованиях к надежности (); - коэффициент, учитывающий качество металла деталей подшипника и условия эксплуатации ( для шарикоподшипников); - показатель степени ( для шарикоподшипников); - динамическая радиальная грузоподъемность выбранного подшипника, Н; - эквивалентная динамическая радиальная нагрузка, Н.

Тогда

Следовательно

Проверка по статической грузоподъемности.

Во избежание появления опасных для работы остаточных деформаций на контактирующих поверхностях нагрузку подшипников ограничивают статической грузоподъемностью. Проверка на отсутствие остаточных деформаций в зоне контакта тел качения с кольцами проводится по условию

где P0r – эквивалентная статическая радиальная нагрузка, Н; С0r – статическая радиальная грузоподъемность, Н.

, коэффициенты радиальной и осевой статических нагрузок соответственно.

Тогда

Так как 347H ≤ 740 H , то выбранный подшипник пригоден.

Для колес выбираем шариковые радиальные однорядные подшипники (ГОСТ 8338-75)легкой серии 1000900, у которых Н, Н; мм.

Проверка подшипника по динамической грузоподъемности.

Найдем ресурс выбранного подшипника и сравним его с требуемым, ч:

где n – частота вращения кольца, мин-1; L – ресурс подшипника, млн.об.

При данных значениях:

Здесь а1 =1, a23 =0.75 для шарикоподшипников; P = 3 для шарикоподшипников.

следовательно

Проверка по статической грузоподъемности.

где ,

тогда

Так как 1653H ≤ 1950 H , то выбранный подшипник пригоден.

Для остальных валов назначаем подшипники с учетом, диаметров внутренних колец подшипников и нагрузки.

Для более нагруженных валов редуктора принимаем подшипники средней серии, для менее нагруженных валов – легкой серии.

Для выходного вала с d8 =56 мм принимаем шариковый радиальный однорядный подшипник средней серии 308 с

размерами , где d – диаметр внутреннего кольца, D – диаметр внешнего кольца подшипника, В – ширина подшипника.

Для вала с принимаем шариковый радиальный однорядный подшипник средней серии 306 с .

Для вала с - серии 7000107 с и особо легкой серии 1000900 с ; для вала с d1 =20 мм – легкой серии 204 с и особо легкой серии 107 с .

2.9 Выбор смазки для редуктора

Для уменьшения потерь мощности на трение, снижения интенсивности изнашивания трущихся поверхностей, их охлаждения и очистки от продуктов износа, а также для предохранения от заедания, задиров, коррозии должно быть обеспечено надежное смазывание трущихся поверхностей.

Так как окружная скорость вращения колес редуктора приблизительно равна 1м/с, то для смазывания передач выбираем погружение части зубчатых колес в масленую ванну. Колеса при вращении увлекают масло, разбрызгивая его внутри корпуса. Масло попадает на внутренние стенки корпуса, откуда стекает в нижнюю его часть. Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе, которая покрывает поверхность расположенных внутри корпуса деталей.

По кинематической вязкости подбираем индустриальное масло И–Г–А–46 ГОСТ 20799 – 88.

Для смазки подшипников выходного вала выбираем пластичный материал Литол – 24 ГОСТ 21150 – 87.

2.10 Выбор муфты

Выбор муфты, передающей вращение от выходного вала электродвигателя к выходному валу редуктора.

Выбор будем производить по значению максимального вращающего момента:

где Мном. – вращающий момент электродвигателя, К – коэффициент режима работы (К =1.5 – 2), Мп – допустимый вращающий момент, передаваемый муфтой.

при .

Учитывая , выбираем кулачковую предохранительную муфту с , имеющую обозначение: муфта ГОСТ 15620 – 77.

CПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1 Проектирование механических передач приборов А.К. Плюснин,

В.И. Ердаков, Л.Г. Пин. Москва «Высшая школа» 1967. – 363с.

2 Расчеты деталей машин В.Ф. Пантелеев. Пенза «ПГУ» 2002. – 164с.

3 Конструирование узлов и деталей машин П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. Москва «Высшая школа» 2001. – 447с.

4 Справочник конструктора – машиностроителя В.Н. Анурьев. Т.1–3.

Москва: Машиностроение 1980. – 143с.

5 Муфты приводов Е.А.Иванов. Москва: Машиностроение 1977. – 411с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Спецификации

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПГУ.3.200800.71 ПЗ

Каф. КиПРА гр. 04РК-1

Листов

Лит.

Утверд.

Н. Контр.

Реценз.

Лапшин Э.В

Провер.

Рыжов А.А. ДДД.С

Разраб.

ПГУ.3.200800.71 ПЗ

Лист

Дата

одпись

№ докум.

Лист

Изм.

ПГУ.3.200800.71 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ПГУ 3.200800.71 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ПГУ 3.200800.71 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ПГУ 3.200800.71 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ПГУ 3.200800.71 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ПГУ 3.200800.71 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

1. исполнительная политика и ее место в политике госва в сфере борьбы с преступностью.
2. ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ОГУ Архитектурностроительный факультет Кафедра гор
3. Лабораторна робота 1 MICROSOFT CCESS Відредагувати існуючі таблиці та створити нові згідно таблиць що п
4. баллам. Высокий уровень 1012 баллов ~ это результат превышающий норму
5. тема в кот дисперсионной средой является воздух а дисперсной фазой пылевые частицы
6. Визначити головні причини формування системи державного регулювання економіки та охарактеризувати його о
7. Цветаева М.И
8. РЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Київ ~ Дисе
9. Договор морской перевозки 1
10. Характеристики структура и содержание учебных занятий Цели и задачи учебных занятий Дл
11. Варіант 18. Питання та варіанти відповідей
12. і Однією з цих галузей стала авіаційна
13. Любовь на все времена Бертрис Смолл Любовь на все времена Сага о Скай О`Малли ~ 3 http--
14. Глобальная сеть Интернет протоколы, системы доступа
15. Прощание с иллюзиями Владимир Познер написал двадцать один год тому назад
16. ТЕМА 2. Місце мереж NGN в структурі сучасних мереж Лекція 3.html
17. Контрольная работа- Источники права Европейского союза
18. 22 на рецепції 21
19. С чего начинается личность
20. Доклад по административному праву

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе