Файл: Минобрнауки россии федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет военмех.docx

Приведенный момент инерции нагрузки;

КПД комбинированного редуктора;

- Момент инерции звена;

К = 2 - Коэффициент, учитывающий неизвестные моменты инерции звена;

КПД волновой передачи, принимаемый 0,8;

КПД планетарного механизма, принимаемый 0,8;

КПД подшипников качения на валу, принимаемый 0,99;



Был выбран BLDC-108 – бесконтактный двигатель постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов (неодим-железо-бор). Определение положения ротора в любой момент времени обеспечивают 3 датчика Холла (для сенсорных контроллеров управления). Для контроля над перегревом, установлены датчики температуры.



Рисунок 14 – двигатель BLDC-108

Характеристики двигателя представлены в таблице:

Таблица 6 – характеристики двигателя

Характеристика	Значение
Напряжение	48, В
Номинальная мощность	1500, Вт
Пиковая мощность	3000, Вт
Номинальный момент
Пиковый момент
Частота вращения	4000 об/мин =418,879рад/с
Масса	3,9 кг
КПД	88%

Габаритные размеры двигателя представлены на рисунке

---

Рисунок 15 – Габаритные размеры двигателя BLDC-108

Контроллер, используемый с данным двигателем - BAC-0501:



Рисунок 16 – Универсальный внешний контроллер BAC-0501

Определим требуемое передаточное отношение:

(33)

В качестве механического преобразователя будем использовать связку из двух планетарных редукторов с и волнового редуктора с .

2. 1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

---

Расчёт механической части мехатронного модуля робота

1. Расчёт первого планетарного редуктора

Произведем расчет первого планетарного редуктора для привода 5 звена:

Передаточное отношение двух ступеней «a-g», «g-b»:

(34)

(35)

Число зубьев шестерни из условия прочности:

(36)

Где

(37)

тогда

(38)

Расчет зубьев сателлита «g» и внутреннего колеса «b».

Число зубьев «b»:

(39)

Число зубьев «g»:

(40)

Проверим передаточное отношение планетарного механизма:

(41)

Проверка условия сборки колес:

(42)

– число сателлитов (2…5)

Так как было получено целое число, то условие выполняется. Следовательно, принимаем и .

Определим минимальные диаметры шестерни:

По условию обеспечения контактной прочности зуба:

(43)

Где:

– предел прочности выбранной стали 45 В48, равное 480 Мпа;

коэффициент наклона зубьев;

– коэффициент ширины зубчатого венца шестерни.



(44)

---

По условию обеспечения прочности зубьев при изгибе:





Согласно ГОСТ 6636-69 «ОСНОВНЫЕ НОРМЫ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ. НОРМАЛЬНЫЕ ЛИНЕЙНЫЕ РАЗМЕРЫ» [13] выбираем из стандартного ряда Ra40:




Определим модуль:

(45)

Определим диаметр делительной окружности колеса «а»

где d_дв – диаметр посадочной части вала двигателя



Для собираемости вала и шестерни назначаем

Рассчитаем модуль:

(46)

По ГОСТ 9563–60 [14] берем модуль .

Для , имеем:

Диаметры делительных окружностей:

(47)

(48)

(49)

Диаметры начальных окружностей:

(50)

(51)

(52)

Межосевое расстояние зубчатых колес:

(53)

Ширина зубчатого венца:

(54)

По ГОСТ 6636–69 принимаем равным 5,3 .

(55)

По ГОСТ 6636–69 принимаем равным 8,0 мм.

Диаметр окружности вершин:

(56)

---

(57)

(58)

Диаметры окружности впадин:

(59)

(60)

(61)
Расчет сил в планетарной передаче

Расчет тангенциальных сил для зубчатого зацепления «a-g»:

(62)

Где:

– момент двигателя, Нм;

– число сателлитов;

– коэффициент неравномерности распределения нагрузки между сателлитами ( при 4 = 1,1);

– диаметр начальной окружности шестерни «а», мм.

Радиальные силы:

(63)

(64)

(65)

Реакции и определяются из условия равновесия вала в плоскости ZX.

Примем

Сумма моментов сил в плоскости ZX:

(65)

(66)

(67)

Сумма сил по оси Z:

(68)

(69)

(70)

Реакции и определяются из условия равновесия вала в плоскости YX.

Сумма моментов сил в плоскости YX:

---