Разработка привода для системы наведения лазерного излучателя

1. Разработка привода для системы наведения лазерного излучателя

1

2. Цели и задачи

Цель проекта: разработка оптимальной работоспособной конструкции
механизма поворота лазерного излучателя, обеспечивающего
установку лазерного луча в заданном положении в двух плоскостях –
горизонтальной и вертикальной.
Задачи:
• выбрать основной вариант конструкции с наиболее эффективным
принципом работы механизма;
• провести выбор и расчет наиболее ответственных и нагруженных
деталей
• разработать проектно-конструкторскую документацию;
2

3. Основные характеристики и исходные данные для проектирования:

1) поворот лазерного излучателя в горизонтальной плоскости
на ±15° (от начального положения);
2) поворот лазерного излучателя в вертикальной плоскости на
±20° (от начального положения);
3) скорость перемещения:
быстрая – не менее 17 //с;
медленная - не менее 1 //с;
4) точность наведения:
на быстрой скорости - не хуже 3/;
на медленной скорости - не регламентируется.
5) время наведения лазерного излучателя в заданное положение – не
регламентируется.
3

4. Конструкция механизма

Лазерный излучатель
Привод
4

5. Конструкция механизма

Резонатор
Телескоп
5

6.

Конструкция механизма
Вилка поворотная
Кожух
привод по углу
возвышения
Основание
Привод угла места
6

7.

Конструкция механизма
Поворотная вилка
Вертикальная ось вращения
Основание
7

8.

Конструкция механизма
Лазерный излучатель
Горизонтальная ось вращения
Поворотная вилка
8

9.

Конструкция механизма
Вилка поворотная
привод по углу
возвышения
Основание
Привод угла места
9

10. Конструкция механизма Электропривод

Шаговый
двигатель
Блок
переключателей
Цилиндрический
редуктор
Ходовой винт
10

11. Конструкция механизма Шаговый двигатель

Диапазон регулировки скорости в
автоматическом режиме, шаг/с
FL86ST134-6706A
10..1000
Крутящий момент, Н*м
3,6
Погрешность углового шага, %
±5
Погрешность сопротивления, %
± 10
Погрешность индуктивности, %
± 20
Максимальное радиальное биение вала
двигателя, мм
0,02
Максимальное осевое биение вала двигателя,
мм
0,08
Напряжение питания, В
3
Вес, кг
3,6
Длина, мм
134
Температурный диапазон эксплуатации от минус 20oС до
плюс 50oС
11

12. Конструкция механизма Цилиндрический редуктор

Крышка
Корпус
Колесо зубчатое
Вал-шестерня
12

13. Конструкция механизма Блок переключателей

Блок
переключателей
Винт
13

14. Расчет передачи винт гайка

Винт
Материалы:
;
;
.
винт - Сталь 30ХГСА ГОСТ 4543-71
гайка - Бронза БрАЖ9-4 ГОСТ 18175-78
Паремтры резьбы винта по ГОСТ 24737-81 :
d1 13,5 мм
- внутренний диаметр резьбы
d 18 мм
- наружный диаметр резьбы
p 4
;
- шаг резьбы
Проверка винта на совместное действие сжатия
и кручения:
Зубчатое колесо
экв 2 3 k2 ,
экв 9,12 3 5,62 13,3 Н / мм 2 80 Н / мм 2 .
(Условие прочности выполняется)
14

15. Расчет передачи винт гайка

Расчет резьбы на износ
Число витков гайки:
z
4Q
,
2
2
d d1 p
где p 10 Н / мм 2 - допускаемое давление (принято для пары стальной
винт - бронзовая гайка)
4 1300
z
1,2.
2
2
18 13,5 10
Принимаем z 2 витка
Высота гайки:
H pz;
H 8 мм
15

16. Расчет передачи винт гайка

Проверка винта на устойчивость
Qкр
- коэффициент запаса устойчивости
ny
Q
n y 17,5 n y 3 5,
- требуемый коэффициент запаса устойчивости
где n y
(Условие устойчивости выполняется)
16

17. Расчет зубчатой передачи

Проектный расчет на контактную выносливость
Материал шестерни – сталь 40Х с параметрами:
В 1000 Н / мм 2 ;
Т 800 Н / мм 2 ;
HB 180 350
1 420 Н / мм 2 .
Материал колеса – бронза БрАЖ9-4 с параметрами:
В 550 Н / мм 2 ;
Т 350 Н / мм 2 ;
HB 110 180
1 400 Н / мм 2 .
17

18. Расчет зубчатой передачи

Допускаемые контактные напряжения
lim
R V
S
18

19. Расчет зубчатой передачи

Для шестерни:
H 430 0,60 0,9 1 193,5 Н / мм 2 ;
Для колеса:
H 290 0,50 1 1 131,8 Н / мм 2 .
1,2
1
1,1
2
Допускаемые напряжения изгиба
F
F lim R
SF
19

20. Расчет зубчатой передачи

315 0,46 1,1 0,75
70,3 Н / мм 2 ;
Для шестерни: F1
1,7
Для колеса:
F 192,5 0,46 1,05 0,65 35,6 Н / мм 2 ;
1
1,7
Геометрические параметры шестерни и колеса
aw 57 мм - межосевое расстояние;
m 1мм - модуль передачи
d 57 мм - делительный диаметр
d a 59 мм - диаметр вершин зубьев
b 12 мм
d f 54,5 мм - диаметр впадин 20
- ширина зубчатого венца

21. Расчет шпоночного соединения

21

22. Расчет шпоночного соединения

Материал шпонки - Сталь 45 по ГОСТ 8787-68 .
Проверка на смятие
см
см
P
см ,
Fсм
622,2
65,8 Н / мм 2 см .
9,45
(Условие смятия выполняется)
22

23. Выбор и расчет подшипников

Подшипники вала-шестерни
Шариковые радиально-упорные однорядные 46204 ГОСТ 831-75. Основные
параметры подшипников:
d 20 мм;
D 47 мм;
B 14 мм.
Шариковые радиально-упорные однорядные подшипники основного
конструктивного исполнения предназначены для восприятия радиальной и
осевой силы только одного направления; работать под действием только
радиальной силы без осевой не могут. Для восприятия осевых сил любого
направления и двусторонней фиксации вала эти подшипники
устанавливают на валу попарно.
23

24. Выбор и расчет подшипников

P
Долговечность подшипника
Cr 10
Lh
Рэ 60n
3
14800 10
Lh
4630ч.
73 60 300
Рассчитанная долговечность подшипника удовлетворяет нормальным
условиям эксплуатации, которые являются оптимальными для работы
подшипника, то есть подшипник правильно установлен, смазан, защищен от
24
проникания инородных тел; нагрузка соответствует типоразмеру подшипника;