%%  Курсовой проект по ОКП ИУ2-62. 2009
%   Рулевой агрегат управления (5 вариант)

clear all;
%% Исходные данные
% (сразу переводим в СИ)
disp('-Скорость движения выходного штока, 50 мм/сек'); Vshtock = 50/1000;
disp('-Рабочее усилие на выходном штоке не более, 60 Н'); Fout = 60;
disp('-Макс. ход штока от среднего положения');
disp('  по концевым выключателям - 10мм'); MXend = 10/1000;
disp('  по механическим упорам   - 12мм'); MXupor= 12/1000;
disp('-Макс. усилие на разрыв 11000 Н'); Fmax = 11000;
disp('-Винт-гайка:');
disp('  диам.:  12 мм'); d = 12/1000;
disp('  шаг  :  3  мм'); p = 3/1000;
disp('-------------------------------------------');

%% Выбор двигателя
disp(' ');
disp('1. Выбор двигателя');
disp('КПД = 0.4'); kpd = 0.4;
disp('Коэф. запаса по мощности = 2.5'); teta = 2.5;
 disp('  => мин. мощность = скорость_штока * усилие_на_выходе * запас / КПД');
 Pmin = Vshtock * Fout * teta / kpd;
 sprintf('   Pmin = %.2f Вт', Pmin);
 disp(ans);
disp(' '); 
disp('Подходят двигатели ДПР-62-02\03.');
disp('Выбираем ДПР-62-03 (срок службы больше)');
disp(' '); 
disp('Данные по двигателю:');
disp('  пусковой момент M = 150 Н*мм'); Mpusk = 150/1000; %переводим в СИ
disp('  число оборотов ном. Nnom = 4500 об/мин'); Nnom = 4500;


disp(' ');
disp('-------------------------------------------');
disp(' ');
disp('2. Расчет пружины');
disp('  Материал - стальная пружинная проволока. G = 8.1e4 МПа'); G = 8.1*10000*1000000; % модуль упругости
disp('  Момент, действующий на пружину =  Мпуск'); M = Mpusk;
disp('  M = r*F,  =>  Fmax = M/r;      Принимаем r = 10мм  (???)'); r = 10/1000; % переводим в СИ
F = M/r;
sprintf('Fmax = %.2f Н', F);
disp(ans);
disp('Мин. диаметр проволоки пружины: dmin = sqrt(8*Fmax*c*K/(pi*tau) )');
disp(' ');

disp('где K = (4*c+2)/(4*c-3) - коэффициент увеличения напряжения во внутр точке витка');
disp('    с = D/d - индекс пружины');
disp('        D - средний диам. пружины');
disp('        d - диам. проволоки');
disp('    tau - допустимое напряжение');
K = @(c) (4*c+2)/(4*c-3); % коэффициент увеличения напряжения во внутр точке витка

disp(' ');
sigma_v = 2200*1000000; disp('sigma_v = 2200 Мпа');
nv = 2.5; disp('Коэф. запаса = 2.5');
tau = 0.5 * sigma_v / nv;
sprintf('Допустимое напряжение:  tau = %d МПа', tau/1000000);
disp(ans);
dmin = @(c) (sqrt(8*F*c*K(c)/(pi*tau)));

disp(' ');
c = 8;
sprintf('   Возьмем c = %d, тогда   dmin = %.2f мм', c, dmin(c)*1000);
disp(ans);
disp(' Берем d = 0.9мм'); dm = 0.0009;


%i = ceil( pi*r/dm );
i = 20;
sprintf('   Кол-во витков  i = %d', i);
disp(ans);

sprintf('   D = c*d = %.2f мм', dm*c*1000);  D = dm*c;
disp(ans);


k = dm*G/i/8/c^3;
sprintf('   Жесткость пружины k = d*G/(8*i*c^3) = %.3f Н/мм', k/1000);  D = dm*c;
disp(ans);


H1 = pi * r - 30/360*pi*r;
%H1 = pi * r;
Mnom = 26 * 60 / (2*pi*Nnom);
H2 = H1 - (M - Mnom)/r/k;

% жесткость k = (M-Mnom)/r/(H1-H2);
H0 = H2 + M/r/k;
%x = 0:M/r/k/100:M/r/k;
%plot(x,k*x);

if (H2 >= dm*i) disp('H2 >= d*i      - витки пружины не вдавливаются один в другой'); else disp('AXTUNG'); end

z1 = 19;
z2 = 40;
z3 = 19;
z4 = 40;

Nout = Vshtock/p*60;
i0 = Nnom/Nout;
i0_r = z2/z1*z4/z3;
sprintf('\n\n i0=%.2f,      расчетное i0 = %.3f \nПогрешность = %.3f %', i0, i0_r, abs(i0-i0_r)/i0*100);
disp(ans);


Mst = Vshtock*Fout/2/pi/Nnom*60;
sprintf('Статический момент нагрузки Mst = %.2f Нмм', Mst*1000);
disp(ans);

M1 = Mpusk*z2/z1*0.95*0.98;
M2 = M1*z4/z3*0.95*0.98;

%модуль
m = 0.8;
%z1 = 16;  Yf = 4.3;    yf/sigma = 0.02
%1.4*nthroot(2*576*4.3*1.3/z1/10/205, 3)
%stop;
d1 = m*z1;
d2 = m*z2;
sprintf('d1 шестерни = %f', d1);
disp(ans);
sprintf('d2 колеса   = %f', d2);
disp(ans);
da = (d1+d2)/2;
sprintf('расстояние между валами - %f', da);
disp(ans);
%ножка зуба 1.35m

%(16*119.4/pi/20)^(1/3)




%------------
% расчет валов
val_dmin = @(M) nthroot(M*1000/0.2/380/1.3, 3);
sprintf('Диаметр вала 1 = %f', val_dmin(M1) );  disp(ans);
% tau_k = 30 МПа
disp('Берем d1 = 3.6мм');
sprintf('Диаметр вала 2 = %f', val_dmin(M2) );  disp(ans);
disp('Берем d1 = 4.5мм');