Василенко Н.В., Никитин К.Д., Пономарёв В.П., Смолин А.Ю. - Основы робототехники (1071028), страница 63
Текст из файла (страница 63)
Характеристикой поступательного движения передачи винт-гайка зацеплением и трением является общее линейное перемещение жесткого звена на один оборот ведущего звена (генератора волн) где 3 — линейное перемещение жесткого звена, проиоходщее за счет взаимного обкатывания профилей. Р )зс г ~ = )чрры г р й р й Знак осевого перемещения Я определяется направлением нарезок на винте и гайке. С учетом этого формула (7.72) примет вид Характеристикой поступательного движения винт-гайка зацеплением является линейное перемещение жесткого звена, обусловленное только взаимным обкатыванием профилей которое обеспечивается исключением вращательного движения жесткого звена В нагруженной передаче винт-гайка зацеплением возможно 318 ведомое движение генератора волн при ведущем поступательном движении жесткого элемента Число оборотов и, генератора при перемещении винта на один шаг определяют по формуле л„= и -+ пу где и — число оборотов винта, определяемое разностью заходов винтовой пары; и - число оборотов винта, определяемое разностью длин пиний контакта винта и гайки.
В более общем виде эта зависимость описывается выражением где Яд — заданная величина перемещения жесткого элемента. Для передаточных механизмов манипуляторов роботов важное значение имеет повышение кинематической точности передач: зазоры в зацеплении недопустимы, так как снижают точность позиционирования, плавность работы, чрезмерно повышают динамические нагрузки. В волновых передачах они устраняются созданием внутреннего натяга в зацеплении, регулированием величины радиальной деформации о использованием специальных генераторов волн, зацеплением двух и более нарезок на теле гибкого звена о одной нарезкой жесткого звена и другими способами. Выбор того или иного метода устранения зазоров обусловлен конструктивным исполнением волнового механизма, формой профиля нарезки, величиной и характером нагрузок.
Важную роль в повышении кинематичеокой точности передачи играет обоснованный выбор конструкции волнового генератора деформации и опор его вала С целью устранения перекоса осей вала и гибкого элемента, появляющегося при сборке волновой передачи, опоры вала генератора волн изготавливают оамоуотанавливающимиоя.
В такой конструкции генератор волн выполняет функцию второй опоры. Эффективным приемом повышения кинематической точности является использование специальных регулируемых генераторов волн, в которых регулирование величины радиальной деформации осуществляется за счет радиального, радиально-осевого или радиально- окружного перемещений разрезных кулачков, эксцентричных осей или эксцентричных дисков (рис. 7.34). Рис. 734'. Схемы спвииапькык регулируемых генераторов волн при радиально-осевом (а), радиальном (д) и радиально-окружном (в) пврвмвщвкинк дискоа ! — шток, 2 — вал палый, 3, 4 — диски; стрел.
нами уназанс каправпвнив пврвывщвник дисков, штока и вала 319 Реализация конструктивных и технологических мероприятий в совокупности с выбором параметров высокоточных эвольвентных и резьбовых зацеплений позволяет создать беззазорный высокоточный волновой механизм (рис. 7.35). Рис. 7.3б.
Конструкция беээазорного прецизионного волнового механизмы ! — вал входной, 2 — ярышяа входного вала, 3 — опоры входного вала, 4 — несущий фланвц волнового механизма, б — элемент гибяии, 6 — элемент местной, 7 — подшипнияи генератора волк 9 - втулха распорная, 9 — шток, !Π— рычаг поворотный регулирования генератора волн, !! - ось рычага, !2 - шайба !3 - гайха, !4 — фланец выходной 7.9. Расчет энергетических параметрое привода Расчет энергетических параметров привода ПР производят в следующей последовательности: ориентировочный расчет мощности двигателя, предварительный выбор двигателя, расчет оптимальных по быстродействию передаточных чисел для каждого модуля движения, окончательный выбор двигателя из условий оптимального времени отработки цикла перемещения и наиболее компактной конструкции.
7.9.1. Ориентировочный расчет мощности двигателя Расчет мощности двигателя модуля движения робота производят по данным технического задания, включающего следующие исходные параметрьс гп - грузоподъемность или масса переносимого груза, кг; т - максимальный радиус действия, м; 320 пределы перемещения груза по координатам, рад, м; ьб, у — номинальные скорости перемещения груза по координатам, с-т, м.с-б.
Механическая система привода в составе двигателя, исполнительного звена и передачи между ними представляет собой достаточно сложную кинематическую цепь с большим количеством движущихся масс. Поэтому в инженерных расчетах, особенно при проектировании, когда точные значения расчетных параметров неизвестны, принято на основе ряда допущений заменять такую систему более простой одноили двухмассовой расчетной схемой с приведением инерционных, силовых и других параметров к какому-либо одному звену, например, к валу двигателя. При этом система может быть представлена в интерпретации как поступательного, так и вращательного движений, а приведение параметров системы к соответствующиему звену производится по известным правилам, широко описанным в литературе.
При определении мощности двигателя модуля движения робота за основу принимают одномассовую расчетную схему, поэтому расчет носит ориентировочный характер. Мощность двигателя определяется в период пуска, когда двигатель преодолевает, помимо статического сопротивления переносимого груза и неуравновешенных частей движущихся звеньев, также их инерционное воздействие. Определение мощности двигателя модуля вращательного движения производится следующим образом. 8 соответствии с принципом Даламбера уравнение моментов при пуске имеет вид (7.77) М вЂ” Мс+ Ми где Ы вЂ” активный момент, обеспечивающий вращательное движение; (е! - статический момент от неуравновешенных масс переносимого груза и движущихся звеньев модуля, или статический момент неуравновешенности; М„- инерционный, или динамический момент от масс, переносимого груза и движущихоя звеньев привода, возникающий в период разгона или торможения.
Статический момент от неуравновешенных масс можно пред- ставить в виде суммы статических моментов неуравновешенности масс переносимого груза М гп и движущихся звеньев модуля М, относительно оси их вращения (7.78) йчс = !Ясгп + Мсн = тл 9 т! + ""н9 тгн гДе пб и тпн — соответственно массы пеРеносимого гРУэа и неУРавновешенных движущихся частей модуля; д — ускорение силы тяжести; т! и гг„ - радиусы вращения центров тяжести переносимого груза и неуравновешенных масс движущихся частей модуля соответственно. В общем виде радиусы вращения груза и неуравновешенных масс переменны и зависят от угла наклона модуля (рис.
7.36) 11 обнови робоеоееенини гг = гсозц; ггн - — гн соса, (7.81) Ь)„=~,(н з =К пгг з Таким образом, = Коп«дгсоза (7.79) Фр = Фт = КФЧ где г и гн - постоянные радиусы расположения центров тяжести груза и неуравновешенных масс; а - угол наклона плоскости вращения молуля к горизонтали. Рнс. 736. Расчетная схема модуля даиженоя робота гп г + гон гн с = гл9гсозаегпн9гнсозл= ( а )п«дгсоза. гл г г"г+ гпн гн Обозначив а — Кс, получим гп г где Кс — коэффициент статической неуравновешенности конструкции, учитывающий относительную величину момента неуравновешенности вращающихся частей модуля. Желательно, чтобы модули движения манипулятора были уравновешены без груза, т.е. Ко = 1. Однако это требует дополнительных конструктивных мер и не всегда удается, поэтому в общем случае для ориентировочного расчета следует принимать величину Кс = 1,5 — 2,0.
Инерционный, или динамический, момент определяется как сумма инерционных моментов переносимого груза Мнш на максимальном РаДиУсе вРаЩениЯ и вРаЩаюЩихсЯ частей моДУлл ДвижениЯ Мнн пРи 322 максимальном радиусе переноса Мн = Митя+Мни = )н з = ()иго+Гни) з (7.80) ГДЕ )н = (нш + („н - СУММаРНЫй МОМЕНТ ИНЕРЦИИ; (нш = П1та - МОМЕНТ инерции ат максимального переносимого ПР груза на максимальном РаДИУСЕ ВРаЩЕНИЯ; (,м = П1н Гна - МОМЕНТ ИНЕРЦИИ ВРаЩаЮЩИХСЯ Чаотвй модуля при максимальном радиусе переноса; з — угловое ускорение.
Таким образом, гп та+ гпн гна т1)„н ГПГ ае + ГЛН ГНае = ( Пта ) Гита З ГПГ +Л1нтй Обозначив = ~,, получим гп Г где Кц — коэффициент динамической неуравновешенности конструкции, учитывающий относительную величину моментов инерции вращающихся частей модуля; по расчетным данным, для существующих конструкций ПР ("Опнпаге", "Универсал-50", "Универсал-15") К„= 1,8-2,3.
Длл численной оценки значения инерционного момента при проектном расчете следует также задать величину углового ускорения с. Для этого сделаем следующие допущения: закон изменения скорости га (или у для модуля поступательного движения) испол. нительного звена модуля по координате трапецеидальный, т.е.
разгон и замедление происходят с постоянным ускорением; длина пути разгона ф (или Я для модуля поступательного движения) равна Р Р Длине пУти эамеДлениЯ 1ет (или Я ) и составллет некотоРУю часть общего пути перемещения «а (или 8) где к = «Р угР = ф у«я (или Кз = 5 /3 = Я тЯ для поступательного ч« движейия) - коэффициент, характеризующий относительную интенсивность нарастания или снижения скорости исполнительного звена манипулятора. При заданной скорости гд (или у при поступательном движении) уменьшение коэффициента К (К8 ) повышает быстродействие, но увеличивает динамические перегрузки на звенья привода, поэтомУ в пРоектных Расчетах величинУ коэффиЦиента КЧ«(К8 ) слеДУет принимать иэ условия ограничения максимальных ускорений пере- 11* 323 з 3 гр з ы % = — = — ( — ) 2 2 5 гз п1+ л1н Обозначив т = Клт, получим (7.86) Рс = Кгпгп0 з1па з = ы'/гф = ыз/(гк ф), (7.82) а инерционный момент М = К гпгзыз/(гк ф) (7.83) агр а )г р 2 2 а 2а юга и гы = — (К дсоза ч — — ) гке найдем ускорение Уг/(25 ) Уг/(гк (7.88) Р„= Кш гл Уз /(2 К55) (7.89) Рс+ Ри (7.85) Кую 1 У 2К 5 ( в~пан — — ) 5 (7.90) носимого груза и злементов конструкции манипулятора значениями, не превышающими д/2, т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
