Воробьёв В.И., Бабич А.В., Жуков К.П., Попов С.А., Семин Ю.И. - Механика промышленных роботов (1071029), страница 30
Текст из файла (страница 30)
диаметр шарниров выбираем исходя из расчета на срез ((г! р = 120 МПа — допускаемое напрвжение среза для стали 4И: "ш =)/4Р„,/(п~т1ор) = (/4 7500/(я 120) = 8,92 мм. !(рннимаем 4 =10 мм. Проверяем шарниры на смятие ([о)см = 80 МПа — допускае"ое напряжение смятия для стали 45): = 2Г„/(яй Ь) = 2. 7500/(к !О 51) = 9,36 < 80 МПа. Для заланных параметров охвата при проектировании используем следующие размеры; диаметр шарниров- 10 мм р амеры ры"аров — 150 х 30 х 50 мм, диаметр гидроцилиндра — 50 мм. Глава б а) Рис.
5.! 201 Конструкция и расчет механизмов вращения и прямолинейного перемещения Механизмы вращения осуществляют вращение звеньев робота относительно вертикальной осн (поворот руки), в „. и, врз. щенне относительно горизонтальных осей (качание ру ие руха, сгнбание локтя и плеча). Механизмы прямолинейного перемещения применяются для радиального н вертикального движений ориентирующих степеней подвижности у роботов, работающих в цилиндра. ческой н сферической системах координат, а также для двя. жений по монорельсу и порталу роботов, работающих в дь картовой системе координат. 5.1.
Конструкция и расчет неханизнов вращения При проектировании механизмов вращения надо придерживаться такой последовательности. 1. Определить усилия, действуюпше на выходное звею механизма вращения. 2. Выбрать тип привода. 3. Определить передаточное отношение н разработать кннематическую схему передаточного механизма. 4. Рассчитать элементы передаточного механизма. 5. Разработать компоновочные чертежи передаточного и несущего механизмов и механизма вращения в целом. 6. Рассчитать кинематнческие цепи связи передаточного и несущего механизмов. 7. Разработать конструкцию механизма вращения. 8.
Провести проверочные расчеты жесткости механизма вращения и правильности выбора привода. Кинематика механизмов вращения существенно зависяг от типа применяемого привода. Пршиенение гидропривода как правило, не требует реализации большого перелаточне го отношения, так как удельные усилия, развиваемые гнлРо приводом, значительно превышают усилия электропривояа Для механизмов, использующих гидропривод в виде гидро цилиндров, возникает необходимость преобразования ЦР"' молинейного движения во вращательное.
При исполъзовз нин электропривода требуется в механизмах врашени 206 реализовывать передаточные отношения порядка 80...!50. Жесткие требования к погрешности позиционирования (для роботов среднего класса Ь = 0,2...0,5 мм) ставят задачу обеспечения безлюфтовостн привода и высокой жесткости несущего узла механизма При применении гидропривода прямолинейное движение гидроприводов 1 (рис, 5.1, а) во вращательное выходного зубчатого колеса 2, связанного с поворотной платформой, преобразуется с помощью рейки 3.
Гидроцилиндр 4 служит лля выбора люфта между рейкой 3 н зубчатым колесом 2. !(а Рис. 5.1,б показан привод, использующий другую компо"овку зубчато-реечной передачи. Привод осуществляется от цилиндров 2 с помощью двух реек 1, которые приводят во вращение выходное зубчатое холесо 3. На рнс. 5 1, в представлена схема, в которой преобразование прямолинейного "еремещения происходит с помощью цепной передачи. Звездочка цепной передачи 2 связана с поворотной платформой механизма вращения На цепь воздействуют усилия цилиндров 1. На рис.
5.2 показан механизм поворота руки, в качестве «ввода которого может быть использован гидромотор илн лектролвигатель. движение от двигателя 5 и зубчатого колеса а б идет по двум кинематическим цепям. Первая кинема- н т у щии доступ к зубчато-ременной передаче. Недостатками та а"ои компоновки являются увеличение массы движущихся час ветен и необходимость монтажа подвижного кабеля к приво одному двигателю, Вад4 Рис. 5,4 Рнс. 5,5 2П нс. 5.4,а показан привод плеча робота, выполненный На рнс. ла базе ВЗП Двигатель 5 установлен соосно с входным ва- ВЗП и связан с ннм муфтой 7. Выходным звеном ВЗП лом исчяется г гибкое колесо б, которое связано с корпусом плеча через цеп пную передачу, состояшую из звездочки 1, цепи 2 я звездоч чки 3.
Звездочка 3 приводит в движение плечо 4. )йяроко распространен вариант передачи движения плечу с яспользо ьзованием планшайбы 2 (рис. 5.4,б), связанной с вышдным звеном ВЗП, движение с которой передается на ллавша йбу 1, связанную с плечом через шарнирно закрепленные рычаги. П менение ВЗП по сравнению с цилиндрическими зубрим чатыми передачами обеспечивает компактность, меньшую массу, по ь , повышенный к. п. д.
механизма. Недостатками ВЗП латаются меньшая жесткость и ограниченный ресурс работы гибкого подшипника и гибкого колеса. На рнс. 5.5 показан передаточный механизм, выполненный на базе циклоидальной передачи, жесткость которой выше ВЗП. Компоновка привода на базе циклоидальной передачи аналогична компоновке с ВЗП. Движение от двигателя поступает на вал 1, на котором установлена зксцентри- ау Рнс. 5 6 Т= аунг,+т,г,с !и+Т,„; '=л л рв =,» пл,д+,» т;ап, != 1 2!3 ковая втулка 2 с подшипниками 3. На подшипниках 3 уста новлены два диска с выполненными на них циклоила»п ными зубьями 4, которые обкатываются по роликам 5 установленным в корпусе 6.
Движение на выходной вал 7 с дисков 4 снимается пальцами 8, которые контактирукп с отверстиями в дисках. Для механизмов качания плеча в пределах угла, раиного 50...60', прллменяют механизмы с использованллем шар"кс или роликовинтовых передач 117]. На рис. 5,6, а показан и' ханизм, в котором движенлле от двигателя 7 через кони"' скис зубчатые колеса 6, 4 передается на винт 5 шариковкн товой передачи. Гайка 2 установлена на двух шарнирах 8 Шарнир 8 базируется на шариках в корпусе руки !. По»" 212 ; также установлен на подшипниках, оси которых сопус а та т с осью двигателя. Такая конструкция обеспечивает впадают компен нсацию кривизны траектории гайки и установку двигате, ягеля неподвижно.
На рис. 5.6,в показана схема привода плеча на базе шарикови лнтовой передачи с непосредственной связью двигателя н вин инта. Двигатель ! установлен на корпусе 3; в этом же се на подшипниках установлен винт 2. Гайка 4 шарн- 6 говннтовой передачи связана через шарнир 5 с рычагом плеча. Для компенсации кривизны траектории шарнира 5 корпус 3 установлен также шарнирно. Недостатком данной коистру укции является наличлле изгибающллх услллий на винт вследс твне динамического момента, возникающего при качании корпуса 3 с винтом и двигателем. На рис.
5.5,6 показан общий внд робота с таким механизмом качания. Определение усиляй, действующих на выходное звено механизма вращения. Рассмотрим две основные схемы нагружения механизма: с горизонтальной и вертикальной осью вращения. Определение усилий на выходном звене механизма враи»ения с вертикальной осью.
В этом случае на выходное звено действуют моменты Т„, Т„, Т, относительно осей х, у, г н вертикальная сила Е: Т* = 2„тлд1„+ 2 т,аи1п+,Г т;алз1л„' Т,= ~ т.д1,„+ ,'» т;аь1л + ,'Г т;а„.„1н; 2„тлд1»п 2' тлд1м — статические моменты от массы меха=1 и"змов и звеньев робота относительно осей у и х, Н м; ~ т аи1т 2, т;ап1„, 2 т;аи1л, — динамические моменты от пе- РемеплениЯ масс относительно осей х, У, г, Н м; 1лэн 1,„1л,— "роекции на оси х, у, г расстояний до центров масс механнзов и звеньев Робота, м; аси аго ан — УскоРениЯ центРов масс механизмов и звеньев робота по осям х, у, г, м/с~; в, — масса каретки вертикального перемещения дом, кг; в — масса направляющей руки, кг; т,ив риентирующего механизма кисти, кг; т, — масса г; а, — ускорение поворотной платформы, рад/с', орение подъема руки, м/с', а„— ускорение качания рад/с'; ао — ускорение радиального перемещения с'; ез — ускорение вращенпя кисти, рад/сз; (1 — макЫй ВЫЛЕТ КИСТИ, М; Гк — РаДИУС КИСТИ, М; (4— ие от центра масс направляющей руки до оси пово- (4 — расстояние от центра тяжести каретки руки до орота,м;(, — расстояние от оси руки до оси поваров максимальная высота руки,м; з,„ — момент инероротной платформы, кг м', л — момент инерции альной стойки, кг м'.
енты и усилия определяем в положении, когда кисть сн руки и вылет руки максимален, так как в этом ни имеют наибольшее значение: 14+ «Зри(З + «Зомй(1+ 1«Д((1+1 )+ (4 + «кр(З + «Зон (1 + «Зг ((1 + Гк)1 + «!газ!к + «Зк + 1«р + «Зом + «Зг) )Зал в„+т + ем+ «г,)( + а (,(в, + т + ем+ щ)+ в' + т + т,м + Е, + «1 + «1 )а + + тр + «Зом + «Зг) + ЕЗЗ'ктг. в горизонтальной плоскости + у ) + фи +(1) + фг +(1) + ((1 + (з) ег+ тг!з/[((1 + ггд + (Д як + тр+ т м+ в,)(за4+ Тм деление усилий на выходном звене механизма враи(еризонтальной осью (рис. 5.7,б), В вертикальной плана выходное звено действуют два момента: Ер х тг(оаг, + ~ в,а(,..; г 1 о и Х вау(ь + ~ тА „+ ',Г у,р е, + т,— 0,(„й. Рис. 5.7 214 В горизонталыгой плоскости действует момент г=п 7; = 2,' лг,(аег !=1 В вертикальной плоскости действует сила г", = 2, гн,а.
г=г Здесь еэ — угловое ускорение относительно оси ж радгеь 1,1,! ;,,„, !,„— расстояния от центров г-х масс до осей х, у, ц и а,„, а,„, ая — ускорения вдоль осей х, у, ж м/с'; (4, — проекцгц на ось х усилия механизма уравновешивания, Н; 1 — п- а — плечо действия механизма уравновешивания относительно оси у, м. Массы звеньев и узлов привода, расстояния до центров масс определяют при дискретизации масс и расчете на жест. кость несущей механической системы (см, гл. 3). Момент трения в опорах механизмов определяют при их проектнровании, Конструкция н расчет опорного узла механизма вращеяня, Особенностью конструктивного исполнения опорных (несу. щих) узлов механизмов вращения является то, гго они выполняются на базе ограниченной номенклатуры подшипнн. ков и особое внимание должно уделяться их жесткости. Это связано с тем, что робот представляет собой многозвеннунг конструкцию н деформация опорного узла приводит к значительным смещениям охвата.
С другой стороны, консгру" ция робота обычно не позволяет увеличить базу установки подшипников, что приводит при консольной нагрузке к значительным усилиям на подшипники. На рис. 3.11 (см. гл. 3) показаны основные констру«. тинные решения опорных узлов, применяемых в роботах. )(х особенностью, в связи с вышеизложенными требованиямн является предварительный натяг подшипников и увеличены жесткости опорного узла за счет установки большого коан честна тел качения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
