Воробьёв В.И., Бабич А.В., Жуков К.П., Попов С.А., Семин Ю.И. - Механика промышленных роботов (1071029), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Основной причиной выхода из строя зуб. чатых колес с внецентрондным цевочным зацеплением является износ. Расчет зубьев на изгиб вообще можно не проводить ввиду их малой высоты по сравнению с шагом. Наибольшее удельное давление в точках контакта определяется по формуле Герца: МЕТ1 1ч гг = 0,418 Рг Р2 где Ь вЂ” ширина колеса; Ь2 — нормальное давление; р, и р, — радиусы кривизны колес) Š— модуль упругости.
Знак плюс соответствует контакту выпуклых поверхностей. Радиус кривизны р, профиля зубьев сателлита определяется по формуле р, = [(х') + (у')~3~'2/(х'у" — у'х"), = (!221 '~22)г ~121 йг ( 22 1)г 2 1 где 1 н Л2 — соответственно удельное скольжение на первом ом и втором колесе; 222„Л52 — соответственно перемещение т не точки контакта по профилям первого и второго колес. Перемещения Т221 и 2322 по профилям выражаются довольно громоздкими формулами, поэтому для определения и 22 в зависимости от параметров зацепления можно 1 использовать графики (рис, 5Л4,а — я) [243. Удельная работа трения на профиле зуба определяется но формуле г' Лзг — Л22 ЬА = ЬТ вЂ” = г«Т — йо Ь йзг Ь где Ь вЂ” ширина колеса; ) — коэффициент трения.
Последняя формула показывает, что удельная работа пропорциональна величине Х1М. Поэтому для окончательного выбора параметров зацепления следует построить зависимость Хгйт от исследуемого параметра. Например, гра- а) рг !то г!,о гб,о 5,=25 ь "цб р„=г,5 г 5 ч 5 Точки пронипя г=!о !г и ! г 5 ь 5 б ? Точки проогипя «21 Вч=55 Рнс. 5.14 235 234 где х', у', х", у" — соответственно первые и вторые про. изводные от координат профиля в точке контакта по параметру т.
Радиус кривизны рг второй поверхности равен раппу~у цевки: рг = й Если сателлит и цевки изготовлены из стали ШХ15 с твердостью 60...62 НКС, то допускаемое удельное давление можно принять [153 = 10...12 Н(м~. Для окончательного выбора основных параметров редук тора необходимо определить удельное давление и удельную работу трения в различных точках профиля, изменяя пара метры передачи. Удельное скольжение прн этом определяется по фоРму лам а ! г 5 ь 5 б 2 В 5 2О Точки провипя фики, приведенные на рис. 5.14,6,в, показывают, что 7„111 т, пря постоянных 24„12„и 17 уменьшается с увеличением чттс чиста зубьев г„а при увеличении радиуса Вч величина ХМ у ех„ чивается в конце зацепления.
5.4. Иеханизны вращения с волновыни зубчатыни передачани Высокая кинематическая точность и меньший, чем у прочщ зубчатых передач, мертвый ход выходного вала обязывают конструктора ставить ВЗП в качестве выходного механвз. ма — последнего в кинематической цепочке от двигателю к ведомому звену механической системы робота.
Тогда не. грешности и люфты всех передач, установленных до ВЗП, поделятся на ее передаточное отношение и на выходном валу проявятся очень малой величиной. Например, есщ суммарная кинематическая погрешность всех передач, стоящих до ВЗП, равна 180', а передаточное отношение ВЗП и = 180, то на выходном валу ВЗП эта погрешность проявится величиной в 1'. С целью уменьшения общей массы привода следует встраивать ВЗП в подвижный узел механической системы робота так, чтобы избежать применения отдельного соб. ственного корпуса ВЗП; подшипники выходного вала ВЗП следует исключить, напрямую соединяя выходной вал с ведомым звеном.
Выбор той или иной схемы привода с ВЗП зачастую диктуется не только требуемыми качественными показателями само~о привода, но и некоторыми дополнительными усле. виями. Такими условиями могут быть: тип датчиков обрат ной связи, которые требуются для выбранной системы Уа. равления; способ проводки через подвижное соединение на последующие звенья электрических кабелей; предельные углы поворота последующего звена; способ размещен»" упоров или концевых выключателей, ограничивающих углы поворота звеньев и предохраняющих робот от поломки и т. д.
Естестветтно, невозможно дать исчерпывающие реке мендации для каждого конкретного случая при проектяРе ванин механической системы робота с ВЗП в приведе Поэтому здесь рассмотрено несколько основных кинемап' ческих схем и даны их положительные и отрицательные свойства. Выбор кулачкового или дискового генератора в ВЗП определяется прежде все~о требованиями к быстра действию привода 21 его общим передаточным отношеаиеьс 1 2 ~3 1 1 4 1 1 1 7234547атюп547дгел Рис. 5.15 Чем больше обгцее передаточное отношение привода, чем медленнее вращается выходной вал ВЗП и ниже требования к быстродействию привода, тем более оправдано применение кулачкового генератора волн с гибким подшипником.
В противном случае более целесообразно применение дисковых генераторов волн. Поскольку вид генератора волн в большинстве случаев мало влияет на компоновку привода с ВЗП, в дальнейшем будут рассматриваться передачи с дисковым генератором волн. Наилучшие технические характеристики дает ВЗП с гибким колесом в виде тонкостенного стакана.
Кинематическая схема такого привода, выполненного в виде отдельного блока, показана на рис. 5.15, а. В корпусе 1 размещены ведушлй электродвигатель 3 и аналоговый датчик обратной ~вязи — тахогенератор 2. Зубчатые колеса 4, 5, 6 связывают валы двигателя, тахогенератора и входной вал волновой передачи. Входной вал 1О имеет кривошипы, на которых Установлены деформирующие диски 9; гибкое колесо 8 входят в волновое зацепление с жестким колесом 7 и вращается вместе с выходным валом 11.
На выходном валу 11 имеется фланец для размещения захватного устройства яли следующего звена механической системы робота, Построение привода по данной схеме возможно только "Ри небольшой мощности электродвигателя, поскольку ~олька в этом случае масса электродвигателя не превышает ~ассу ВЗП. Применение такого привода целесообразно в от"освтельно тихоходных системах, например в ориентируюнтем механизме, Консольное расположение выходного вала я~пускает поворот следующего звена или захватного "стройства на угол 360' и более.
Электродвигатель 3 долиметь встроенную тормозную муфту, которая блоРует его вал при отсутствии энергопитания, поскольку 237 одноступенчатая волновая передача при любых ых переда точных отношениях обратима (ее обратггый к. п, д, пе б„ вает ниже 0,5).
Наличие в приводе тормозной муфты снижает т навек. ность привода и может вызвать нежелательные дин и амвче. ские нагрузки в момент торможения. Поэтому воз, о можиа другая схема блока с ВЗП (рис. 5.15,6), в котором меж двигателем и ВЗП используется самотормозящаяся я передача — либо червячная, либо цилиндрическая кос 6 озу ах с углом наклона зуба более 80'. Установленный в корпусе ! электродвигатель 2 имеет иа валу червяк 3, зацепляющийся с червячным колесом 4, хв. торое жестко установлено на входном валу 5 ВЗП.
Диски 7, установленные эксцентрично на входном валу 5, деформи. руют гибкое колесо 8 и вводят его в зацепление с жестким колесом 9. Гибкое колесо в виде тонкостенной трубы с диафрагмой, отогнутой наружу„не вращается и с помощью жесткого соединения 6 скреплено с корпусом 1 привода. Жесткое колесо вращается в шариковых подп7ипниках 1Р, которые одновременно являются и опорой следующего звена 1! механической системы робота. Общим недостатком схем (см. Рис. 5.!5,а,б) является то, что относительно большая длина гибкого колеса увеличи. вает массу корпуса привода и его осевые размеры.
Кроме того, схема предусматривает внешнее расположение злех. трических кабелей, проходящих от одного звена к другом), Применение в ВЗП гибкого колеса в виде тонкостенной трубы с диафрагмой, отогнутой наружу и соединенной с корпусом, целесообразно также для первого подвижного звена механической системы робота, как зто сделано, напРи мер, в роботе АВВА 1КЬ-6. При необходимости проводки пь белей через ВЗП может быть применена передача с внещ.
ним деформированием гибкого колеса. На рис. 5.!6 дана схема первого подвижного звена механической системы Ро. бота. В неподвижном корпусе 1 установлен двигатель 2, ко" торый с помощью самотормозящейся цилиндрической перз' дачи 3 с большим углом наклона зубьев соедвняется с ведущим кривошипным валиком. Таких валиков мож~~ быть три и более. На кривошипных валиках 4, 1! установ лены деформирующие шайбы 5, которые через подшили"' ки 6 деформируют гибкое колесо 7 с наружной стороны.
Неподвижное гибкое колесо не вращается, так как с ио' мощью соединения 14 жестко связано с корпусом 1. Жест кое колесо 9 с внешним зубчатым венцом !О вращается в мощных подшипниках 8. Предполагается, что на жестко" ! 238 Рис, 5.!6 колесе 9 размещается вся механическая система робота. С кривошипным валиком 11 через компенсирующую муфту 12 связан тахогенератор !3 — аналоговый датчик обратной связи. Из рис, 5.16 видно, что вся внутренняя полость жесткого колеса (и привода) свободна для размещения двигателей последующих ступеней, проводки кабелей и т. п. Для робота, работающего, например, в агрессивной среде, необходимо изолировать двигатели от внешней среды.
В волновой передаче необходимо в этом случае применить герметичное гибкое колесо. В корпус ! (Рис. 5.17) установлен двигатель 2; вращение его вала с помощью червячной пере- . дачи 3, 4 передается входному валу 5 ВЗП. Гибкое колесо 8 имеет форму трубы с глухим дном и присоединяется к корпусу с помощью герметичного соединения 11, !2. ДеформиРУющие диски 9 вводят гибкое колесо 8 в волновое зацеп- Ь 7 а 7 Ь /О ! ! ! ! ! ! 3 Ряс.
5.!7 239 ление с жестким колесом 7, которое вращается в под одшипня. ках 6. С торцом жесткого колеса соединяется сдед . едующее звено 1О механической системы робота. Очевидно идно, чт„ б внутренняя полость корпуса изолирована от внешне й среды ез каких-дибо подвижных уплотнений. Соединительны ь ые ка. бели от предыдущего звена к последующему могут пр Роходить только вне блока. Если в диске червячного коле олеса 4 установленного на входном валу ВЗП, сделать отве тверстяя, с одной стороны диска поместить светодиод 12, а с гоп — фотодиод 13, то получится простейший оптоэлек.
тронный датчик обратной связи. Считая число импульсов или частоту следования импульсов, можно получить датчик перемещений (угол поворота) или угловой скорости (иди оба одновременно). Увеличение крутильной жесткости ВЗП требует увеличя. иия делительного диаметра гибко~о колеса. Соответственно растут и осевые размеры привода и его масса. Поэтому для механических систем роботов с высокой крутильной жест. костъю и болъшой грузоподъемностью желательно применение ВЗП с гибким колесом в виде кольца (рис, 5.18).
В корпусе 1, закрепленном на корпусе 10 робота, установлен двигатель 2, который через червячную передачу вращает полый вал 3. На нем, на насадных эксцентриках и под. шипниках установлены диски 4, 5, которые деформируют гибкое колесо 6, выполненное в виде тонкостенного кольца с одним внешним зубчатым венцом. Гибкое колесо имеет х, зубьев, входит сразу в два волновых зацепления. Первое волновое зацепление образуют гибкое колесо 6 и жесткое колесо 7, у которого число в в в в в в в зУбьев Равно Яиъ В этом за- цецлении г„7 — я„= 2, и в яем 3 реализуется заданное передаточное отношение ВЗП. Второе волновое зацепление обржуют гибкое колесо б и жесткое колесо 8, у кото.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
