Воробьёв В.И., Бабич А.В., Жуков К.П., Попов С.А., Семин Ю.И. - Механика промышленных роботов (1071029), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Такая картина натруженна характерна для подшипников с врашаюи1имся внешним кольцом. Соответ~венно этому необходимо назначать посадки подшипников деформируюнзих дисков. Наружное кольцо по одщипника в диск устанавливается гарантированным натягом, исклю- , Рис. 5.29 чающим проворачивание его в диске (особенно если и ма риал диска — алюминиевый сплав).
Внутреннее кольцо о по жено на эксцентрик с зазором, обеспечивающим мадле енн проворачивание кольца па эксцентрике. При таких посад ссалк колец внутреннее кольцо подшипника в осевом направле, должно фиксироваться без ната~а. ВЗП для приводов бота выбирается по максимальной жесткости и обычно дов Р передает максимально возможных для своих размеров ов на. грузок. Поэтому подшипники оказываются недогружени ными и во многих случаях можно отступить от указанног о вы. бора посадок колец подшипников деформирующих дисков Избыточные связи в ВЗП приводов Робототехиическнх нх ея.
стем. Малая кинематическая погрешность и минимальныи мертвый ход мокнут быть обеспечены при минимальных бе. ковых зазорах в волновом зацеплении и в соединениях узы генератора волн. Без опасности заклинивания передачи эте можно получить только в статически определимых конструкциях. В механизмах, не обладающих избыточными сви. зями, допускается некоторая самоустановка звеньев, зазоры могут быть предельно малыми, распределение нагрузаи будет оолее равномерным. Рассмотрим структурные схемы основных конструктивных разновидностей ВЗП с целью определения избыточных связей в них и способов их устри. ненни.
Число избыточных связей можно определить по формуле Малышева, которая учитывает наличие в механизме ие только жестких, но и деформируемых звеньев. Для этого в структурную формулу механизма необходимо ввести столько дополнительных условий связи, чтобы деформа. руемые звенья превратились в жесткие; Я = и — ба+(5Ри+4Рг+Зрз+2рч+ рз) Ро (5.1) где 1) — число избыточных связей в механизме; ю — хи~~~ степеней подвижности механизма; а — число подвижниц звеньев; Р„Р,, Р,, Р„, р, — число кинематическнх пар 1, 2 1 4, 5-го вида соответственно (здесь вид кинематической паРи опРеДелиетсЯ по числУ поДвижностей в наРе); Ре — число Хе' полнительных условий связи, наложение которых преври щает деформируемое звено в жесткое.
Гибкое колесо в волновой передаче является именно та ким деформируемым звеном. Сама деформация его являео ся необходимым условием кинематики волнового зацепя' ния. Усилия, вызывающие деформацию гибкого колеса несколько порядков меньше тех, которые могут вызва 254 ю же относительную деформацию других звеньев иере- я. Гибкое колесо ВЗП, конструкция которого показана на , 5,22, выполнено в виде тонкостенной трубы, которая ыходиым валом соединена с помощью диафрагмы. Тонтеиная диафрагма допускает (в ограниченных пределах) орот собственно гибкого колеса вокруг двух взаимно аерпендикулярных осей, находящихся в плоскости диафрагмы, т.
е. продольная ось гибкого колеса благодаря тонкостенной диафрагме мажет совершать прецессию вокруг продольной оси выходного вала. Чтобы лишить гибкое колесо этой прецессии, необходимо наложить два условия связи — закрепить поворот оси гибкого колеса вокруг двух осей, лежащих в плоскости диафрагмы.
Зубчатый венец гибкого колеса претерпевает принудительную деформацию по заданному закону. В любом торцовом сечении зубчатого венда движение любой точки венца можно разложить по двум осям координат, причем движение по одной оси линейно связано с движением по другой оси. Если лишить точки зубчатого венца возможности двигаться по одной из осей в торцовой плоскости (т. е.
наложить одну связь), то движение по другой оси станет невозможным и гибкий зубчатый венец превратится, таким образом, в жесткое тело. Из сказанного следует, что на гибкое колесо в целом необходимо наложить три условия связи, чтобы оно стало нехеформируемым. Такое представление о подвижностях самого гибкого колеса не всегда удобно. Лучше представить гибкое колесо в виде отдельного деформируемого зубчатого венца (с цилиндрической оболочкой или без нее), а соеди"ение его с валом гибкого колеса (т.
е. тонкостенную диаФрагму) представить в виде некоторой двухподвижной пары 2 го вида. Эта пара допускает прецессию продольной оси ~Убчатого венца вокруг оси выходного вала. Тогда гибкое "елесо оказывается в механизме отдельным подвижным " леформируемым звеном, на которое необходимо пало*"ть одну связь, чтобы сделать его жестким телом. На структурной схеме (рис. 5.30) волновой передачи, конструкция которой показана на рис. 5.22, обозначено: входной вач, 2, 3 — деформируюшие диски, 4 — подкладное кольцо, 5 — гибкое колесо, б — выходной вал.
Гибкое колесо со 5 связано с выходным валом 5 двухподвижной кинеатической парой К 2-го вида (т. е. тонкостенной диафрагмой об Соединение каждого диска и подкладного кольца коль Разует кинематические пары Р и 6 2-го вида. Подкладное '"цо имеет бочкообразную наружную поверхность и 255 Рис.
5.30 с гибким колесом образует пару Е 5-го вида, Подкладное кольцо деформируется так же, как и гибкое колесо; для того чтобы превратить его в жесткое тело, требуется наложить одну дополнительную связь — ограничить перемещение его точек в торцовой плоскости по одной из взаимно перпендикулярных осей. Волновое зубчатое зацепление образует пару М 2-го вида. Тогда в рассматриваемом механизме; в = = 6 (валы 1 и 6, два деформирующих диска 2 и 3, гибкое колесо 5 и подкладное кольцо 4); И'= 4 (основная подвиж. ность механизма и три местные подвижности — собствеякьк вращения деформирующих дисков и проскальзывание пол.
кладного кольца); Р, = 4 (пары А, В, С и 1.), Р, = 5 (пары Р, Е, 6, К, М), Ра = 1 (пара Е), р„= 2 (две дополнительные связи превращают деформируемое гибкое колесо и наклал. нос кольцо в твердые тела). По формуле (5.1), число избыточных связей с=4 — 6 ° 6+5 4+4 5+1 1 — 2=7. Здесь избыточные связи проявятся: три — в узле генера' тора волн при смещении по продольной оси и перекосе во круг двух других осей одного диска по отношению к пру~~' му, четыре — в замкнутом контуре вал ! — вал 6 — корку~ при перекосе вокруг двух осей и смещении по двум ос" одного из валов. уменьшить число избыточных связей можно поняла" число и повышая вид кинематических пар.
Если в ВЗП кх рис. 5.22 убрать левый по чертежу подшипник вхоляо"о вала, а правый подшипник сделать сферическим самоуста' навливающимся, то получится конструкция с так называ мым кплавающим» генератором волн. Ее структурная схем еыа показана на рис. 5.31, Подобно предыдущей схеме, л = ' =6, 256 Рис. 5.31 й'= 4, а кинематические пары следующие; Р, = 3 (пары В, С, !), р, =4 (пары Г, 6, К, М), рз — — 1 (пара !3), р, = 1 (пара Е), Ро = 2.
Число избыточных связей 4=4 — 6 6+5 3+4 4+3!+1 1 — 2=3. Эти три избыточные связи проявляются также в узле геяератора волн. Из этого следует необходимость высокой точности изготовления деталей узла генератора волн и селективной сборки «Плавающий» генератор волн обеспечивает самоустановку его в передаче, однако при этом следует учитывать, что ось вала 1 может прецессировать в небольших пределах вокруг продольной оси передачи.
В этом случае устанавливают компенсирующую муфту на входе в ВЗП илн назначают особо большие зазоры в зубчатой (нли червячной на Ркс. 5.22) передаче, Однако возможность самоустановки звеньев позволяет не только назначить минимальные зазоры в волновом зацеплении, но и собрать передачу с предварительным натягом без опасности ее заклинивания. Кротого, самоустановка звеньев позволяет полнее компенсиР~~ать ошибки изготовления и монтажа колес и других деталей передачи и понизить ее кинематическую погрешность.
Аналогичная картина наблюдается и в герметичной "новой передаче (см, рис. 5.23). Сложная картина в волновой передаче с гибким колесом в"де кольца (рис. 5.32). Ее структурная схема приблизильно соответствует конструктивной схеме на рис. 5.24.
'каст кое колесо ! образует волновое зацепление с двумя пе "ими колесами 2 и 3; в одном зацеплении реализуется Редача, в другом — волновая муфта. Оба зацепления — это з и, "'аааа ороыышо, роботов, аа. 3 257 ! 2 и е э я Рнс. 5.32 кинематические пары М и Н 2-го вида. Подкладное кальво образует с гибким колесом пару Е 2-го вида, а с днскаиа 6 и 7 генератора волн — пары Р и К 3-го вида.
Гибкое ко лесо и подкладное кольцо имеют торцовое ограниченва и образуют в этом соединении плоские пары Р и Р 3-го вя. да. Вал 8 генератора волн несет три деформирующих дисм 6 и 7. Кривошипы вала 8 сдвинуты по фазе на 180', что обеспечивает двухволновую деформацию гибкого колеса; следует отметить, что крайние диски 7 представляют собай кинематически одно и то же звено и могут даже конструх. тивно жестко соединяться между собою. По структурной схеме получается: и = 6 (вал генератора волн, выходной вал 5, установленный в корпусе 4, два де формирующих диска б и 7, подкладное кольцо и гябкеа колесо 1); И'= 5 (одна основная подвижность механизма и четыре местные подвижности: две — вращение деформ"' рующих дисков, проскальзывание подкладного кольна, вра щение гибкого колеса); р, = 4 (кинематические пары А, 8 с Е), ра = 3 (пары Е, М, Н), р =4 (пары Р, 6, 17, Р), ра=2 Число избыточных связей 4=5-6 6+5 4+4 3+3 4-2=11.
Реализовать конструкцию высокого качества с така числом избыточных связей можно только при очень точно" изготовлении всех деталей, обязательном ведении селехтяа ной сборки, изготовлении колес по высокой степени теча~ сти, применении подшипников высоких классов точное Некоторую компенсацию эксцентриситетов зубчатых вен" 258 „кого и одного из жестких колес может дать установка гибко жеста сткого колеса волновой муфты (у готорого число зубьев дшааково с числом зубьев гибкого колеса) в корпус, Разодша верьу „.„- в векторы эксцентриситетов гибкого и жесткого колес в му муфте на 180', можно несколько (на 1/4 ...1/3) уменьшить „внематическую погрешность передачи. уменьшение числа избыточных связей всегда связано с понижением жесткости системы.
Особенно это следует „читывать при конструировании ВЗП для робототехническях устройств, так как с понижением жесткости привода не только увеличивается погрешность позиционирования, но я уменьшается частота собственных колебаний системы. Зто может привести к резонансным явлениям в механической системе робота. Из изложенного можно сделать следующий вывод: проязводство и сборка волновых передач гребуюэ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
