Воробьёв В.И., Бабич А.В., Жуков К.П., Попов С.А., Семин Ю.И. - Механика промышленных роботов (1071029), страница 39
Текст из файла (страница 39)
ь, 1, 4. с. го 25 зо 18 22 28 14 14 16 18 18 20 2 2 2 з з з 10 !2 16 16 18 20 М6 М6 М8 13 17 19 35 40 33 38 20 20 24 24 з з 4 4 20 20 25 25 мро м!о 23 25 45 50 аг 46 25 25 зо зо з з 4 4 г5 гз зо зо М!2 М!2 29 31 55 63 52 55 25 21 зо 3 4 25 35 м!г мп 34 45 На рис. 5,38,в показано базирование направляющей прх. моугольного профиля 1 на катках 2 — 1. Катки 4, 5, 6 выполнены на эксцентриковых осях. Недостатком является то, что катки 2, 5 не воспринимают усилия кручения.
На рис. 5.38ы показана схема, где этот недостаток устранен установкой катков 1 — 4 по углам профиля. На рис. 5.38, д показана схема базирования моста 3 на шести катках. Катки 2, 5 воспринимают силы тяжести, катки 4, б — боковые усилия. Недостатком является боковое скольжение катков 1, 2. На рис. 5.38, е этот недостаток устранен установкой шарниров 1, 2.
Каждая каретка моста жестко базируется на своей ваправляющей. Недостаток схемы — низкая жесткость круче. ния моста. На рис. 5.39,а показана опора качения на базе шариковых направляющих призматического типа с возвратом элементов качения. Направляющая 5 закреплена на руке 4, а шариковые подшипники 2 — на корпусе руки 1. Корпус шарикового подшипника прямолинейного перемещения за.
креплен на эксцентриковой осн 3, за счет поворота которой производят выбор люфта. На рис. 5.39,6 показан вариант исполнения опоры на базе направляющей круглого сече. ния 1 с возвратом элементов качения 2. Такие направляю щие являются более технологичными, чем призматические однако контактная жесткость их ниже. Размеры направляю щих круглого сечения приведены в !151. Направляющие на элементах качения нашли меньшее распространение в роботах в связи с их значительно боль шей стоимостью по сравнению с направляющими на катках Проектирование механизмов прямолинейного перемеьче ния целесообразно проводить в такой последовательности. 1.
Определить жесткость несущих балок и их размеРы 2. Предварительно выбрать базы кареток, размеры кат ков или тел качения для базирования механизма. 3. Определить усилия, действующие на выходное зве"о механизма. 268 Рис, 5.39 4. Спроектировать опорный механизм и рассчитать его ва жесткость. 5.
Определить усилия, действующие на выходное звено передаточного механизма. 6. Выбрать тип привода и предварительно рассчитать его мощность; выбрать тип кинематических связей привода, передаточного и опорного механизмов. 7. Определить передаточное отношение передаточного механизма и разработать его кинематическую схему.
8. Разработать эскизный компоновочный чертеж основного механизма. 9. Разработать перелаточный механизм. !0. Рассчитать и спроектировать трансмиссионные валы. 11. Разработать рабочие чертежи. 12. Провести проверочные расчеты жесткости механизма " правильности выбора двигателя. Жесткость несущих балок и их размеры определяются при расчете несущей механической системы по методике, изложенной в гл. 2.
Определение усилий, действующих иа выходное звено механизма. усилия, действующие на выходное звено механизма прямолинейного перемещения, зависят от его назначения " компоновки робота. На рис. 5.40,а — а показаны основные 269 вг~ Рнс. 5.40 ра = ь т,.д — д + Е т, а, + 1,3р. г„т, о г,„; Нг,=(т От +т +т)д — Д+(тр+тм+т„+ + т„) а, + 1,3е41„т, + ггр, (5.2) где т, — масса руки, кг; т„„— масса каретки подъема с меха. низмом подъема, кг; т, — масса кисти, кг; е„— масса груза, кг; (в — усилие механизма уравновешивания массы руки, Н' а, — ускорение подъема руки, м/с'; г — угловое ускорение качания кисти, рад/с'; г,р — сила сопротивления движению кареток, Н.
Усилие уравновешивания ( г = Ку (унр + нукп + яук + тг) д Подставляя (5.3) в (5.2), получим г „= (тр + тк„+ т, О т) айаг О д (1 — Ку)3 + 13тев14 + ггр (5,3) 270 схемы механизмов и распределение масс роботов, работающих в цилиндрической (рис. 5.40,4), сферической (рис. 5.40,б) и декартовой (рнс. 5.40,в) системах координат.
На выходное звено механизма подъема роботов, работающих в цилиндрической системе координат (рис. 5.40,а), действует сила (Н) К = 0,8 ... 0,85 — коэффициент, учитывающий качество у еханизма уравновешивания: меньшие значения К„принмают для пружинного уравновешивания, большие — для яневмо- и гидроуравновешивания. Для механизмов радиального перемещения руки робов, работающих в сферической и цилиндрической системах ординат (рнс. 5.40,а,б), усилие, действующее на выходное вено, =д(т + тк+ е,)в(па+(тр+т, + е,)ау+ 1,3е 1 т„+ ггр.
Для механизмов вертикального подъема роботов нс. 5.40,в), работающих в декартовой системе координат, усилие, денствующее на выходное звено, у, -- (тр+ тк + гн„) ~аг + д(1 — Ку)3 э+ 1,Зт,вв/к + г"',рэ. Для механизмов перемещения по монорельсу н мосту илие, действующее на выходное звено (рис. 5.40,в), ,,=(тр+ тк+ е,+ т„+ пг„„)а + 1,3тгргчгк -ЬР где т,„— масса каретки с механизмом перемещения в случае его установки на каретку, кг; ткр — масса каретки руки с механизмом перемещения, кг. Для механизмов перемещения по порталу мостовых роботов усилие, действующее иа выходное звено (рис.
5.40,в), Рук (унр г уугк + ауг + "укр + тккг + тгг) угу + 1 3нуквк(в + г'гру где т — масса моста, кг. Определение снл сопротивления. Сила сопротивления перемещению механизмов, базирующихся на катках, г=г где Рг„— усилие на г-й каток, Н; О, — диаметр катка, мм„ В вЂ” коэффициент трения качения (мм) для стальных катков (табл. 5.1); /' — приведенный коэффициент трения качения Таблица 5.1 271 в подшипниках катка; /'=0,015 для шариковых подшипня.
ков, /'=0,02 для роликовых подшипников. Сила сопротивления перемещению механизмов, базн. рующихся на опорах качения (шариках, роликах), Г.,=Гол+(ау/А,) ',Г Гь где à — начальная сила трения: Ге=8 Н для роликовьп направляющих, Г =6 Н для шариковых направляющих и — число контактных дорожек; /„— коэффициент трения качения; /'= 0,01 мм; ۄ— диаметр тел качения, мм; Г, суммарное усилие на тела качения, Н. Определение усилий, действующих иа катки механизмов подъема, Катки механизма подъема воспринимают момент Т„, действующий в плоскости Оуг, и момент Т„действую. щий в плоскости Оху. Суммарное усилие на катки Г = Г, 4 + Г„, где Г, — усилие от момента Т„Г, — усилие от момента Т„: Г„=!О'Т„/(ВЬ,); Г, =102Т,/~/'(и, Ь)Д, где и — число катков в рассматриваемом сечении; 1ся — расстояние от оси приложения силы Д до опоры В.
Усилия в опорах А и В от момента Т, находят из уравнений моментов относительно точек контакта катков (рис. 5.40, а, 5.41, а); Г.у, =,2 у17 ~Е + °,учс — ууЦ вЂ” у,'Ц— ГА — ГВ 2 2 Величинами ГАВ(В2 — Ь,)/2; ГВ(В2 — Ь,)/2 пренебрегают ввиду малости значений (В, — Ьг)/2 и (В, — Ьз)/2 При необ. Ю $ ь/ Рис. 5.41 272 3аменнв 1А/1 — — КА, получим ГА = ~Ьг/(ЬзКА)1 ГВ Вв = (ЬзКА/Ьг) )(АЬ (5.6) В большинстве случаев опоры катков унифицированы и К =1. Подставляя (5.6) в уравнение для ЬТВ, получим (егЕт )' (ув + 12 В + агЕВ2212уа) ЬзКА (Ь',К, + Ь',) (1+ К,) ~егЕт;)/1 ув + (ав + а,Ет,1уя~ Ь, (Ь2 2+ у 2КА) (1 + К2) Реакции Г;,, ГВ определяют аналогично но уравнению моментов относительно опоры А'.
~егЕт2 зу/1 уА' + 1 А'+ "2Е"МуА1 Ьг . (Ц + Ц К ') (1 + К ) ЬВ2Ет ')/12 +12 +а Ет,ч |Ь К' (Ь2К'+ Ьг)(1+ К ) КА = 1А/(В Схемы установки катков (рис. 5,41,б,в) применяют для Роботов, у которых момент в вертикальной плоскости небольшой, так как несущая способность этой конструкции а два раза ниже из-за уменьшенного в два раза числа катков Усилия на катки определяют по приведешгым выше за ааясимостям 273 ,гнмости учета этой составляющей ее представляют в виде ГАЦ(1+ Кг) ГВХз(1+ Кз) где Кг = ГА(Вг Ьг)/(2ГАЬг)1 К = ГВ(В2 - Ьз)/(2ГВЬз).
При проектировочном расчете з принимают Кг = Кз — — 0,1 ... 0,15. Соотношения между Г„" я ГВ устанавливают исходя из баланса упругих смещений В точках контакта катков, считая при этом, что упругое смещение происходит из-за деформации опор, а упругий угол поворота сечения постоянен для каждой опоры и равен <р. Тогда ~А ГА(А ~В ГВ(В ВА уЬ2 ВВ ~РЬЗ о гауда 52Щ ГА(А (5.4) чЬз = ГВ(в (5.5) где 1, и 1 — податливость опор А и В. Поделив (5.4) на (5.5), получим (12/1 2) = (ГА/ГВ)(1А/(в).
274 (г 22 + г- 2~4)П + кз) Определение усилий, действующих иа катин мехаинзмщ радиального перемещения. В этих механизмах катки, ося „ торых расположены горизонтально, воспринимают момент действующий в плоскости Оху, а катки, оси которых вертя. кальны, воспринимают момент, действующий в плоскосгя Оуз: Кг — — Тя/(иЕ2); Йв = Тл/(иЕ2)~ Ег", Е Т„я — — т 1 — — )(д+ 1зез)сова+ Ег' », + т„г, — — (д+ г„вз)сова+ Ег' '2 + т ),р — — )(д+ в21, + с»14)сова; 2) Ег' '2 ~ Тгл гир 12+ (д 4 1зв2)совгл+ + т„г„+ — )(д+ г,с2)сова+ Е2' '2 Гпгр 1гр + (д + В21гр + В»14)СОЗ й. 2 ) Аналогично находятся реакции опор, руки порталъногс робота: иЕг' иЕ2' ' ' иЕг' ' и1." Тгв — — Хт,1,яа„; Т,л = Хт,!гла,; Т,в = Ет,!~яа»„Т„л = Ет,1,лаг.
Реакции опор перемещения по мосту (см. Рнс. 5.40,в) ня ходят аналогично реакциям от' 2г,'механизма подъема: Кг=йг +Еж, где йв — реакция в 1-й опоре от момента инерционных сяя в плоскости Охз; йг„— РеакЦиЯ 1-й опоРы от момента Янеу' ционных снл в плоскости Оуз: Кн Тг /(илз) реакции опор перемещения по мосту находят из уравнений сил и моментов К, = Хт,.а„г/и„, й, = (Хт,д + Етга»г) /и,; Г2Е К, — УСИЛИЕ На КатКЕ С ВЕртИКаЛЬНОй ОСЬЮ; Кг — УСИЛИЕ ва катке с горизонтальной осью. Проектирование опорного механизма иа катках.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
