Пояснительная записка (1228669), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Рисунок 2.5 – Нахождение углов звеньев

По теореме косинусов:

найдём угол :

3ПОДБОР И РАСЧЁТ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ

3.1 Расчёт и выбор шаговых электродвигателей

На основании выбора, в первой главе, захватывающего устройства и расчёта требуемого усилия сжатия, необходимо рассчитать момент нагрузки. Рассчитаем момент по формуле:

(3.1)

Подставим имеющиеся значения, рассчитанные по формуле (1.2) в формулу 3.1, получаем:

Для выбора двигателя необходимо перевести в кг·см, по формуле:

По полученному значению выбираем шаговый двигатель ,с запасом мо моменту для захватывающего устройства. Выбираем шаговый двигатель FL42STH33-0956M,его характеристики приведены в таблице 3.1. Типоразмеры и маркировка выводов изображены на рисунке 3.1и 3.2.

Таблица 3.1 –Характеристики шаговый двигатель FL42STH33-0956M

Продолжение таблицы 3.1

Рисунок 3.1 – Типоразмеры двигателя

Рисунок 3.2 – Маркировка выводов двигателя

Для выбора сечения профиля, плеча , на котором будет расположен захват и его привод, необходимо рассчитать силы действующие на профиль. Воссоздать модель профиля и действующие на него силы можно в программе «APMWinmachine», приложение «3DStructure».

APM Winmachine – это наукоёмкий программный продукт, созданный на базе современных инженерных методик проектирования, численных методов механики, математики и моделирования. Программный продукт находится в бесплатном доступе для учебных целей.

Рассмотрим алюминиевый профиль материала AMr3C, квадратной трубы сечением 20х2 и длиной .Расположим на нём три силы вдоль оси Y, действующие от масс груза, захвата и шагового двигателя M₃,(m_гр+ m_з) +m_дв,в их центре масс, центры масс груза и захвата совпадают. В расчёте программа автоматически учитывает значение масс выбираемых профилей.Результатом расчёта является карта перемещений, рисунок 3.3 и диаграмма нагрузок, рисунок 3.4.

Рисунок3.3 – Карта результатов перемещения

Из карты результатов перемещения видно, что перемещение в конечной точке составляет 0,074 мм, для нашего манипулятора ограничение допустимой величины обусловлено величиной допустимой погрешности. Полученное значение максимального перемещения удовлетворяет условием выбора сечения профиля.

Рисунок 3.4 – диаграмма нагрузок на конструкцию манипулятора

Из рисунка 3.4видно, что сила вдоль оси Y равнаF = - 970 Н·мм. Значение эквивалентно:

По этому значению можно выбрать двигатель M₂.Выбираем шаговый двигатель с редуктором FL57STH-JB[6], характеристики такого двигателя приведены в таблице 3.2. Типоразмеры и маркировка двигателя представлены на рисунке 3.5 и рисунке 3.6.

Таблица 3.2 – Характеристики двигателя FL57STH-JB

Рисунок 3.5 – Типоразмеры двигателя FL57STH-JB-2804BG3

Рисунок 3.6 – Маркировка выводов двигателя FL57STH-JB

Добавим плечо и добавим силу вдоль оси Y, созданную массой двигателя М₂, и произведём расчёт. Результатом расчёта является карта перемещений, рисунок 3.7 и диаграмма нагрузок, рисунок 3.9.

Рисунок 3.7 –Карта результатов перемещений

Из карты результатов (рисунок 3.7) видно, что растяжение в конечной точке составляет 0.489 мм, полученное значение не вызовет значительных смещений заданной конечной точки. Рассмотрим диаграмму нагрузок, рисунок 3.8.

Рисунок 3.8 –Диаграмма нагрузки на конструкцию манипулятора

Из диаграммы, изображённой на рисунке 3.8 видно, что сила равна 3570 Н · мм. Значение эквивалентно:

По этому значению выбираем двигатель M₃.Выбираем двигательFL57STH-JB, его характеристики приведены в таблице №3.3

Таблица 3.3 – Характеристики двигателяFL57STH41-2804AG90

Продолжение таблицы 3.3

Для вертикальной опоры выберем круглую трубу (28х2.5) , так как в дальнейшем планируем установить её в шарикоподшипник для уменьшения силы трения при вращении опоры.

Рассчитаем конструкцию на устойчивость, карта расчёт представлена на рисунке3.9:

Рисунок 3.9 – Карта расчёта устойчивости

= 1200 – коэффициент устойчивости, указывает во сколько раз можно превысить нагрузку, на карте расчёта изображено его обратно пропорциональное распределение вдоль всей конструкции[4].

Для круглой трубы с d=28, выбираем шарикоподшипник ГОСТ 7872- 89 с диаметром внутреннего кольца d=30, рисунок 3.10.

Рис.3.10 – Подшипник упорный шариковый ГОСТ 7872-89

Для выбора двигателя М₀ необходимо посчитать момент трения с упорным шарикоподшипником, который необходимо преодолевать для движения манипулятора вокруг центральной оси. Рассчитаем момент трения с упорным шарикоподшипником по формуле [5].

, (3.2)

где – сила, вертикально действующая,

r_o– радиус внутреннего кольца подшипника,

f_y– коэффициент трения в подшипнике (f_y= 0,0030 для упорно шарикового).

Сила действующая вертикально равна:

, (3.3)

где M_дв1 – масса 1ого двигателя;

M_дв2 – масса 2ого двигателя;

M_дв3 – масса 3ого двигателя;

M_к – масса конструкции ( профилей );

M_з – масса захвата;

M_гр – масса груза;

g= 9,8 м/с²– ускорение свободного падения.

Рассчитаем массу конструкции, учитывая три выбранных профиля по формуле:

(3.4)

где – плотность материала AMr3C,

– длина профиля,

– площадь сечения профиля

Подставим значения в формулу (3.4), получим:

Теперь рассчитаем силу действующую вертикально от всех масс по формуле (3.3):

Подставим полученное значения в формулу (3.2):

Перевёдем значения в кг· см по формуле:

По полученному значению момента трения, выбираем двигатель M₀.Выбираем шаговый двигатель FL42STH33-0956M.Характеристики двигателя FL42STH33-0956M приведены в таблице 3.4

Таблица 3.4 – Характеристики двигателя FL42STH33-0956M

3.2Выбор контроллера

Для разработки системы управления необходимо выбрать плату управления. В современном многообразии наш выбор пал на плату ArduinoUno[7], плата имеет достаточное кол-во портов ввода-вывода, а так же возможность подключения дополнительных периферийных устройств и достаточную память для хранения данных. Внешний вид ArduinoUno представлен на рисунке 3.11, порты ввода – вывода приведены в таблице 3.5.

Рисунок 3.11– Внешний видArduinoUno

Таблица 3.5 – Порты ввода-вывода:

Физические характеристики:

Длина и ширина печатной платы Uno составляют 6.9 и 5.3 см соответственно. Разъем USB и силовой разъем выходят за границы данных размеров. Четыре отверстия в плате позволяют закрепить ее на поверхности. Расстояние между цифровыми выводами 7 и 8 равняется 0,4 см, хотя между другими выводами оно составляет 0,25 см.Характеристики приведены в таблице 3.6.

Характеристики

Список файлов ВКР