Пространственные механизмы со многими степенями свободы. Синтез четырехзвенного манипулятора. Выбор передачи редуктора для требуемых звеньев. Расчет мощности привода четвертого звена. Расчет вала на прочность. Основные параметры и подбор подшипников.
Промышленный робот - управляемое устройство или машина для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям руки человека при перемещении объектов в пространстве, оснащенное рабочим органом. Манипулятор - это устройство дистанционно управляемое оператором и (или) программным устройством, содержащее рабочий орган, который предназначен для имитации перемещений и рабочих функций кисти руки Манипуляторы выполняют работы в средах, недоступных или опасных для человека (подводные глубины, вакуум, радиоактивная среда и другие агрессивные среды), вспомогательные работы в промышленном производстве. В системе автоматического регулирования и управления, существует устройство, непосредственно осуществляющее механическое перемещение (или поворот) регулирующего органа объекта управления, называющееся исполнительным механизмом. Исполнительные механизмы изготовляются с датчиком обратной связи (блоком сигнализации положения выходного вала) для работы в системах автоматического регулирования или без датчиков обратной связи - с блоком концевых выключателей для режима ручного управления.Для данной схемы манипулятора (рисунок 1, таблица 1) выполнить: - расчет мощности двигателя для звена 4; выбор привода для заданного движения звеньев, исходя из требуемой мощности; Исходя из данных схемы, четвертое звено совершает вращательное движение вокруг оси х. , где - крутящий момент, - масса, состоящая из массы звена,захватного устройства и груза, - угловая скорость вращения звена. Значение угловой скорости необходимо перевести в об/мин для подбора привода по значениям крутящего момента, подставим данные из таблицы 1: , Для выбора привода необходимо знать крутящий момент, поэтому момент посчитаем отдельно: Так как двигатель, обладающий таким крутящим моментом, имеет большие габариты, необходимо использовать мотор-редуктор.Для подбора подшипников, нам нужно рассчитать вал на прочность методом конечных элементов. Вал выполнен из материала - литая углеродистая сталь. 3D модель вала для дальнейшего расчета представлена на рисунке 8. Выполним вал, закрепленный с обеих сторон подшипниками. По длине всего вала действует изгибающий момент.Следующим этапом выполнения курсового проекта является подбор подшипников на 3 звено, распределяющих нагрузку от 4 звена . Подшипник - изделие, являющееся частью опоры или упора, которое поддерживает вал, ось или иную подвижную конструкцию с заданной жесткостью. На рисунке 12 предоставлена схема установки подшипников на 3 звено. Выбор сечения звена 4 : Так как звено 4 вращается,то оно должно иметь круглое сечение. В соответствии с ГОСТ 26063-84 был выбран фланец для захватного устройства, на рисунке 13 представлена 3D модель фланца к которому крепится захватное устройство винтами с цилиндрической головкой ГОСТ 1491-80Эта задача заключалось в правильном подборе шагового электродвигателя для оптимального поворота и работы звена, точности хвата, в рациональном выборе передачи для осуществления и преобразования движения, правильном выборе системы управления шаговым двигателем четвертого звена, подборе муфт, соединяющих валы, подшипников.
План
Содержание
Введение
1. Техническое задание
2. Расчет мощности привода четвертого звена
3. Расчет мощности привода третьего звена
4. Расчет вала на прочность
5. Подбор подшипников
7 Проектирование звеньев в КОМПАС 3D V13
Заключение
Список литературы
Введение
Промышленный робот - управляемое устройство или машина для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям руки человека при перемещении объектов в пространстве, оснащенное рабочим органом.
Манипулятор - это устройство дистанционно управляемое оператором и (или) программным устройством, содержащее рабочий орган, который предназначен для имитации перемещений и рабочих функций кисти руки
Основу манипуляторов составляют пространственные механизмы со многими степенями свободы. Манипуляторы выполняют работы в средах, недоступных или опасных для человека (подводные глубины, вакуум, радиоактивная среда и другие агрессивные среды), вспомогательные работы в промышленном производстве. Манипуляторы используются в медицинской технике (например, в протезировании).
В системе автоматического регулирования и управления, существует устройство, непосредственно осуществляющее механическое перемещение (или поворот) регулирующего органа объекта управления, называющееся исполнительным механизмом. По типу привода различают гидравлический, пневматический, электрический и комбинированный исполнительный механизм (напр., электрогидравлический). Исполнительные механизмы предназначены для перемещения регулирующих органов в системах автоматического регулирования технологическими процессами в соответствии с командными сигналами автоматических регулирующих и управляющих устройств. Исполнительные механизмы перемещают рабочие органы неполноповоротного принципа действия (шаровые и пробковые краны, поворотные дисковые затворы, заслонки).
Они устанавливаются вблизи регулирующих устройств и связываются с ними посредством тяг и рычагов.
Исполнительные механизмы изготовляются с датчиком обратной связи (блоком сигнализации положения выходного вала) для работы в системах автоматического регулирования или без датчиков обратной связи - с блоком концевых выключателей для режима ручного управления.
Одним из видов исполнительных механизмов является привод.
Шаговый электродвигатель - это синхронный бесщеточный электродвигатель с несколькими обмотками, в котором ток подаваемый в одну из обмоток статора вызывает фиксацию ротора. Последовательная активация обмоток двигателя вызывает дискретные угловые перемещения (шаги) ротора
Конструктивно шаговые электродвигатели состоят из статора, на котором расположены обмотки возбуждения, и ротора выполненного из магнито-мягкого (ферромагнитного) материала или из магнитотвердого (магнитного) материала. Шаговые двигатели с магнитным ротором позволяют получать больший крутящий момент и обеспечивают фиксацию ротора при обесточенных обмотках. Гибридные двигатели сочетают в себе лучшие черты двигателей с переменным магнитным сопротивлением и двигателей с постоянными магнитами. Ротор гибридного двигателя имеет зубцы, расположенные в осевом направлении. Ротор разделен на две части, между которыми расположен цилиндрический постоянным магнит. Таким образом, зубцы верхней половинки ротора являются северными полюсами, а зубцы нижней половинки - южными. Кроме того, верхняя и нижняя половинки ротора повернуты друг относительно друга на половину угла шага зубцов. Число пар полюсов ротора равно количеству зубцов на одной из его половинок. Зубчатые полюсные наконечники ротора, как и статор, набраны из отдельных пластин для уменьшения потерь на вихревые токи. Статор гибридного двигателя также имеет зубцы, обеспечивая большое количество эквивалентных полюсов, в отличие от основных полюсов, на которых расположены обмотки. Обычно, используются 4 основных полюса для 3.6 град. двигателей и 8 основных полюсов для 1.8 - 0.9 град. двигателей. Зубцы ротора обеспечивают меньшее сопротивление магнитной цепи в определенных положениях ротора, что улучшает статический и динамический момент. Это обеспечивается соответствующим расположением зубцов, когда часть зубцов ротора находится строго напротив зубцов статора, а часть между ними.
В машиностроении наибольшее распространение получили высокомоментные двухфазные гибридные шаговые электродвигатели с угловым перемещением 1,8°/шаг (200 шагов/оборот) или 0,9°/шаг (400 шаг/об). Точность выставления шага определяется качеством механической обработки ротора и статора электродвигателя. Производители современных шаговых электродвигателей гарантируют точность выставления шага без нагрузки до 5% от величины шага.
Устройства, предназначенные для передачи мощности двигателя исполнительным органам, машин, называются передаточными механизмами или кратко передачами.
Вывод
В ходе выполнения данного курсового проекта была поставлена задача синтеза четырехзвенного манипулятора. Эта задача заключалось в правильном подборе шагового электродвигателя для оптимального поворота и работы звена, точности хвата, в рациональном выборе передачи для осуществления и преобразования движения, правильном выборе системы управления шаговым двигателем четвертого звена, подборе муфт, соединяющих валы, подшипников. Рассчитать нагрузки, действующие на валы и звенья манипулятора, построить поля напряжений и перемещения. Необходимо было учесть форму и габариты получившегося манипулятора и наглядно отобразить его модель с помощью программного продукта SOLIDWORKS.
Список литературы
1 Гулиа Н. В., Клоков В. Г., Юрков С. А. Детали машин. - М.: Издательский центр "Академия", 2004. - С. 416. - ISBN 5-7695-1384-5.
2 Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. / Под ред. И. Н. Жестковой - 8-е изд., перераб. и доп.. - М.: Машиностроение, 2001. - ISBN 5-217-02962-5.
3 Богданов В. Н., Малежик И. Ф., Верхола А. П. и др. Справочное руководство по черчению. - М.: Машиностроение., 1989. - С. 438-480. - 864 с. - ISBN 5-217-00403-7.
4 Добровольский В.И., Добровольский С.В. Расчет на прочность, жесткость и устойчивость элементов констукций. - учеб. пособие- Ижевск: Изд-во ИЖГТУ,2004-212 с.
5 Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин - Москва: «Наука»,1975 -638 с.
6 Иосилевич Г.Б. и др. Прикладная механика: Для студентов ВУЗОВ - Машиностроение, 1985 - 576 с.
7 Дунаев П.Ф. Леликов О.П. Детали машин: Курсовое проектирование: Учеб. пособие для машиностроит. спец. Учреждений среднего профессионального образования - 5-е изд., доп. - М.: Машиностроение, 2007. - 560с.
Размещено на
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
