Механизм исполнительный линейный

Белорусский национальный технический университет

Кафедра «Конструирование и производство приборов»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовомупроекту

по  дисциплине «Проектирование, производство и эксплуатация ПР»

 

Тема: МЕХАНИЗМ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ЛИНЕЙНЫЙ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исполнитель: ______________________ ЖосО.А.

(подпись)

студент 4 курса группы 107117

 

Руководитель: ______________________ Самойленко А.В.

(подпись)

 

 

 

 

 

 

 

Минск 2011

Содержание

 

Введение…………………………………………………….…….………….
1.	Назначение и областьприменения………………………..….…………
2.	Описание и обоснование выбора конструкции………….……………..
3.	Расчеты…………………………………………………….……………...
	3.1.	Кинематический расчет……………….……………...……………
	3.2.	Силовой расчет …………………………………………………….
	3.3.	Расчет на точность.……………….…………………………….….
	3.4.	Расчет типовых элементов ……….……..………………..............
Список использованных источников……………………………………….

 

 

_{Введение}

 

_{Целью данного курсового  проекта является освоение навыков проектирования промышленных роботов.}

Промышленный  робот – программно-управляемое устройство, применяемое в производственных процессах для выполнения действий, аналогичных тем, какие выполняет человек, например, перемещение массивных или крупногабаритных грузов, точная сварка, покраска, а также, с использованием оптического зрения, сортировка продукции. Манипулятор промышленного робота имеет 2-6 степеней свободы и может перемещать грузы до нескольких сот килограммов в радиусе до нескольких метров.

Тысячи компаний по всему миру в настоящее время  делают серьезный упор на использование  роботов в своем производстве.

Достоинства использования робототехники очевидны [13]:

• повышение точности выполнения технологических операций и, как следствие, улучшение качества;
• возможность использования технологического оборудования в три смены, 365 дней в году;
• рациональность использования производственных помещений;
• исключение влияния человеческого фактора на поточных производствах, а также при проведении монотонных работ, требующих высокой точности;
• исключение воздействия вредных факторов на персонал на производствах с повышенной опасностью;
• достаточно быстрая окупаемость.

Еще одной  важной особенностью роботов является их универсальность, т.е. возможность  не только выполнять механические операции различного характера, но и быстро перестраиваться  на новые. Эта особенность отличает их от более традиционных средств  автоматизации и позволяет более  гибко управлять производственным процессом.

Промышленные  роботы могут применяться для  решения самых разных задач. Основными  сферами применения являются: электродуговая сварка, контактная сварка, покраска, механическая обработка, паллетирование, перемещение деталей и сборка различных устройств.

 

1. Исходные данные для расчетов:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Выбор двигателя.

 

 

2.1 Расчет мощности двигателя

 

 

Требуемая мощность на выходе:

 

 

 

Где F – обобщенная сила, v–скорость.

 

В нашем случае формула будет выглядеть так:

 

 

 

        Где  – обобщенныесилы сопротивления движению в точках А, В, С соответственно.

 

Они рассчитываются исходя из начальных данных:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Выбор двигателя.

 

 

Для управления исполнительными механизмами робота используют различные типы приводов. К приводам, применяемым в роботах, предъявляют весьма жесткие специфические требования. В связи с необходимостью встраивания приводов в исполнительные системы робота — в манипуляторы и системы передвижения — габариты и масса приводов должны быть минимальными. Приводы в роботах работают в основном в неустановившихся режимах и с переменной нагрузкой. При этом переходные процессы в них должны быть практически неколебательными. Важными параметрами приводов роботов являются также надежность, стоимость, удобство эксплуатации. Тип привода перемещения исполнительных механизмов робота зависит от функционального назначения робота, требуемых динамических характеристик. Привод должен обеспечивать выполнение оптимальных законов разгона и торможения исполнительных механизмов робота. Каждый привод должен иметь встроенные датчики обратной связи, которые позволят отслеживать (контролировать) положение исполнительных механизмов робота и согласовывать работу  робота с работой других частей производственного комплекса.

Главное преимущество электропривода – удобство распределения электрической энергии. Меньшее число ступеней преобразования энергии по сравнению с гидро- и пневмоприводами соответствует большему КПД. Современный уровень развития науки позволяет создавать компактные модули системы управления и электромеханические модули, содержащие электродвигатель, волновой редуктор и датчики обратной связи. Эти разработки позволили существенно снизить массогабаритные показатели электропривода в целом. Современные электропривод имеет высокие динамические показатели: диапазон регулирования скорости до 100000:1, полоса пропускания 100Гц, перегрузочная способность до 10. К дополнительным преимуществам электропривода можно отнести низкий уровень шума, меньшее число обслуживающего персонала при эксплуатации, отсутствие масла, мгновенная готовность к работе (не требуется предварительный прогрев). Все выше перечисленные преимущества электропривода по сравнению с другими типами приводов, а также возможность непосредственного управления от ЭВМ, объясняют проектирование в данном курсовом проекте именно электропривода звена манипулятора.

Из рассчитанной номинальной мощности выбираем двигатель  постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов ДП90. Двигатели  серии ДП предназначены для использования  в электроприводах манипуляторов  промышленных роботов в соответствии с требованиями ;ГОСТ 16264.0-85 в исполнении IM3081 с тахогенератором постоянного тока. Двигатели серии ДП допускают работу в продолжительном режиме S1 по ГОСТ 183-74 (время непрерывной работы 16 ч с последующим охлаждением до температуры окружающей среды),  в кратковремменном режиме S2 с длительностью цикла до 10 минут, а также в повторно-кратковременном режиме сS3 с ПВ=40%. При кратковременном и повторно-кратковременном режимах среднеквадратичный ток двигателя не должен превышать номинального значения.

Основные  характеристики двигателя ДП90 приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2. Основные характеристики двигателя ДП90 IM3081

№	Показатель	Значение
1.	Номинальный момент Mном, Н∙м	0,13
2.	Номинальная мощность Pном, кВт	15
3.	Номинальное напряжение Uном, В	48
4.	Номинальная частота вращения nном, об/мин	1500
5.	Начальный пусковой момент Mп ном, Н∙м	45
6.	Потребляемый ток при номинальном  моменте Iном, А	2,1
7.	Момент инерции якоря двигателя  Jя, Н∙м	0,00029
8.	Номинальный КПД двигателя ηном, %	40
9.	Масса при исполнении IM3081 m, кг	2

 

Номинальный КПД двигателяη_номрассчитываем по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Кинематический расчет

 

 

3.2 Передача винт-гайка скольжения

 

Передача  винт-гайка скольжения служит для преобразования вращательного движения в поступательное, а иногда и для преобразования поступательного движения во вращательное.

    Достоинствами  передачи является: простота конструкции  и изготовления, компактность при  высокой нагрузочной способности,  высокая надежность, плавность и  бесшумность, возможность обеспечить  медленные перемещения с большой  точностью, большой выигрыш в  силе.

К недостаткам  передачи следует отнести: повышенный износ резьбы вследствие большого трения, низкий КПД, наличие люфтов.

 

    Преобразование  вращательного движения в поступательное:

 

Перемещение гайки, мм

 

,

Где угол поворота винта, рад.

 

Скорость  гайки, м/с

 

,

Где угловая скорость винта; р – шаг резьбы; к – число заходов резьбы.

 

    Передаточное  отношение при преобразовании  вращательного движения в поступательное равно:

 

,где rв – радиус винта.

Rв принимаем равным 0,02м, тогда:

 

 

 

 

 

 

 

3.3Передача  зубчатым ремнем

 

 

Передача  зубчатым ремнем предназначена для передачи вращательного движения от ведущего штифта к ведомому при помощи зубчатого ремня.

    Ремни  изловлевают изнеопрена, полиуретана и армируют металлическим тросом, стекловолокном или полиамидным шнуром. Наличие жесткого и прочного каркаса проктически гарантирует неизменяемость шага ремня. Для повышения износостойкости зубья ремня покрывают тканым нейлоном.

 

    Передаточное  отношение передачи:

 

 

 

 

 

 

 

Передаточное  отношение механизма:

 

Такое передаточное отношение обеспечивается двухступенчатой  цилиндрической зубчатой передачей, с  передаточными отношениями: и .Число зубьев: ; ; ;; Погрешность передаточного отношения 0,8% , что будет учтено при расчете на точность.

Функции преобразования:

 

 

 

Структурная схема механизма показана на рисунке 1, кинематическая – на рисунке 2.

 

Рисунок 1 –  Структурная схема механизма

 

 

Рисунок 1 –  Структурная схема механизма

Рисунок 2 – Кинематическая схема механизма

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Силовой расчет

Расчет  на износостойкость:

Выполним  расчет передачивинт-гайка на износостойкость. Для шага резьбы p=1ммнайдем :

 

где - осевая сила, действующая на винт;

 – средний диаметр винта;

- коэффициент высоты  гайки, , примем  ,

H-высота гайки

- коэффициент высоты  резьбы, , где h-высота гайки,

P - шаг резьбы, для метрической резьбы

- допускаемые напряжения  смятия,

 

Ближайшее значение из таблицы  и по этому размеру находим остальные: мм и d=10мм.

;

где - осевая сила, действующая на винт;

 – средний диаметр винта;

h – высота профиля винта;

z – число рабочих витков;

       а допустимое контактное напряжение  [p]=6…8 МПа.

 

Число рабочих  витков винта z=5.

 

 

Расчет  на сжатие винта:

Винт выполнен из материала 

 

Где  – допускаемые напряжения сжатия.

 

 

Расчет  на изгиб зубьев:

 

=1,5– Коэффициент износа;

 – Крутящий  момент;

 – Коэффициент формы  зуба;

 – коэффициент  ширины колеса;

 – коэффициент  повышения нагрузочной способности  за счет увеличения суммарной  длины контактных линий;

 – допускаемое  напряжение изгиба;

 принимая, что  материал Сталь45;

=84 – число  зубьев;

K=1,5 – коэффициент нагрузки;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3. Расчет на точность

 

Расчет  погрешности механизма выполняется  по методу максимума-минимума. Ориентировочно примем 8-ю степень точности зубчатых колес.

Максимальное  значение кинематической погрешностидля первой зубчатой передачи:

,

где и – допуски на кинематические погрешности ведущего и ведомого колес, по ГОСТ1643 для 8-й степени точности мкм, мкм; К – коэффициент фазовой компенсацииК = 0,93; и – погрешности монтажа зубчатых колес; так как ведущее колесо нарезано непосредственно на выходной оси электродвигателя, то , для ведомого колеса:

Суммарная приведенная погрешность монтажа  для зубчатых цилиндрических колес 8 степени точности.