Курсовая работа: Механизм поворота руки промышленного робота (модуль М4)

💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
Национальный аэрокосмический университет
Пояснительная записка по курсовому проекту
Механизм поворота руки промышленного робота

по дисциплине: “Конструированиемашини механизмов”
2. Расчет исполнительных механизмов
6. Расчет болтов крепления двигателя к корпусу
8. Смазывание подшипников и передач
Манипуляционный робот содержит две органически связанные части устройство управления и манипулятор. Устройство управления включает в себя чувствительные устройства, элементы обработки и хранения информации, устройство управления приводами. Манипулятор с точки зрения механики и теории механизмов - сложный пространственный управляемый механизм с несколькими степенями свободы, содержащий жесткие и упругие звенья, передачи и приводы.
Движения манипулятора осуществляется от приводов, которые могут располагаться на подвижных звеньях или на подвижном основании. Число приводных двигателей обычно равно числу степеней свободы манипулятора, хотя во время выполнения технологических операций на систему могут накладываться дополнительные связи. Передача движения от двигателя к звеньям механизма выполняется с помощью передаточных механизмов различного вида. Система таких механизмов при расположении приводов на основании может быть достаточно сложной.
Технологические возможности и конструкцию промышленных роботов определяют следующие основные параметры: грузоподъемность, число степеней подвижности, форма и размеры рабочей зоны, погрешность позиционирования и тип системы управления.
В машиностроении используют принципы агрегатно-модульного построения промышленных роботов.
Агрегатный модуль - это функционально и конструктивно независимая единица, которую можно использовать индивидуально и в соединении с другими модулями с целью создать промышленные роботы с заданными компоновочными схемами, характеристиками и типом устройства управления.
Рассмотрим промышленный робот для обслуживания станков с числовым программным управлением ЧПУ М20П 40.01 с агрегатно-модульным принципом построения. Он предназначен для автоматизации операции "установка-снятие" заготовок и деталей, смены инструмента и других вспомогательных операций при обслуживании станков с ЧПУ.
Промышленный робот включает в себя следующие механизмы различного исполнения: поворота (М1); подъема и опускания (М2); выдвижения руки (М3); поворота кисти руки (М4).
ЧПУ позиционного типа обеспечивает управление перемещением руки в цилиндрической системе координат, цикловое управление движениями кисти и зажимом-разжимом схвата, подачу команд пуска циклов работы станков и другого технического оборудования, а также прем ответных команд после выполнения этих циклов.
Механизм поворота руки робота (модуль М4) содержит электродвигатель постоянного тока, зубчато-ременную и волновую передачи.
Задание на курсовой проект включает в себя упрощенную кинематическую схему механизма робота. Кинематическая схема фактически снимает необходимость обоснования выбора типа механической передачи. Однако для того чтобы решить, какой передаточный механизм предпочтительнее, необходимо учесть условия работы, допускаемые габариты, расходы на технологичность конструкции, стоимость механизма и ряд других факторов.
Для того чтобы выбрать двигатель, необходимо определить его потребленную мощность по параметрам выходного элемента механизма, используем формулу:
Где F - усилие сопротивления перемещению, Н; V - скорость перемещения, м/с; h общ
- КПД всего механизма, равный произведению КПД передач, входящих в механизм h общ
=h 1
h 2
…h п
.
Среднее значение КПД передач и других элементов механизма выбираю из таблицы3.1 (Учебное пособие “Проектирование механизмов роботов” В.И. Назин).

=0.96 - КПД зубчато-ременной передачи;

=0.98 - КПД подшипников скольжения;
По рассчитанной мощности выбираю двигатель. Мощность выбранного двигателя должна быть больше рассчитанной мощности, т.е. следует выбирать из каталога двигатель ближайший большей мощности.
Из конструкторских соображений я выбрала двигатель типа ДК1-3.5 Это маломощный электродвигатель постоянного тока с обычным пазовым якорем, коллектором и постоянным магнитами. Он относительно тихоходный, укомплектованный встроенным датчиком перемещениям и электромагнитным тормозом.
Перспективным видом гибкой связи является зубчатые ремни. Они имеют высокую тяговую способность и сравнительно большой КПД. Передачи этого типа работают без смазки, устойчивы к действию абразивных и агрессивных сред, позволяет синхронизировать движения входного и выходного звеньев, просты в эксплуатации.
В отличие от плоских, клиновых и поликлиновых передач в зубчатых ременных передачах движение передается посредством сил трения, а также зацеплением ремня и шкивов, т.е. устанавливается достаточно жесткая кинематическая связь между ведущими и ведомыми звеньями механизмов.
Простейшая передача с зубчатым ремнем состоит из ведущего 1, ведомого 2 шкивов и охватывающего их зубчатого ремня 3.
Вычисляем общее передаточного отношения механизма робота по формуле:
Так как в механизме две ступени, то мы принимаем U ЗР
=2, а U ВП
=114.
Определяем момент, мощность и частоту вращения на ведомом шкиве зубчато-ременной передачи: момент: Т 2
=Т 1
Ä U ЗР
Äh lуч
=1.7Ä2Ä0.99Ä0.96=3.231 НÄм, частота вращения:
Мощность Р 2
=Р 1
Äh lуч
=360Ä0.99Ä0.96=342,144 Вт. По величине крутящего момента на ведущем шкиве из справочника выбираем модуль зубчатого ремня m=3 мм.
Определим число зубьев малого шкива из справочника по модулю зубчатого ремня. Если m=3, то Z 1
=14.
Зная передаточное отношения зубчатого ремня, определим число зубьев ведомого шкива. Z 2
= Z 1
Ä. U ЗР
=14Ä2=28.
Диаметры ведомого и ведущего шкива:
Вычисляем окружную скорость ремня V окр
используя зависимость:
Действительная частота вращения ведомого шкива:
Межосевое расстояние вычисляем как а=1,5 (d 1
+d 2
) =1,5 (42+84) =252 мм. Определяем длину ремня из формулы:
Количество зубьев ремня округляем до стандартного . Когда выбрали число зубьев, уточним длину ремня:
Сила, передаваемая зубчатым ремнем:
Коэффициент К F
принят равным единице для спокойной пусковой нагрузки.
Расчетную допускаемую удельную силу на ремне определяем по зависимости: F Y
= [F] 0
ÄC U
ÄC z
ÄC p

Число зубьев ремня, находящихся в зацеплении с ведущим и ведомым шкивами, вычислим:
Определим необходимую ширину ремня:
Где q=4Ä10 -4
кг/ (мÄмм) - погонная масса
С ш
=1.05 - Коэффициент, учитывающий неполноту витков каната у боковых поверхностей ремня.
Принимаем ширину ремня в соответствии со стандартным рядом В=32мм.
Рассчитаем удельное давление на рабочих поверхностях зубьев ремня и сравним с допускаемым:
где - коэффициент концентрации нагрузки на зубьях, по их высоте и длине; h - высота зуба; [P] =0,75МПа - допускаемое давление на зубья ремня, зависящее от частоты вращения ведущего вала.
Условие удельного давления Р< [Р] 0,63МПа<0,75МПа выполняется.
Величину начального натяжения ремня F 0
вычислили по эмпирической зависимости:
Силу, действующую на вал передачи, определяем:
Для динамического анализа зубчатой ременной передачи рассчитываем критическую линейную скорость ремня в такой последовательности:
а) Из справочника для ремня с модулем m=3 находим собственную частоту с -1

б) Определим натяжение ведущей и ведомой ветвей ремня:
F вщ
= F 0
+0.5ÄF T
= 43,173+0.5Ä80,95 =83,65 Н
F вд
= F 0
-0.5ÄF T
= 43,173-0.5Ä80,95 = 2,7 Н
в) Определим деформацию одного шага ведущей и ведомой ветви ремня:
a' =14Ä10 -4
мм 2
/Н - выбирается из справочника.
x с1
= aÄF вщ
=4,375Ä10 -5
Ä83,65 = 0.00366 мм;
x с2
= aÄF вд
=4,375Ä10 -5
Ä2,7 =0.000517 мм.
г) находим критическую скорость зубчатого ремня:
при К В
=0.5Ä (Z P
-Z 1З
-Z 2з
) =0.5 (75-7-15) =26;
Следовательно, передача работает в дорезонансной зоне, т.к. V окр
0.075 - условие выполняется.
Определяем основные окружности гибкого и жесткого колес:
Определяем толщины зубьев гибкого и жесткого колес по делительным окружностям:
где D - диаметр мерительного ролика, берется в пределах (1,7.2) *m из набора для измерения резьбы: 0.572, 0.796, 1.008, 1.157, 1.302 и т.д. или по ГОСТ 2475-62; - угол давления в точке касания ролика с профилем зуба, находиться по таблице инволют.
Определяем конструктивные размеры гибкого и жесткого колес:
- ширина зубчатого венца гибкого колеса;
- ширина зубчатого венца жесткого колеса;
Определяем амплитудные нормальные (изгибные) напряжения в гибком колесе ненагруженной ВЗП:
где - коэффициент, величина которого зависит от формы деформирования;
- коэффициент влияния зубьев; Е - модуль упругости.
Определим амплитудные нормальные напряжения в гибком колесе при действии крутящего момента:
где - коэффициент, учитывающий влияние конструкции генератора волн на интенсивность увеличения напряжений в гибком колесе.
Определяем максимальные касательные напряжения в гибком колесе ненагруженной волновой передачи:
Определяем максимальные касательные напряжения в гибком колесе нагруженной волновой передачи:
где - коэффициент, учитывающий влияние крутящего момента и конструктивных параметров гибкого колеса на уровень касательных напряжений в нем.
Определяем амплитудные и средние касательные напряжения:
Определяем эффективные коэффициенты концентрации напряжений:
где - коэффициент, учитывающий влияние радиуса сопряжения контура зуба с линией его впадины.
Определяем запас прочности гибкого колеса:
Проверка по критерию "ресурс подшипника генератора волн".
Определяем основные геометрические и конструктивные параметры кулачкового генератора волн:
· - наружный диаметр круглого подшипника с гибкими кольцами;
· - глубина дорожки качения наружного кольца;
· - глубина дорожки качения внутреннего кольца;
· - радиус желоба дорожки качения.
Определяем максимальную деформацию по генератору:
Определяем располагаемую динамическую грузоподъемность шарикоподшипника генератора:
Определяем потребную динамическую грузоподъемность:
Проверка по критерию жесткость звеньев.
Определяем предельный крутящий момент, передаваемый волновым зубчатым редуктором:
где - коэффициент податливости гибкого колеса; G - модуль упругости при сдвиге; - коэффициент податливости жесткого колеса; - податливость генератора.
Определяем максимальный крутящий момент:
Проверка по критерию "теплостойкость".
Определяем количество тепла, образующегося в результате потерь мощности:
Определяем количество тепла, отводимого в окружающую среду от передачи:
где - коэффициент передачи с площади F1; F1 определяется после эскизного проектирования.
Так как А1>А, то условие выполняется.
Механизм в данном проект можно оставлять стандартным (протоколом М4), но учитывая особенности расчётов. Конструкция механизма поворота руки робота показана на формате А1 в приложении к курсовой работе.
Конструкция выполняется по расчетам, но выбирается по конструктивным соображениям и стандартами с явным запасом прочности. Это облегчает задачу проектирования механизма, но этот проект даёт только навыки к проектированию. На самом деле при более серьезной проектировке надо рассчитывать каждый элемент механизма и, по возможности, выбирать таковой согласно стандартом.
Расчёту подлежат те валы, которые в данном механизме воспринимают нагрузки. Определим потребный диаметр вала на ведущем шкиве учитывая прочностные характеристики. Это является проектировочным расчётом.
где Т - крутящий момент на валу, [t кр
] - допускаемое напряжения при кручении.
Так как расчётная величина является очень малой конструктивно для удобства и возможности шпоночного соединения выбираем вал с d = 18 мм., при этом выигрывая большой запас прочности и такой же диаметр имеет вал электрического двигателя, а это упрощает задачу конструирования. Определим потребный диаметр вала на ведомом шкиве учитывая прочностные характеристики. Это является проектировочным расчетом.
Принимаем диаметр вала d=15 мм, это нам даст большой запас прочности и облегчит задачу проектирования.
Принимаем диаметр вала d=45 мм, это нам даст большой запас прочности и облегчит задачу проектирования.
Материал вала - сталь 45, нормализация, σ в
=590Нмм 2
.
предел выносливости при симметричном цикле изгиба:
предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:
Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.
Принимаем κ τ
=1.58, к σ
=1б49, масштабный фактор ε σ
=ε τ
=0.82, ψ τ
=0.1;
Изгибающий момент в горизонтальной плоскости:
Изгибающий момент в вертикальной плоскости:
Суммарный изгибающий момент в сечении А-А.
Амплитуда нормальных напряжений изгиба:
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А-А
По динамической грузоподъемности подбирают подшипники качения при п=> 10 мин. - Ä1
Подшипник подбирается по условию: С п
<=С р
, где С п
- потребная динамическая грузоподъемность, С р
- располагаемая динамическая грузоподъемность.
Динамическую грузоподъемность определяют по формуле:
где а 1
= 0.44, а 23
=1 - коэффициенты, учитывающие качество материалов подшипника, смазку и условия эксплуатации:
Эквивалентную нагрузку F для различных типов подшипников определяют по формуле:
V = 1 (вращается внутреннее кольцо); K d
Ä = 1 (спокойная нагрузка);
K T
= 1 (температурный коэффициент).
Статическая грузоподъемность С = 375Н;
f = 0.15…0.2 коэффициент трения в стыке деталей
Определим диаметр болтов из условия прочности на срез:
Выбираем болт М10 относительно габаритов двигателя.
Призматическую шпонку, применяемую в проектируемом механизме, проверяют на смятие.
Проверка шпонки производится из условия прочности.
Где а) F t
= 445.2H - окружная сила на валы
б) А см
= (0.94h-t 1
) l р
- площадь смятия мм 2

Здесь l р
- рабочая длина шпонки скругленными торцами
l, h, b, t 1
- стандартные размеры шпонки.
l = 15 мм, h = 6 мм, b = 6 мм, t 1
= 4,4 мм, l р
=64,4 мм,
А см
= (0.94Ä6-4,4) Ä64,4 = 79,86 мм 2
.
Проверка шпонки из условия прочности соответствует значению s см
<= [s] см
.
Смазка подшипников качения предназначена для уменьшения потерь мощности на трения, демпфирование нагрузки, снижения риска износа и коррозии контактирующих поверхностях, уменьшения шума и лучшего отвода теплоты, заполнения зазоров в уплотнениях, обеспечивая этим герметичность подшипникового узла. Применяют жидкие (минеральные масла и др.) и пластичные (солидолы, консталины и др.) смазочные материалы.
На практике стремятся смазывать подшипники тем маслом, которым смазывают детали передач. При внутренней смазки колёс подшипники качения смазывают брызгами масла. При окружной скорости колёс u= 1 м/с брызгами масла покрывают все детали передачи и внутренние поверхности стенок корпуса. Стекающее с колес, с валов и со стенок корпуса масло попадает в подшипники.
Минимальный уровень масляной ванной ограничивают центром нижнего тела качения подшипников. В ряде случаев для обеспечения надежного смазывания зацепления шестерню или червяк и подшипник быстроходного вала погружают в масло. В этом случае избегание попадания продуктов износа передачи зубчатых колес, червяков и др., а также излишнего пожива маслом подшипники защищаются маслозащитными кольцами и мембраной. Особенно если на быстроходном валу установлены косозубые или шевронные колёса либо червяк, т.е. когда зубья колес или витки червяка гонят масло на подшипник и заливают его, вызывая разогрев последнего.
Добавления жидкого масла производят не реже одного раза в месяц, а через каждые 3…6 месяцев полностью заменяют.
Пластичные смазные материалы применяют при окружной скорости колёс u= 1 м/с для смазывания опор машин, работающих в среде, содержащей вредные смеси и примеси, и там, где необходима работа машин (в химической, пищевой и текстильной промышленности).
Учитывая все вышесказанное для нашего механизма мы выбираем такую смазку как ”Солидол С”.
Предельная прочность на сдвиг, г/см 2
.
При выполнении данного курсового проекта мы приобрели навыки в проектировании и конструировании механизмов и деталей машин, а также навыки в использовании справочной литературой.
Рассчитывались волновая и зубчатая ременная передачи. Все параметры были рассчитаны и подобраны в соответствии с ГОСТами, что несомненно облегчит сборку данного модуля на производстве и обеспечит качественную его работу.
Такая схема модуля поворота руки робота применяется часто. Зубчатая ременная передача в совокупности с волновой передачей позволяет обеспечить высокую точность позиционирования, тихоходность и сравнительно небольшие потери мощности.
При более глубоком подходе к проектированию механизма нужно пересмотреть корпусные детали, направляющие и соединительные элементы и детали.
1. Проектирование механизмов роботов: учебное пособие, В.И. Назин
2. Справочник конструктора-машиностроителя том2 В.И. Анурев.
4. Детали машин. Курсовое проектирование М.Н. Иванов В.Н. Иванов.
5. Инженерные расчеты подшипников и валов: учебное пособие, В.И. Назин.
6. Волновые зубчатые передачи: учебное пособие, А.И. Полетучий.
7. Расчет и проектирование волновых передач: учебное пособие. Харьков 1973.

Название: Механизм поворота руки промышленного робота (модуль М4)
Раздел: Промышленность, производство
Тип: курсовая работа
Добавлен 13:10:43 15 мая 2011 Похожие работы
Просмотров: 1146
Комментариев: 16
Оценило: 2 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно   Скачать

Номинальная частота вращения, мин -1

Расчетные формулы и результаты расчета
Расстояние от впадины зуба до нейтрального слоя ремня, мм
Делительный диаметр ведущего шкива, мм
Делительный диаметр ведомого шкива, мм
Диаметр вершина зубьев ведущего шкива, мм
Диаметр вершина зубьев ведомого шкива, мм
Диаметр впадины зубьев ведущего шкива, мм
Диаметр впадины зубьев ведомого шкива, мм
Радиус закругления головки зубьев, мм
Радиус закругления впадины зубьев, мм
Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Курсовая работа: Механизм поворота руки промышленного робота (модуль М4)
Эссе Мускат Сатера
Реферат: Кандрат Крапіва (1896–1991)
Реферат С Картинками И Таблицами
Эссе На Тему Опосредованное Общение
Дипломная работа по теме Межгосударственное сотрудничество по урегулированию грузино-абхазского конфликта
Курсовая работа по теме Подготовка судна к безопасному плаванию и промыслу (по маршруту перехода порт Керчь – промрайон ЮВА)
Темы Сочинений По Литературе Огэ 2022
Реферат: История Харькова
Реферат: The Drinking Age Essay Research Paper Drinking
Контрольная Работа На Тему Особенности Мирового Рынка Туризма
Двигатель Дизеля Реферат
История Развития Театра Реферат
Сочинение Мой Воскресный День
Контрольная работа по теме Государственное влияние на предпринимательскую деятельность
Отчет по практике по теме Деятельность Следственного комитета УМВД России по г. Хабаровску
Сочинение По Повести Станционный Смотритель Маленький Человек
Контрольная работа: Маржиналистская теория распределения дохода Дж.Б. Кларк, Ф.Т. Уикстид
Положение На Защиту Магистерской Диссертации
Курсовая работа по теме Основні положення комплексного статистичного аналізу даних у правовій статистиці
Реферат: Вербальные и невербальные коммуникации. Характеристики общения.
Реферат: Высший арбитражный суд СССР
Реферат: Понятие и классификация собственности
Курсовая работа: Олимпийские игры