Автор: Пользователь скрыл имя, 24 Января 2013 в 17:48, курсовая работа
В современном автоматизированном производстве мехатроника объединят автоматизацию планирования и управления предприятием, промышленную автоматику и робототехнику, автоматизацию транспортных и диспетчерских служб. Мехатронные системы предназначены для автоматизации сложных технологических процессов и операций, в том числе выполняемых в недетерменированых условиях для замены человека, при выполнении тяжелых и опасных работ.
Мехатронная функция – интегральная функция всех агрегатов и составляющих компонентов системы машин задействованных в каком-либо производственном процессе, комплексе; включает перемещение в пространстве и выполнение работ, операций, энергообеспечение, связь, безопасность, управление, контроль управления, эксплутационное обслуживание, реновацию, утилизацию отходов.
Введение…………………………………………………………………………..3
1. Разработка технических требований и определение основных параметров роботов …………………………………………………………………………..4
2.Кинематика манипулятора…………………………………………………....5
3.Расчет модулей:………………………………………………………………10
3,1 расчет модуля С
3,2 расчет модуля В
3,3 расчет модуля А
Заключение
Список использованной литературы
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………
1. Разработка технических
требований и определение
2.Кинематика манипулятора……………
3.Расчет модулей:…………………………………………………………
3,1 расчет модуля
С
3,2 расчет модуля В
3,3 расчет модуля
А
Заключение
Список использованной
литературы
В современном автоматизированном производстве мехатроника объединят автоматизацию планирования и управления предприятием, промышленную автоматику и робототехнику, автоматизацию транспортных и диспетчерских служб. Мехатронные системы предназначены для автоматизации сложных технологических процессов и операций, в том числе выполняемых в недетерменированых условиях для замены человека, при выполнении тяжелых и опасных работ.
Мехатронная функция – интегральная функция всех агрегатов и составляющих компонентов системы машин задействованных в каком-либо производственном процессе, комплексе; включает перемещение в пространстве и выполнение работ, операций, энергообеспечение, связь, безопасность, управление, контроль управления, эксплутационное обслуживание, реновацию, утилизацию отходов.
Разработка технических требований и определение
основных параметров роботов (манипуляторов)
1.Расчет захватного устройства.
Для детали типа вал выбираем захватное устройство с рычажно-стержневым механизмом.
Схема захватного устройства.
Р1- сила, требуемая
для удержания объекта
Р2 можно рассчитать по формуле [таблица 13.6[1]]:
P2 = 2 P1 ∙ b ∙ c / e (d + c)
Где Р1 рассчитаем по формуле ([1]стр.334):
Р1=m ∙ g ∙ k1 ∙ k2 ∙ k3
где m-масса детали;
g-ускорение свободного падения (g=9.8 м/с2)
k1-коэфициент запаса (k1=1,2...2);
k2-коэфициент зависящий от ускорения схвата
k2 = 1+a/g (обычно а 4м/с2)
Кз - коэффициент зависящий от отношения усилия зажима к весу детали определяется по таблице 13.5[1]
Кз = tg ( Q / 2) + (a / 2 b)
Где Q = 120˚, a = 45 мм, b = 65мм
Кз = tg (120 /2) + (45 / 2 ∙ 65) = 1,7
К1 = 2
К2 = 1 + 4 / 9.81 = 1,4
КЗ = 1,7
Массу детали определяем в ‘компасе‘ для стали сталь45 ГОСТ1050-88
M = 153 гр. Округлим m = 160 гр.
Подставим полученные коэффициенты в формулу
Р1=m ∙ g ∙ k1 ∙ k2 ∙ k3 = 0,16 ∙ 9,8 ∙ 2 ∙ 1,4 ∙ 1,7 = 7,5 Н
Определим силу Р2 развиваемая приводом схвата.
P2 = 2 P1 ∙ b ∙ c / e (d + c) = 2 ∙ 7,5 ∙ 65 ∙ 10 / 15 ∙ (20 + 10) = 22 Н
Исходя из полученных данных выбираем линейный электрический
Шаговый привод 5Г28 – 2 типоразмер Г28-23. ( табл.1,стр.37)
2.Кинематика манипулятора.
Кинематическая схема манипулятора имеет вид ВПП:
В - модуль подъема – опускания руки
С - модуль вдвижения - выдвижения схвата
D - схват
Выбираем для манипулятора цилиндрическую систему координат ,
определим траекторию, скорость и ускорение движения захвата при
известных законах движения приводов отдельных степеней свободы.
Вычерчиваем кинематическую схему манипулятора и во всех
кинематических парах показываем системы координат.
Составим
уравнение в координатной
x = x3 ∙ cos q1 – y3 ∙ sin q1 – l2y ∙ sin q1
y = x3 ∙ sin q1 – y3 ∙ cos q1 + l2y ∙ cos q1
z = z3 + q2 + l2z
Для точки D захвата x3 = 0, y3 = q3, z3 = 0. В результате получим
x = - ( q3 + l2y ) ∙ sinq1
y = ( q3 + l2y ) ∙ cosq1
z = q2 + l2y
Для данной схемы механизма выбираем равноускоренный закон движения
звеньев манипулятора.
q = Кз ∙ t² где Кз = qn / tn²
t – текущее время
tn – время позиционирования ( 10 секунд )
qn - время выполнения определенной операции
Значения обобщенных координат:
qп1= П/2; qП2=1.1м; qП3=0.2м; l1=0.4м; q1=Пt2/200; q2=0.011t2; q3=0.002t2.
Подставляя полученные
значения обобщенных координат
в уравнения координат точки
D в неподвижной системе
х=0.011t2 *sin (Пt2/200); y=0.011t2*cos(Пt2/200); z=-0.002t2+0.4
Уравнение траектории точки D имеет вид:
S(t)=(x2+y2 +z2)
По данным уравнениям
строим диаграммы изменения
Время t,с |
Х(t) |
Y(t) |
Z(t) |
S(t) |
1 |
0,000173 |
0,010999 |
0,398 |
0,398152 |
2 |
0,001382 |
0,043978 |
0,392 |
0,394462 |
3 |
0,004664 |
0,09889 |
0,382 |
0,39462 |
4 |
0,011051 |
0,175653 |
0,368 |
0,407922 |
5 |
0,021576 |
0,274152 |
0,35 |
0,445112 |
6 |
0,037267 |
0,394243 |
0,328 |
0,514198 |
7 |
0,059147 |
0,535745 |
0,302 |
0,617839 |
8 |
0,088235 |
0,698449 |
0,272 |
0,754718 |
9 |
0,125543 |
0,882111 |
0,238 |
0,922239 |
10 |
0,172078 |
1,086457 |
0,2 |
1,118034 |
Таблица 1. Значения
координат и абсолютного
Построение производим с помощью компьютера, в программном пакете Excel. Дальнейшее построение графиков (диаграмм) изменения координат скорости, ускорения и погрешности позиционирования и их абсолютных значений по времени ведем с помощью того же программного пакета.
Дальнейшим шагом
является определение скорости
точки D захватного устройства. Для
этого находим первые
x'=-0.022t*sin(Пt2/200)-0.
y'=0.022t*cos(Пt2/200)-0.
z'=-0.004t
Абсолютная скорость:
V=√(x2+y2+z2)
По данным уравнениям строим диаграммы изменения x’, y’, z’ от времени и диаграмму изменения абсолютной скорости V(t) точки D схвата.
Время t,с |
X'(t),м/с. |
Y'(t),м/с. |
Z'(t),м/с. |
V,м/с. |
1 |
-0,00069 |
-0,022 |
-0,004 |
0,022374 |
2 |
-0,00552 |
-0,04409 |
-0,008 |
0,045146 |
3 |
-0,01854 |
-0,06666 |
-0,012 |
0,070219 |
4 |
-0,04331 |
-0,09074 |
-0,016 |
0,101806 |
5 |
-0,082 |
-0,11816 |
-0,02 |
0,14521 |
6 |
-0,13375 |
-0,15145 |
-0,024 |
0,203476 |
7 |
-0,19229 |
-0,19308 |
-0,028 |
0,273934 |
8 |
-0,24341 |
-0,2437 |
-0,032 |
0,345918 |
9 |
-0,26332 |
-0,29901 |
-0,036 |
0,40005 |
10 |
-0,22 |
-0,34558 |
-0,04 |
0,411609 |
Таблица 2. Значение абсолютной скорости точки звена D и её проекций.
Следующий шаг-определение ускорения точки D. Для этого находим вторые производные от координат по времени (x'',y'',z''), т.е. проекции абсолютного ускорения.
x''=-0.022*sin(Пt2/200)-0.
y''=0.022cos(Пt 2/200)-0.
0.00033Пt2*cos(Пt2/200)-0.
z''=-0.004
Абсолютное ускорение:
По данным уравнениям строим диаграммы изменения проекций ускорения и абсолютного ускорения по времени.
Время t,с |
X''(t) |
Y''(t) |
Z''(t) |
A |
1 |
-0,00207 |
-0,02304 |
-0,004 |
0,023478 |
2 |
-0,00828 |
-0,02621 |
-0,004 |
0,027779 |
3 |
-0,01846 |
-0,03162 |
-0,004 |
0,036828 |
4 |
-0,03203 |
-0,03927 |
-0,004 |
0,050832 |
5 |
-0,0475 |
-0,04889 |
-0,004 |
0,068282 |
6 |
-0,06191 |
-0,05964 |
-0,004 |
0,086055 |
7 |
-0,07034 |
-0,06989 |
-0,004 |
0,099236 |
8 |
-0,06588 |
-0,0771 |
-0,004 |
0,101493 |
9 |
-0,04051 |
-0,078 |
-0,004 |
0,087985 |
10 |
0,012558 |
-0,06911 |
-0,004 |
0,07036 |
Таблица 3. Значение абсолютного ускорения точки D и его проекций.