Мехатроника

Автор: Пользователь скрыл имя, 24 Января 2013 в 17:48, курсовая работа

Описание работы

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.

Содержание

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

Работа содержит 9 файлов

А3 Диаграммы.cdw

— 326.21 Кб (Скачать)

Алгоритм работы, погрузка-выгрузка детали А1.cdw

— 1.03 Мб (Скачать)

Кинематическая схема, графики.cdw

— 227.07 Кб (Скачать)

Промышленный робот М20П.40.01 А1.cdw

— 135.20 Кб (Скачать)

Разработка технических требований и определение основных параметров роботов.doc

— 266.00 Кб (Скачать)

СОДЕРЖАНИЕ

                                                                                                     

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                                         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

  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 манипулирования, Р2 - сила развиваемая приводом схвата.

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

Выбираем  коэффициенты равными:

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:

                                        

          А - модуль поворота манипулятора

          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 форме:

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 координат,  получим:

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 координат  и абсолютного перемещения точки  D по времени. 

 

 

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 перемещения  точки звена D.

 

 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 производные  от координат по времени (x’, y’, z’) или проекции абсолютной скорости:

 

x'=-0.022t*sin(Пt2/200)-0.00011Пt3*cos(Пt2/200)

y'=0.022t*cos(Пt2/200)-0.00011Пt3*sin(Пt2/200)

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)-0.00022*Пt2*cos(Пt2/200)-0.00033*Пt2*cos(Пt2/200)+0.0000011Пt4*sin(Пt2/200)

y''=0.022cos(Пt 2/200)-0.00022Пt2*sin(Пt2/200)-

0.00033Пt2*cos(Пt2/200)-0.0000011Пt4*cos(Пt2/200)

z''=-0.004

 Абсолютное ускорение:


А=√(x''2+y''2+z''2)                             

  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.

 

Книга1.xls

— 14.50 Кб (Открыть, Скачать)

Книга2.xls

— 14.50 Кб (Открыть, Скачать)

Книга3.xls

— 14.50 Кб (Открыть, Скачать)

Книга4.xls

— 14.50 Кб (Открыть, Скачать)

Информация о работе Мехатроника