Учебная литература / ulstu2012-116

начинает работу, а робот укладывает обработанную деталь и захватывает следующую заготовку. Таким образом, осуществляется перекрытие машинного времени станка и времени, необходимого на загрузкувыгрузку, что позволяет снизить время обслуживания в 2-3 раза по сравнению с работой однозахватного устройства.

В роботах второго поколения, обладающих широкой универсальностью и автоматической коррекцией программ с учетом меняющихся условий найдут применение схваты, у которых каждый палец и составляющие его звенья снабжены управляемыми приводами. Число степеней свободы такого схвата может превышать число степеней свободы самого робота, а система управления очень сложна, учитывая что «пальцы» обычно снабжаются тактильными датчиками.

Среди кинематических схем схватов наиболее распространенными являются схемы с двумя жесткими пальцами, совершающими вращательное или поступательное движения (рис. 6.13, а, б).

Рис. 6.13. Кинематические схемы схватов:

а – с вращательным движением; б – с поступательным движением

Схема на рис. 6.13, а более проста и надежна, но ориентация пальцев зависит от угла поворота выходного звена, что не позволяет использовать такую конструкцию при значительном диапазоне размеров деталей. Схема б) позволяет работать в широком диапазоне размеров, но более сложна. Существуют и другие конструкции.

Передаточные механизмы в роботах применяются для приведения в движение звеньев основной кинематической цепи. Они обеспечивают

121

заданную зависимость между перемещениями звеньев. Для этой цели часто применяются различные механизмы с высшими парами, которые, несмотря на высокий уровень динамических нагрузок, упрощают систему. Механизмы с низшими парами имеют, как правило, большие габариты, чем механизмы с высшими парами. Среди цикловых передаточных механизмов большое распространение и имеют мальтийские механизмы, обеспечивающие прерывистое движение рабочего органа в одном направлении с периодическими остановками. Например, они нашли применение в механизме поворота промышленного робот «Электроника-

НЦ» (рис. 6.14, а).

В качестве передаточных используются винтовые передачи (винтгайка), тросовые передачи, передачи зубчатым ремнем, волновые передачи (рис. 6.14, б-г). Они предназначены для преобразования вращательного в поступательное или вращательное движение звеньев.

г)

в)

Рис. 6.14. Цикловые передаточные механизмы:

а – мальтийский; б – тросовый; в – зубчатый; г – волновый

Кинематический анализ механизмов схвата манипулятора

производится по известным скоростям и ускорениям входных звеньев. При этом можно использовать метод планов (векторный метод), как показано на рис. 6.15, а-в.

122

Рис. 6.15. Кинематический анализ схвата манипулятора: а – схема; б – план скоростей; в – план ускорений

Используя планы скоростей и ускорений, можно определить угловые скорости и ускорения звеньев. Для более точного определения скоростей и ускорений можно использовать аналитические методы.

6.7.Силовой расчет механизма схвата

Вкачестве характеристики схвата (рис. 6.16) используют так

сжатия детали, Р – усилие привода на входном звене. F и реакции в кинематических парах можно определить из силового расчета, используя

неизвестные R и F находятся графическими (метод планов сил) или аналитическими методами (рис. 6.16, б, в). При учете трения учитываются моменты трения в шарнирах.

123

Рис. 6.16. Силовой расчет механизма схвата:

а– схема сил; б – условие равновесия моментов;

в– условие равновесия сил

Контрольные вопросы

1.Что называется манипулятором?

2.Чем промышленные работы отличаются от обычных машин-автоматов?

3.Что называется маневренностью манипулятора?

4.Какие виды исполнительных механизмов применяются в промышленных роботах?

5.Какие виды схватов используются в промышленных роботах?

6.Виды передаточных механизмов, используемых в роботах?

124

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В учебном пособии рассмотрены основные механизмы, используемые при проектировании новой техники. Дан анализ и синтез механизмов. Анализ осуществляется при заданных параметрах механизма, а синтез – при заданных значениях анализа. При синтезе решается задача оптимального проектирования механизма и машины в целом.

При исследовании пространственных механизмов использованы элементы векторной алгебры и векторного анализа. Приведены законы движения машины. Уравнения движения выражены в интегральной и дифференциальной формах, а для упрощения его решения заменяют исследованием звена приведения, в котором изменение кинетической энергии выражено как суммарная работа звена приведения. Уравнение движения машины приводится к решению графическим и графоаналитическим методом. Изложены графоаналитический метод решения уравнения движения машины. Данный метод позволяет не только наглядно иллюстрировать связь между динамическими и кинематическими парами движения, но и решать практические задачи синтеза.

В учебном пособии приведены основные критерии работоспособности, машин и принципы оптимального проектирования. На этом этапе уточняется, какие параметры следует считать известными, заданными, а какие надо варьировать в процессе поиска оптимального решения. Описаны некоторые вопросы синтеза зубчатых механизмов, приведены условия для подбора чисел зубьев колес планетарного механизма. Кроме механизмов и машин рассмотрены машины-автоматы, автоматические линии, системы управления, основы структуры и кинематики манипуляторов и промышленных роботов.

125

Безотказность, 34, Блокирующий контур, 87 Виброустойчивость, 33 Деталь, 7 Долговечность, 34 Захватный механизм Звено, 7, 10, 11

Зубчатая передача, 77 Износостойкость, 87 Кинематическая диаграмма, 17 Конус трения, 20 Корригирование, 84 Коэффициент неравномерности, 48

Коэффициент полезного действия, 22 Коэффициент трения, 20,21 Критерий оптимальности, 59, 62 Кулачковый механизм, 65, 74

Маховик, 35, 36, 43 Машина, 6, 22, 44

Машина-автомат Манипулятор Механизм, 5, 6, 7 Надежность, 34, 58 Нарезание, 83, 84 План скоростей, 16, 17, 31 План ускорений, 17 Подрезание, 85 Прочность, 7, 33, 35 Промышленный робот Передаточный механизм Рычаг Жуковского, 31

Синтез, 6, 7, 17

Силовой расчет, 28, 36 Силы инерции, 24, 28, 31 Синхрограмма Сохраняемость, 34

Степень подвижности, 10, 11, 12 Структурная группа, 10 Теорема Виллиса, 79 Теплостойкость, 34 Технологичность, 35

Трение, 19, 20, 21

Уравновешивание масс, 54, 55, 56 Фрикционная передача, 76

Шатун, 7, 30, 37

126

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная литература

1.Артоболевский, И. И. ТММ / И. И. Артоболевский. – М. : Наука, 1988.

2.Баранов, Г. Г. Курс ТММ / Г. Г. Баранов. – М. : Машиностроение, 1975.

3.Белоконев, И. М. Методы автоматизированного проектирования / И. М. Белоконев. – Киев : Выща школа, 1990.

4.Ковалев, Н. А. ТММ и детали машин. Краткий курс. / Н. А. Ковалев. – М. : Высшая школа, 1975.

5.Левитская, О. Н. Курс ТММ / О. Н. Левитская. – М. : Наука, 1990.

6.ТММ и механика машин / под ред. Н. В. Фролова – М. : Высшая школа, 1998.

7.Теория механизмов и машин / под ред. Г. А. Тимофеева. – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009.

8.Глухов, Б. В. Курсовое проектирование по теории механизмов : учебное пособие. – Новосибирск : Изд-во СГУПС, 2008. – 183 с.

9.Глухов, Б. В. Теория механизмов и машин. Руководство к лабораторным и самостоятельным работам : учебное пособие. – Новосибирск : Изд-во СГУПСа, 2009. – 176 с.

10.Костюк, В. И. Промышленные роботы / В. И. Костюк и др. – Киев : Вища школа, 1985.

11.Белянин, П. Н. Промышленныероботы/ П. Н. Белянин. – М. : «Машиностроение», 1975.

12.Механика промышленных роботов / под ред. Фролова К. В., Воробьева Е. И. – М. : Высшая школа, 1988.

13.Накано, Э. Введение в робототехнику / Э. Накано. – М. : Изд-во МИР, 1988.

14.Булгаков, А. Г. Промышленные роботы. Кинематика, динамика, контроль и управление / А. Г. Булгаков, В. А. Воробьев. – М. : СОЛОН-Пресс, 2007.

Дополнительная литература

15.Луканин, В. Н. Двигатели внутреннего сгорания : учебник. В 3-х кн. Кн. 2: Динамика и конструирование / В. Н. Луканин, М. Г. Шатров, И. В. Алексеев и др. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Высшая школа, 2005. – 400 с.

16.Пастух, С. Н. Динамика машин : учебное пособие / С. Н. Пастух, Р. А. Кустаров. – М. : Издание Военно-инженерной академии, 2005. – 190 с.

17.Жулай, В. А. Курсовое проектирование приводов транспортных, строительных и дорожных машин : учебное пособие / В. А. Жулай. – Воронеж : Изд. Воронежского ГАСУ, 2007. – 289 с.

18.Иванов, М. Н. Детали машин / М. Н. Иванов. – М. : Высшая школа, 2000.

19.Смелягин, А. И. Структура механизмов и машин / А. И. Смелягин. – Новосибирск :

НГТУ, 2001.

20.Осипов, А. Г. Основы расчета деталей и узлов транспортных машин : учебное пособие / А. Г. Осипов, Ю. Н. Горнов. – Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2009. – 144 с.

21.Палеев, В. А. Основы расчета вибрационной техники в строительных и дорожных машинах : учебное пособие / В. А. Палеев. – Омск : Изд. СибАДИ, 2009. – 108 с.

22.Чуфистов, Е. А. Расчет деталей и узлов транспортных и технологических машин : учебное пособие / Е. А. Чуфистов. – Пенза : Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2009. – 352 с.

23.Хитрик, В. Э. Методы динамической оптимизации механизмов машин-автоматов / В. Э. Хитрик. – Л. : Изд-во Ленингр. ун-та, 1974.

127

Учебное издание

ДЬЯКОВ Иван Федорович НЕДОВОДЕЕВ Владимир Яковлевич ДЕМОКРИТОВ Владимир Николаевич ОЛЕШКЕВИЧ Александр Вениаминович

Основы проектирования машин

Учебное пособие

Редактор М. В. Штаева

ЛР №020640 от 22.10.97.

Подписано в печать 16.05.2012. Формат 70×100/16.

Усл. печ. л. 10,32. Тираж 300 экз. (1-й з-д 1-100 экз.). Заказ 533.

Ульяновский государственный технический университет 432027, г. Ульяновск, ул. Сев. Венец, д. 32.

Типография УлГТУ, 432027, г. Ульяновск, ул. Сев. Венец, д. 32.

128