Г.І. Сокол

ТЕОРІЯ МЕХАНІЗМІВ

РОБОТОТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ.

КІНЕМАТИКА

2002

Міністерство освіти і науки України

Дніпропетровський національний університет

Г.І. Сокол

ТЕОРІЯ МЕХАНІЗМІВ

РОБОТОТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ.

КІНЕМАТИКА

Ухвалено вченою радою університету

як навчальний посібник

Дніпропетровськ

РВВ ДНУ

2002

ББК 34.41

C59

УДК 531.8 (075.8)

Рецензенти: д-р техн.наук, проф. Ю.Д. Шептун

канд. фіз.-мат. наук А.В. Сохацький

С 59 Сокол Г.І. Теорія механізмів робототехнічних систем. Кінематика:

Навч. посіб. – Д.: РВВ ДНУ, 2002. – 92с.

Викладені основні поняття теорії механізмів робототехнічних систем. Розглянута кінематика просторових механізмів, а також наведені приклади кінематичного та структурного аналізу просторових і плоских механізмів. Призначено для студентів Фізико-технічного інституту Дніпропетровськогонаціональногоуніверситету.

Темплан 2002, поз. 45

Навчальне видання

Галина Іванівна Сокол

ТЕОРІЯ МЕХАНІЗМІВ

РОБОТОТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ.

КІНЕМАТИКА

Навчальний посібник

Редактор Н.В. Маковцева

Техредактор Н.В. Маковцева

Коректор Г.О. Стара

____________________________________________________________________

Підписано до друку Формат 60 х 84 /16 Папір друкарський.

Друк плоский. Ум. друк. арк. Ум. фарбо-відб.

Обл. вид. арк. – 5 Тираж 100 пр. Зам №

___________________________________________________________________________________________________________

РВВ ДНУ, вул. Наукова, 13, м. Дніпропетровськ, 49050.

Друкарня ДНУ, вул. Наукова, 5, м. Дніпропетровськ, 49050

© Сокол Г.І., 2002

ЗМІСТ

ВСТУП. Проблеми і задачі курсу "Теорія механізмів робототехнічних систем"

Лекція 1. ПРОМИСЛОВІ РОБОТИ.---------------------------------------------------

1.1. Історична довідка

1.2. Призначення промислового роботу.Поняття продовкілля.-------------------------1.3. Конструкція промислових роботів (ПР).------------------------

1.3.1.Основні конструктивні елементи.--------------------------

1.3.2. Механічні системи ПР: механізм, ланка,

кінематичні пари, кінематичний ланцюг.--------------

1.3.3. Найпростіші чотирьохланкові механізми із

замкнутим кінематичним ланцюгом.-------------------------

1.3.4. Види робітничих органів, схопи маніпуляторів.--------------------------1.3.5. Приводи ПР.-----------------------------------------------------------------------

1.3.6. Системи управління ПР.-----------------------------------------------

1.3.7.Основні характеристики ПР.-------------------------------------

1.3.8.Класифікація ПР.-----------------------------------------------------------

1.4. Контрольні запитання до лекції 1.---------------------------------

Лекція 2. СТРУКТУРНИЙ АНАЛІЗ-------------------------------------------------

2.1. Структура просторового кінематичного ланцюга.

Структурна формула.-------------------------------------------------------------

2.2. Структурна формула плоских механізмів та ланцюгів.------------------------------- 2.3.Надмірнізв'язки.-------------------------------------------------------------------

2.4. Конструкторські методи заміни статично невизначених механізмів.---------------

2.5. Структура механізмів по Л. В. Ассуру. Класи структурних груп і клас

механізмів.

2.6. Заміна вищих кінематичних пар.--------------------------------------

2.7. Модульний принцип побудови конструкційроботів.

2.8. Контрольні запитання до лекції 2.---------------------------------

Лекція 3.КІНЕМАТИЧНИЙ АНАЛІЗ----------------------------------------------

3.1. Задачі кінематичного аналізу.----------------------------------------

3.2. Кінематика вхідних і вихідних ланок, передатні

функції механізму.---------------------------------------------------------------

3.3. Аналоги швидкостей та прискорень.--------------------------------

3.4.Аналітичний засібвизначеннякінематичних

характеристиквихідноїланки.

3.5. Кінематичні характеристики просторовихмеханізмів.----------------------------------3.6.Метод перетворення координат.

3.7. Контрольні запитання до лекції 3.----------------------------------

Лекція 4. ГРАФІЧНІ МЕТОДИ У ПОБУДОІВІ ПЛАНІВ МЕХАНІЗМІВ.------------------------------------------------------------------

4.1.Побудова планіви плоскихважільних механізмів.--

4.2. Побудова графіка переміщення.----------------------------------------

4.3. Приклади планів шостиланкових механізмів.-------------

4.4. Засіб звернутого руху у побудові планів

кулачковіх механізмів.------------------------------------------------------

4.5. Контрольні запитання до лекції 4.----------------------------------

Лекція 5. ПЛАНИ ШВИДКОСТЕЙ ТА ПРИСКОРЕНЬ------------------------

5.1.Графічний метод у побудові планівшвидкостей

плоских механізмів.-------------------------------------------------------------

5.2.Графічний метод у побудові планівприскорень

плоских механізмів.-------------------------------------------------------------

5.3. Порядок і приклад визначення кутових і лінійних

.графічним методом.---------------------------------------------------------------

5.5. Графічні методи дифіріїнціювання та

інтегрування фукцій у засобах визначення

швидкостей та прискорень.-------------------------------------------------

5.4. Контрольні запитання до лекції 5.----------------------------------

Лекція 6. ДІНАМИЧНИЙ АНАЛІЗ МЕХАНІЗМІВ--------------------------

6.1. Перша і друга задачі дІнимики.----------------------------------------

6.2. Характеристики сил, які діють у машинах.--------------------

6.3. Кінетостачний принцип.------------------------------------------------------

6.4. Визначення сил інерції.------------------------------------------------------

6.5. Контрольні запитання до лекції 6.----------------------------------

Лекція 7.КІНЕТОСТАТИКА ДВОХПОВОДКОВИХ ГРУП----------------

7.1. Розрахун Розрахунок реакцій у двохповодковій

групі із трьома обертальними парами.

7.2. Розрахунок реакцій у двохповодковій групі із

зовнішнею поступальною парою.---------------------------------------

7.3. Розрахунок реакцій у двохповодковій групі із

внутрішньою поступальною парою.----------------------------------

7.4. Контрольні запитання до лекції 7.----------------------------------

Лекція 8.ВРІВНОВАЖУЮЧИЙ МОМЕНТ МЕХАНІЗМУ---------------------

8.1. Поняття врівноважуючого моменту.--------------------------------

8.2. Приклад розрахунку врівноважуючого моменту

механізму через урахування реакцій у

двохповодкових групах.------------------------------------------------------

8.3. Теорема М.Є. Жуковського.----------------------------------------------------

8.4. Приклад розрахунку врівноважуючого моменту

механізму через побудову ричагу М.Є Жуковського.-

8.5. Контрольні запитання до лекції 8.----------------------------------

Лекція 9.ДІНАМИКА МЕХАНІЗМІВ-------------------------------.---------------

9.1. Дінамична модель машинного агрегату.-------------------------

9.2. Рівняння руху механізму.---------------------------------------------------

9.3.Приведення мас і сил.-------------------------------------------------------------

9.4. Контрольні запитання до лекції 9.----------------------------------

Лекція 10. РЕЖИМИ РУХУ МЕХАНІЗМІВ---------------------------------------

10.1.Усталений та неусталений режими руху механізмів.

Коефіцієнт нерівномірністі руху.-------------

10.2.Визначення кутовой швидкості ведучої ланки за

допомогою діаграми Віттенбауера.---------------------------------

10.3. Маховик і його роль у машині.------------------------------------------

10.4. Контрольні запитання до лекції 10.-------------------------------

Лекція 11. КУРСОВЕ ПРЕКТУВАННЯ В УЧБОВОМУ ПЛАНІ---------

11.1. Завдання на курсовий проект по аналізу важільних механізмів.---------------------11.2. Порядок виконування.----------------------------------------------------------

11.3. Порядок здачі проекту.------------------------------------------------------

Лекція 12. ВИКОРИСТАННЯ ПЕОМ У КУРСОВОМУ

ПРОЕКТУВАННІ МЕХІНІЗМІВ---------------------------------------------------------

12.1. Графо-аналітичний метод у кінематичному

аналізі механізмів із використанням ПЕОМ.--------------

12.2. Проектування кулачковоі шайби із використанням ПЕОМ.--------------------------12.3. Вимоги до здачі проекту.---------------------------------------------------

Лекція 13. МОДУЛЬНІ РОБОТИ------------------------------------------------------

13.1. Характер модульних робіт та їх число.------------------------

13.2. Приклади модульних робіт.-----------------------------------------------

13.3. Вимоги до здачі.--------------------------------------------------------------------

ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА.

ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА

1. Юревич Е.И. Основі робототехники.-Л.: Машиностроение.-1985 – 271 с.

2. Програмне забезпечення ПОК “Електроніка МСО585”. Бейсік-П. Опис язика 00065.01 35 01.

3. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин.-М.: Наука, 1988. -640 с.

4. К.В.Фролов, С.О.Попов, А.К.Мусатов. Теория механизмов и машин/ Под ред. К.В.Фролова. – М.: Высшая школа, 1987.-496 с.

5. Механика промышленных роботов. Часть 1, 2, 3./Под ред. Н.В.Фролова, Е.И.Воробьева. – М.: Высшая школа, 1988.

6. Кожевников С.Н. Теория механизмов и машин. –4-е изд., испр. и доп. - М.: Машиностроение, 1973. –592 с.

7. Озол О.Г. Теория механизмов и машин.- М.: Наука, 1984.- 432 с.

8. Крайнев А.Д. Словарь-справочник по механизмам.-М.: Машиностроение, 1981.-438 с.

9. Спыну Г.А. Роботы с искусственным интеллектом.-К.:Техника, 1989.- 111 с.

10. Геттнер Р., Зейдевиц Н. Роботы сегодня и завтра.-М.: Педагогика, 1988 –Berlin:Urania-Verlag.-112с.

11. Детали и механизмы роботов. Основы расчета, конструирования и технологии производства. /Под ред. д.т.н. проф. Б.Б. Самотокина – К.:Вища школа, 1990.-343 с.

12. Методичні рекомендації до виконання курсового проекту з дисципліни “Теорія механізмів та машин”/В.С.Дудніков, Г.І.Сокол.- Дніпропетровськ: ДДУ, 1997.-67 с.

13. Методические указания к курсовому проектированию по курсу “Теория механизмов и машин”/В.И.каращекнко, Л.Пю.Скачко.- Днепропетровск: ДГУ, 1988.-44 с.

14. Косько И.К., Сокол Г.И., Скочко Л.П. Динамика переходніх процессов.- Днепропетровск: ДГУ, 1988.-63 с.

15. Методические указания по применению персональной ЭВМ “Электроника-85” к решению задач кинематического синтеза и анализа механизмов./В.С.Дудников, Г.И.Сокол, Ю.В.Тарасенко-Днепропетровск: ДГУ, 1992.-56 с.

Міністерство освіти України

Дніпропетровський національний університет

Г.І.Сокол

ТЕОРІЯ МЕХАНІЗМІВ

РОБОТОТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ

Затверджено редакційно-видавничою радою

як навчальний посібник

Дніпропетровськ

ДНУ

2001

У даному навчальному посібнику розглянуті задачі і синтезу, і аналізу просторових і плоских механізмів. Матеріалом для написання з’явилися лекції, прочитані автором у Дніпропетровському університеті. Базовими матеріалами стали головні підручники і посібники, наведені в переліку рекомендованої літератури.

Вступ

Проблеми і задачі курсу “Теорія механізмів робототехнічних систем”

Теорія механізмів робототехнічних систем - це наука, що вивчає засоби проектування роботів і робототехнічних систем, а також їх разрахунки.

Історично розвиток виробництва йшов від впровадження окремих верстатів до верстатному парку у вигляді цехів і заводів. Далі розвивавсь процес автоматизації підприємств із застосуванням обчислювальної техніки. І, нарешті, почалося впровадження робототехніки до промисловості.

Робототизация служить для усунення людини з праці в важких і шкідливих умовах. Наприклад, космічний вакуум, шахти, праця на глибинах морів і океанів, в прибрежному шельфі, в загазованих місцях, в разі пожежі, в місцях з радіоактивним забрудненням, в гарячих точках, біля штампів і пресів.

Задачі робототехніки: - це координальне підвищення технологічного рівня виробництва, автоматизація не окремих робітничих місць, а цілком дільниць випуску готової продукції, економія робітничого часу, скорочення робітничих місць і робітничих рук.

Проблема розробки і створення промислових роботів (ПР) має технічні, технологічні, наукові, економічні і інші аспекти.

До наукових областей, що становлять базу до конструювання роботів, належать насамперед фізика, машинобудування, електроніка і біоника. (Біоника - наукова дисципліна, що стоїть між біологією та технікою, запозичає до використання в техніці рішення або принципи живої природи). Фактично робототехніка - це досягнення науково - технічної революції 20-го віку. Вона є злиття двох наук: механіки і кібернетики.

В курсі "Теорія механізмів робототехнічних систем" вивчають аналіз і синтез робототехнічних механізмів.

Аналіз будь-якого механізму складається в дослідженні кинематических і динамічних властивостей механізмів по заданій їх схемі. Синтез механізмів складається в проектуванні схем механізмів по заданим їх властивостям. Тобто, всяка задача синтезу, фактично, є зворотнєю задачею аналізу. Розподіл на аналіз і синтез є чисто методичною умовою. Фактично, завжди задача синтезу супроводжується задачею аналізу.

Лекція 1

ПРОМИСЛОВІ РОБОТИ