2 Определение геометрических размеров захватного устройства
Рисунок 8 – Кинематическая схема для расчетов
На основании принципа возможных перемещений , где - элементарная работа силы Fiна возможном перемещении точки её положения.
Обозначим как Pnпроекцию силы P на нормаль к кулачку, 𝛿n- элементарное перемещение т. В, на котором Pnсовершает работу. Учтем, что механизм симметричный, тогда
- силовое передаточное отношение;
Так как точки В и С движутся по дуге окружности, то 𝛿Sl, 𝛿S2 - элементарные перемещения точек В и С. Обозначим как L1 отрезок АВ, как L2 отрезок АС.
- силовое передаточное отношение;
- кинематическое передаточное отношение;
- сила захватывания.
3 Определение основных размеров звеньев механизма
Для нахождения основных размеров звеньев определим максимальное и минимальное раскрытие губок захватного устройства.
;
Рисунок 9 – Схема для определения основных размеров звеньев механизма.
На рисунке 9 представлена схема для определения основных размеров звеньев механизма. Точка В совершает вращательное движение вокруг точки А и при перемещении поршня на расстояние Р (ход поршня) переходит в точкуВ'. С другой стороны точка В перемещается вдоль клина, совершая поступательное движение вверх на ВН' и влево на В 'Н'.
ВН'=P·tgα, где α – угол клина, равный 4°…8°;
Треугольники АВВ' и АСС' подобны, поэтому ;
CH=Smax– Smin=25 мм;
;
-
Примем L2=1,25L1, тогда
-
L2=2L1, тогда
-
L2=3L1, тогда
-
L2=4L1, тогда
Для каждого полученного значения хода поршня выбираем пневмоцилиндр. Подставляя соотношение длин плеч и номинальную силу пневмоцилиндра в формулу передаточного отношения выбираем тот вариант, которым обеспечивается необходимая F3. Выбираем третий вариант и пневмоцилиндр с номинальной силой 176H (ГОСТ 26059-89).
4 Выбор двигателя
В относительном движении соприкасающихся элементов кинематических пар, при наличии притормаживающих их сил, между этими элементами возникает трение, на преодоление которого затрачивается работа двигателя, приводящего в движение механизм. Трение между элементами кинематических пар изменяет величину и положение реакций тих пар.
, где Nдв – мощность привода к захвату; Nтр – потери на трение в кинематической парах.
Потери на трение в кулачке можно не учитывать, так как
Потери на трение во вращательной паре определяется по формуле, где – коэффициент трения скольжения во вращательной паре, R – нормальная составляющая реакции, – угловая скорость одного звена по отношению к другому.
Рисунок 10 – Схема для определения угловых и линейных скоростей.
На рисунке 10 представлена схема для определения угловых и линейных скоростей элементов захватного устройства.
– скорость точки В;
– Угловая скорость звена ВС;
- сила реакции опоры колеса;
– реакция во вращательной паре – потери на трение во вращательной паре
- КПД схвата.
5.Расчет на прочность элементов захватного устройства
Проверка на прочность рычага. На рисунке 10 приведены эпюры действующих сил и изгибающих моментов.
На рисунок 10 – эпюры действующих сил и изгибающих моментов
Опасное сечение находится там, где располагается концентратор напряжений – отверстие под вращательную кинематическую пару. Рассматриваемая деталь (рычаг) испытывает растяжение и изгиб.
Условие прочности при растяжении :
Условие прочности при изгибе :
Материал рычага сталь 45 с термообработкой. Предел текучести , коэффициент запаса прочности nm=5. Также важным требованием является обработка рычага до твердости HRC= 49…52. Клин необходимо обрабатывать цементацией до HRC =58…62.
Wx=
Условие прочности в опасном сечении выполняется.
Проверка на смятие резьбы, соединяющей клин и шток пневмоцилиндра.
см=0,8*т=144МПа;
Вывод
В ходе лабораторной работы произведен расчет захватного устройства для промышленного робота. Это связано с большим разнообразием захватных устройств промышленных манипуляторов, и часто даже при использовании стандартных промышленных манипуляторов. в зависимости от объекта манипулирования приходится разрабатывать специальные захватные устройства.