1. Основные требования

1. Разработка следящего привода должна быть выполнена в соответствии с техническим заданием (ТЗ), которое разрабатывает проектант и согласует с руководителем выпускной работы. Требования к проектируемому следящему приводу должны быть сформированы и зафиксированы в ТЗ на основании исходных требований к исполнительной системе робота и характеристик манипуляционного механизма, представленных в табл.1 и табл.2, соответственно.

2. Следящий привод должен быть построен на базе коллекторного двигателя постоянного тока. Исполнительная часть привода состоит из двигателя, механической передачи и силового преобразователя, работающего в режиме широтно-импульсной модуляции.

3. Робот управляется системой контурного управления.

4. Следящий привод должен функционировать без тепловой перегрузки при эквивалентном рабочем цикле, включающем два характерных этапа движения. На первом этапе эквивалентного рабочего цикла происходит "переброска", т.е. быстрое перемещение рабочего органа из исходного положения в заданное конечное положение. При этом график зависимости развиваемой двигателем скорости от времени принимается в виде трапеции или треугольника. На втором этапе движения следящий привод функционирует в основном рабочем (следящем) режиме, когда выполняется требуемая основная технологическая операция. На втором этапе за основу должен быть принят эквивалентный гармонический закон движения вала двигателя. При выполнении операций, предусматривающих использование системы позиционного управления, эквивалентный рабочий цикл привода состоит из этапа интенсивных перемещений, напоминающих "переброску", и этапа позиционирования, когда вал двигателя неподвижен. На этапе интенсивных перемещений график зависимости развиваемой двигателем скорости от времени тоже принимается в виде трапеции или треугольника. Предельное значение отношения длительности первого этапа движения к длительности эквивалентного рабочего цикла задано в виде относительной длительности режима "переброски".

5. При проектировании учесть погрешности, обусловленные дискретностью датчиков, кинематическими погрешностями механических передач, действием внешних сил и динамическими свойствами следящей системы.

6. Если в процессе проектирования следящего привода выявится необходимость изменения состава исходных требований или значений показателей качества исполнительной системы, такие изменения могут быть произведены при согласии руководителя курсовой работы.

2. Особые требования

1. Предусмотреть технические средства для фиксации звеньев манипулятора при аварийном отключении питания привода.

2. Обеспечить работу датчиков положения при аварийном отключении основного электропитания в течение не менее 30 мин.

3. Перерегулирование в режиме «переброски» не допускается.

4. Источник питания приводов робота - заводская трехфазная электрическая сеть с напряжением 380 В и частотой 50 Гц.

3. Параметры манипуляционного механизма и требования к исполнительной системе робота

Параметры манипуляционного механизма приведены в таблице №1, а основные требования к исполнительной системе робота в таблице №2.

Вариант №21:

Таблица №1. Параметры манипуляционного механизма

Параметр	условное обозначение	значение
Длина "плечевого" звена манипуляционного механизма, м	L1	0,45
Расстояние от оси поворота "локтевого" звена до центра масс рабочего органа с объектом манипулирования, м	L2	0,4
Диапазон изменения перемещений "плечевого" звена манипуляционного механизма, град	q1	-45 … +90
Диапазон изменения перемещений " локтевого" звена манипуляционного механизма, град	q2	-90 … +90
Масса "плечевого" звена, кг	m1	6
Масса "локтевого" звена, кг	m2	5
Масса рабочего органа, кг	mро	1
Масса объекта манипулирования, кг	mо	0,3

Таблица №2. Основные требования к исполнительной системе робота

Параметр	условное обозначение	значение
Допустимая статическая погрешность рабочего органа, мм	Δст	3
Допустимая динамическая погрешность рабочего органа, мм	Δдин	4
Максимальная скорость рабочего движения, м/с	Vp.max	0,75
Максимальное ускорение рабочего движения, м/с2	ap.max	3
Максимальная скорость РО при «переброске», м/с	Vmax	1,5
Длительность разгона до максимальной скорости, с	tраз	0,35
Перерегулирование при малом ступенчатом воздействии, %	σ	0
Относительная длительность “переброски” в рабочем цикле, с	tпер отн	0,05

Разработал студент гр. М8-7_________ Кистанов А.Ю.

1. Энергетический расчёт

1.1. Выбор двигателя и редуктора привода второго звена

1.1.1. Кинематический анализ манипуляционного механизма

Определим максимальную скорость и ускорение второго звена в режиме переброски.

Найдём максимальную скорость и ускорение второго звена при рабочем движении.

1.1.2. Силовой анализ манипуляционного механизма

Статический момент второго звена равен:

где m₀ = m_ро + m_об = 1кг + 0,3кг = 1,3 кг.

Статический момент будет максимальным, если sin(q₁ + q₂) = 1, т.е. .

Определим максимальный динамический момент второго звена:

,

где - эквивалентный момент инерции.

Отсюда

Выбираем редуктор CSG – 20 компании Harmonic drive gearing. Коэффициент полезного действия этого редуктора равен η = 0,83.

Вычисляем максимальный момент нагрузки: