Не отобразилась форма расчета стоимости? Переходи по ссылке

Не отобразилась форма расчета стоимости? Переходи по ссылке

Курсовая работа на тему «Проектирование модулей подъема и поворота манипулятора»

Роботостроение — одна из основных отраслей машиностроения. Успехи современного роботостроения, существенно обогатившегося в последнее время фундаментальными достижениями в области физики, математики, вычислительной и микропроцессорной техники, автоматического управления, автоматизированного проектирования и т.д. обеспечили процесс в отечественном машиностроении.

Курсовая работа с гарантией

ВВЕДЕНИЕ

Совершенствование машиностроения вызывает необходимость дальнейшей разработки научных достижений в области роботостроения. Создание современных автоматических линий, переналаживаемых при изменении технологии, модернизации и смене изготовленной продукции, гибких автоматизированных производств, безлюдных заводов стало возможным благодаря достижениям роботостроения и применению новых многофункциональных машин, имитирующих действия человека — роботов.

Сейчас в стране разработано и серийно выпускается несколько десятков моделей промышленных роботов различного назначения и грузоподъемности. Однако совершенствование и внедрение их технологии производства в значительной мере сдерживается отсутствием научно-методических основ проектирования самих роботов и роботизированных производств, являющихся сложными автоматическими системами.

Мне была поставлена задача разработки модулей поворота и подъема промышленного робота. робот пневматический поршень сопротивление

Данный промышленный робот разрабатывается с целью автоматизации однообразных, утомительных и опасных для здоровья ручных работ на предприятиях отрасли, обеспечения возможности создания технологических модулей, позволяющих сократить численность основного и вспомогательного персонала, обеспечивающего производство, улучшить условия и обеспечить повышение производительности труда работающих, улучшить качество выпускаемой продукции.

Функциональное назначение робота состоит в осуществлении операций перемещения объектов производства, установки их в рабочие конструкции, контроля хода выполнения технологического процесса.

Разработка модулей будет проводиться на основе исходных требований на проектирование, заданных научным руководителем.

В состав модулей так же входят: блок подготовки воздуха, устройства распределения пневмопитания, шланги, соединяющие манипулятор с устройством распределения пневмопитания.

1. МОДУЛЬ ПОДЪЕМА

1.1 Предварительный выбор параметров модуля подъема. Выбор конструктивно-компоновочной схемы

При проектировании модуля подъёма сначала выберем для него конструктивно-компоновочную (ККС), воспользуемся для этого уже имеющимся списком стандартных ККС.

Руководствуясь требованиям технического задания, выберем компоновочно-кинематическую схему модуля вертикального подъёма робота с двумя цилиндрическими направляющими.

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Цена курсовой

Основная направляющая обеспечивает прямолинейность движения и воспринимает боковую нагрузку, перпендикулярную оси движения. Вспомогательная направляющая, более тонкая и податливая по сравнению с основной, устанавливается для угловой фиксации входа модуля относительно оси движения.

Для выбора конструктивно-компоновочных схем рассмотрим следующие схемы (Рисунок 1 ; Рисунок 2).

Для предотвращения повышенного износа уплотняемой поверхности штока под действием боковых нагрузок и момента силовой цилиндр устанавливают рядом с основной направляющей ( Рисунок 1). Технологичнее и компактнее схема 1, однако опоры основной направляющей нагружаются моментом от внецентренного приложения усилия привода. При увеличении действующего на вход модуля момента относительно оси движения основная направляющая оказывается недогруженной по сравнению со вспомогательной. Поэтому схему 1 применяют только при незначительных моментах, действующих на вход.

Рисунок 1- Компоновочно-кинематическая схема 1

Рисунок 2 — Компоновочно-кинематическая схема 2

В этих модулях цилиндрические направляющие воспринимают в равной степени все составляющие нагрузки. Наиболее часто в модулях подъема с силовым цилиндром применяют схему на рисунке 2.

Проанализировав достоинства и недостатки приведенных схем выберем схему на рисунке 2. [7]

1.2 Выбор направляющих

В качестве вспомогательных направляющих выберем направляющие с трением скольжения, так как по конструктивному исполнению такие направляющие проще направляющих с трением качения и меньше их по габаритным размерам. Так же направляющие скольжения имеют малое трение, высокую статическую грузоподъемность, нечувствительность к ударам, загрязнению, малую шумность и функционируют без заеданий.

Конструктивная схема: втулки с цилиндрической рабочей поверхностью неподвижно размещены на основании модуля, стальной стержень закреплен на фланцах и перемещается внутри втулок при движении поршня. Материал направляющих азотируемая сталь 40ХФ, с глубиной азотирования 0,5 мм и закалкой до твердости НV850-1000, материал втулок — бронза БрОФ10-1. [4]

Для предупреждения возможности заклинивания и уменьшения потерь на трение необходимо, чтобы длина втулки превышала диаметр стержня. Примем длину втулок 12 мм, установленных в каретке, и 30 мм, установленных в верхней крышке исполнительного пневмоцилиндра. Диаметр стержня примем 8 мм, чего будет достаточно для обеспечения хорошей изгибостойкости при вращательных движениях модуля поворота.

1.3 Описание конструктивного исполнения модуля подъема

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Цена курсовой

К нижней крышке пневмоцилиндра винтами прикручивается стыковочная площадка, с помощью которой происходит соединение с модулем поворота. Нижняя крышка выполнена в виде фланца, на котором закреплены две направляющие посредством пружинных шайб и гаек. С обратной стороны направляющие также соединены с помощью фланца.

По жестко закрепленным направляющим перемещается каретка. Каретка устанавливается на направляющие и вместе с этим напрессовается на шток пневмоцилиндра, после затягивается гайкой с пружинной шайбой, которая не допустит самоотвинчивания. Для уменьшения трения в каретке просверлены отверстия, в которые запрессованы бронзовые втулки. Внутреннее отверстие бронзовой втулки необходимо рассчитать как посадку с гарантированным зазором, для того чтобы направляющая не заклинивала в процессе работы модуля.

В верхней крышке пневмоцилиндра также просверлены отверстия, куда запрессовываются втулки. Для такого вида крепления необходимо рассчитать посадку с гарантированным натягом для запрессовки втулки в системе отверстия крышки.

Пневмодемпфер одностороннего действия при опускании через кронштейн закреплен на верхней крышке пневмоцилиндра.

Для точного позиционирования модуля подъема предусмотрены регулировочные винты, установленные в верхнем фланце и каретке напротив пневмодепфера.

На верхних гранях каретки просверлены отверстия для установки модуля выдвижения руки манипулятора.

Все габаритные и установочные размеры приведены на чертежах.

1.4 Составление схемы управления модулем подъема

Рисунок 3 — Пневматическая схема модуля подъема

1) Блок подготовки воздуха — служит для удаления из воздуха примесей и загрязнений, а так же насыщения воздуха маслом.

2) Дроссели — предназначены для регулирования расхода сжатого воздуха.

3) Обратный клапан — пропускает рабочее тело только в одну сторону, при движении рабочего тела с другой стороны к клапану, блокируется.

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Цена курсовой

4) Регулятор давления — обеспечивает возможность настройки и стабилизации рабочего тела.

5) Пневмодемпфер — служит для плавной остановки рабочего органа

6) Пневмоцилиндры — используются в качестве приводов, как источник толкающего, тянущего или удерживающего усилия в различных механизмах, энергия рабочего тела преобразуется в возвратно-поступальное движение штока пневмоцилиндра в данном случае.

7) Выдвижной упор — обеспечивает позиционирование звена в той или иной заданной точке.

8) Глушитель — снижает уровень шума, при опорожнении рабочего тела в атмосферу.

9) Пневмораспределитель — регулирует потоки рабочего тела в пневматических установках, обеспечивает пуск и установку рабочего тела в заданном направлении имеет возможность изменять направление движения рабочего тела.

1.5 Техническое описание пневматической схемы управления модуля подъема

Сжатый воздух из магистрали подается в блок подготовки воздуха далее по пневмолинии на схему.

Блок подготовки воздуха БПВ состоит из: вентиля В, который позволяет включить/отключить подачу воздуха из магистрали, фильтра влагоотделителя ФВ, который очищает воздух от влаги и грязи, регулятора давления РД, который обеспечивает возможность настройки и стабилизации давления воздуха, манометра М, для обеспечения визуального контроля давления и маслораспылителя МР, который обеспечивает распыление масла в воздух для уменьшения силы трения элементов пневмосхемы.

После этого сжатый воздух попадает в пневмолинию. Через пневмораспределитель 32 ПР1и параллельно включенные дроссель ДР1 и обратный клапан ОК1 сжатый воздух попадает в поршневую полость пневмоцилиндра ПЦ. Энергия воздуха переводит ПЦ в выдвинутое состояние, при этом из штоковой полости пневмоцилиндра ПЦ воздух стравливается с помощью Глушителя Г2 в атмосферу через дроссель ДР2 и пневмораспределитель ПР2. Осуществляется подъем модуля.

При включении обратного хода, сжатый воздух по пневмолинии попадает в штоковую полость пневмоцилиндра ПЦ через пневмораспеределитель 32 ПР2 и параллельно включенные дроссель ДР2 и обратный клапан ОК2. Энергия воздуха переводит ПЦ в задвинутое состояние, при этом из поршневой полости пневмоцилиндра ПЦ воздух стравливается с помощью Глушителя Г1 в атмосферу через дроссель ДР1 и пневмораспределитель ПР1. Осуществляется опускание модуля.

Регулирование высоты подъема осуществляется с помощью регулируемого упора РУ. При подъеме регулируемый упор РУ наталкивается на фланец, препятствую дальнейшему движению.

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Цена курсовой

Плавное торможение при опускании обеспечивается пневмодемпфером ПД. При ударе воздух из поршневой полости пневмодемпфера ПД поступает в магистраль питания через дроссель ДР4, тем временем в штоковую полость пневмодемпфера ПД поступает воздух из магистрали питания через параллельно включенные обратный клапан ок3 и дроссель Др3.

Скорость перемещения поршня зависит от площади сечения дросселя. При этом скорость движения при подъеме регулируется одним дросселем, а при опускании — другим дросселем, таким образом обеспечивается независимая, отдельная настройка при прямом и обратном ходе поршня.

1.6 Расчет параметров модуля подъема промышленного робота

1.6.1 Определение силы сопротивления модуля

Исходные данные для расчета пневмоцилиндра:

F = 92,16 Н;

Х=0.06 м; рм = 0.5 МПа =5·105 Н/м2;

m = 6 кг; V = 0.4 м/с.

сопротивления привода без учёта сил трения складывается из силы сопротивления от неуравновешенности масс движущихся звеньев исполнительного устройства промышленного робота и объекта манипулирования и динамической (инерционной) силы, возникающей в момент разгона и торможения этих звеньев и объекта манипулирования:

Сила сопротивления привода от неуравновешенности масс определяется следующим образом: нужно спроектировать силу тяжести ИУ ПР на направление перемещения модуля.

где  — масса движущихся звеньев манипулирования, m — масса самого объекта манипулирования,  — коэффициент конструкции, который определяется по следующей формуле:

Величина  зависит от ускорения, вида степени подвижности, от схемы расположения детали, и типа привода.

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Заказать курсовую

Коэффициент конструкции находится в интервале: . Принимаем

Динамическая (инерционная) сила определяется по формуле:

,где а — линейное ускорение.

Линейное ускорение в момент разгона определяется по формуле:

,где: v — номинальная линейная скорость (м/с), Хр — путь разгона, х — полное линейное перемещение (м),  — коэффициент, учитывающий характеристику цикла. .

Принимаем.

Тогда динамическая (инерционная) сила после подстановки линейного ускорения будет определяться следующим образом:

.Сила трения:

Fтр = 3.5 = 3.5 = 28.03

Сила сопротивления привода:

Fс = F + Fтр = 64.13+28.03 = 92.16

1.6.2 Определение потребляемой мощности пневмоцилиндра

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Заказать курсовую

Привод должен иметь достаточную мощность для преодоления сопротивление нагрузки и перемещения её за заданное время на заданную величину. Поэтому мощность привода должна быть больше мощности, которая потребляется нагрузкой при рабочем ходе штока пневмоцилиндра.

Среднее значение мощности, которая потребляется нагрузкой определяется по следующему выражению:

где А — механическая работа, совершаемая при перемещении выходного звена привода (поршня); tдв— время движения поршня.

Общая работа A складывается из работы по разгону перемещаемой массы, т.е. кинетической энергии K и работы по преодолению сил сопротивления движению :

работа по преодолению нагружающей силы.

Атр — работа по преодолению сил трения.

Кинетическая энергия вычисляется по известной формуле:

где V — максимальная скорость поршня в конечный момент времени. Для оценки значения скорости полагаем, что в первом приближении скорость поршня нарастает равномерно за время движения поршня.

tдв = ==0,3 [c]

Время движения поршня tдв не равна времени срабатывания привода Т. Время срабатывания привода определяется по формуле:

,где tmp — время трогания, т.е. время от момента включения двигателя до момента начала движения поршня.

Время трогания составляет (0.1…0.3)T. Принимаем время трогания:.

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Заказать курсовую

Отсюда найдем время срабатывания привода:

Работа по преодоления сил нагрузки:  Т.к. сила сопротивления Fс — постоянная величина, то

Определим теперь работу по преодолению сил трения. Сила сильно зависит от диаметра поршня, который нужно определить в проектных расчетах, а также от других параметров, которые ещё не выбраны.

В первом приближении будем считать, что работа по преодолению сил трения не превышает 10%, от общей работы, которая расходуется на разгон перемещаемой массы и преодоление сил нагрузки:

Общая работа совершаемая пневмоприводом:

А = К + Ан + Атр =0.48+ 5,53+0,6= 6,61 .

Cреднее значение мощности которая потребляется нагрузкой:

= 22,03[Вт]

Среднее значение мощности потребляемое на входе, с учетом КПД

1.6.3 Расчет параметров линии пневмопитания

Для того, чтобы пропустить через двигатель газовый поток мощностью , нужно обеспечить достаточную площадь проходных сечений магистрали, через которые идет воздух.

Мощность газового потока, протекающего через отверстие площадью S:

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Цена курсовой

где К — коэффициент, зависящий от показателя адиабаты и режима течения газа.

— скорость течения газа при критическом режиме течения.

Р — давление газа для промышленной пневмосети.

Тогда мощность газового потока:

Из этого выражения найдем площадь сечения питающей магистрали при известной мощности газового потока:

].Минимальное проходящее сечение реализуем в выходной магистрали:

Площадь канала наполнения  делают обычно на порядок больше канала опорожнения для обеспечения надежного регулирования скорости выходного звена и времени срабатывания привода.

Реализуем:

Sвх =10 ].

1.6.4 Расчет величины движущей силы сопротивления

Площадь сечения S определяет движущее усилие. Движущее усилие должно быть больше суммарной силы сопротивления, которая складывается из уже найденных величин: силы сопротивления нагрузкии силы трения, на величину разгона поршня (преодоление сил инерции).

где а — ускорение поршня;

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Заказать курсовую

Ускорение поршня определяется по известному выражению:

=Величину силы тренияFmp можно найти из уравнения:

ATP=FTP∙ X

Тогда сила трения есть:

=Тогда величина движущей силы есть:

1.6.5 Расчет площади поршня

Площадь поршня можно найти из следующего выражения:

Где: ∆р — перепад давлений на стенках поршня,

площадь сечения поршня.

При ходе движения перепад давлений в полостях пневмоцилиндра составляет (20-50)% от давления в питающей магистрали.

Примем перепад давлений на стенках поршня равным 20% от давления в питающей проходной магистрали:

Площадь поршня после подстановки величины перепада давлений на стенках поршня в выражение:

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Цена курсовой

Получим значение площади сечения поршня пневмоцилиндра:

1.6.6 Определение конструктивных размеров

При конструировании привода по найденному значению выберем пневмораспределитель с соответствующим диаметром условного прохода, который определяется по выражению:

;По найденному значению площади поршня в предыдущем пункте, найдем диаметр поршня пневмоцилиндра, которое будет определяться по выражению:

Сделаем допущение, которое состоит в том, что диаметр штока равен от 25% до 40% диаметра поршня, те:

С учетом того факта, что грузоподъемность проектируемого робота составляет всего 3кг, а данный модуль горизонтального перемещения есть самый верхний модуль, который отвечает только за перемещение объекта манипулирования, то для расчёта диаметр штока равен:.

Тогда диаметр поршня:

;Диаметр штока тогда равен:

Диаметр поршня, диаметр штока и диаметр условного прохода приводятся по ГОСТ 6540-68 к стандартному ряду размеров с округлением в большую сторону (если ≤5%, допустимо округление в меньшую сторону).

Исходя из значений, полученных при расчёте, выбираем по ГОСТ 15608-81 стандартный пневмоцилиндр заданного исполнения.

Таким образом, исходя из ряда стандартизированных значений для:

диаметра поршня: {8,10,12,16,20,25,32,40,50,63,80,100, 125,160,200,250,320,360,400}мм.

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Заказать курсовую

диаметра штока:

{4,6,8,10,12,16,25,32,40,50,63,80,90,10} мм.

диаметра условного прохода:  {1,3;1,5;2,5;3;4;5;7;13;14}мм.

По полученным данным выбираем стандартный пневмоцилинд 1311-040х0060 У4 ГОСТ 15608-81 [1],[2].

2. МОДУЛЬ ПОВОРОТА

2.1 Предварительный выбор параметров модуля подъема. Выбор конструктивно-компоновочной схемы

Проектирование модуля начинается с выбора его общей конструктивно-компоновочной схемы на основе известных схем, собранных в банке исходной для проектирования информации. В таком банке схемы группируются по следующим признакам: по назначению, по виду направляющих, по виду опор направляющих, по подвижности каретки, виду и расположению привода, по размещению упоровтормозных устройствдатчиков положения.[5]

Руководствуясь требованиям технического задания, выберем компоновочно-кинематическую схему модуля поворота робота с двумя пневмоцилиндрами и коромысловой передачей.

Рисунок 4 — Конструктивно-компоновочная схема модуля поворота

2.2 Описание конструктивного исполнения модуля поворота

К валу являющемуся осью поворота, винтами прикручивается площадка, к которой крепятся пневмоцилиндры и модуль подъема промышленного робота. Штоки пневмоцилиндров крепятся к площадке шпильками через бронзовую втулку, необходимую для уменьшения трения и продления срока службы.

Вал установлен в корпусе состоящем из стакана и крышки. В крышку так же устанавливается бронзовая втулка. К крышке крепится четырьмя винтами пневмодемпфер двустороннего действия. Крепление самой крышки к стакану так же осуществляется с помощью четырех винтов.

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Подробнее

В нижней части стакана есть выемка под шарикоподшипник, в который устанавливается вал. Крепление стакана к подставке осуществляется с помощью четырех винтов.

Пневмоцилиндры крепятся к стойке винтом. В проушину пневмоцилидра вставляется бронзовая втулка, т.к. при функционировании происходит отклонение в сторону поворота относительно точки крепления.

Для точного позиционирования модуля поворота предусмотрены регулировочные винты, установленные на нижней стороне площадки служащей для стыковки с модулем подъема. [3]

2.3 Составление схемы управления модулем поворота

1) Блок подготовки воздуха — служит для удаления из воздуха примесей и загрязнений, а так же насыщения воздуха маслом.

2) Дроссели — предназначены для регулирования расхода сжатого воздуха.

3) Обратный клапан — пропускает рабочее тело только в одну сторону, при движении рабочего тела с другой стороны к клапану, блокируется.

4) Регулятор давления — обеспечивает возможность настройки и стабилизации рабочего тела.

Рисунок 5 — Пневматическая схема модуля поворота

5) Пневмодемпфер — служит для плавной остановки рабочего органа

6) Пневмоцилиндры — используются в качестве приводов, как источник толкающего, тянущего или удерживающего усилия в различных механизмах, энергия рабочего тела преобразуется в возвратно-поступальное движение штока пневмоцилиндра в данном случае.

7) Выдвижной упор — обеспечивает позиционирование звена в той или иной заданной точке.

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Цена курсовой

8) Глушитель — снижает уровень шума, при опорожнении рабочего тела в атмосферу.

9) Пневмораспределитель — регулирует потоки рабочего тела в пневматических установках, обеспечивает пуск и установку рабочего тела в заданном направлении имеет возможность изменять направление движения рабочего тела.

2.4 Техническое описание пневматической схемы управления модуля поворота

Сжатый воздух из магистрали подается в блок подготовки воздуха далее по пневмолинии на схему.

Блок подготовки воздуха БПВ состоит из: вентиля В, который позволяет включить/отключить подачу воздуха из магистрали, фильтра влагоотделителя ФВ, который очищает воздух от влаги и грязи, регулятора давления РД, который обеспечивает возможность настройки и стабилизации давления воздуха, манометра М, для обеспечения визуального контроля давления и маслораспылителя МР, который обеспечивает распыление масла в воздух для уменьшения силы трения элементов пневмосхемы.

После этого сжатый воздух попадает в пневмолинию. Через пневмораспределитель 32 ПР1и параллельно включенные дроссель ДР1 и обратный клапан ОК1 сжатый воздух попадает в штоковую полость пневмоцилиндра ПЦ1 и поршневую полость пневмоцилиндра ПЦ2. Энергия воздуха переводит ПЦ1 в задвинутое состояние, а ПЦ2 в выдвинутое, при этом из поршневой полости пневмоцилиндра ПЦ1 и штоковой полости пневмоцилиндра ПЦ2 воздух стравливается с помощью Глушителя Г2 в атмосферу через дроссель ДР2 и пневмораспределитель ПР2. Осуществляется поворот модуля против часовой стрелки.

При включении обратного хода, сжатый воздух по пневмолинии попадает в штоковую полость пневмоцилиндра ПЦ2 и поршневую полость пневмоцилиндра ПЦ1 через пневмораспеределитель 32 ПР2 и параллельно включенные дроссель ДР2 и обратный клапан ОК2. Энергия воздуха переводит ПЦ1 в выдвинутое состояние, а ПЦ2 в задвинутое, при этом из штоковой полости пневмоцилиндра ПЦ1 и поршневой полости пневмоцилиндра ПЦ2 воздух стравливается с помощью Глушителя Г1 в атмосферу через дроссель ДР2 и пневмораспределитель ПР2. Осуществляется поворот модуля по часовой стрелке.

Позиционирование осуществляется с помощью регулируемых упоров ру1 и ру2. При движении по часовой стрелке регулируемый упор ру1 наталкивается на двусторонний пневмодемпфер ПД который осуществляет плавное торможение. При ударе воздух из правой полости пневмодемпфера ПД поступает в магистраль питания через дроссель ДР1, тем временем в левую полость пневмодемпфера ПД поступает воздух из магистрали питания через параллельно включенные обратный клапан ок3 и дроссель Др3.

При обратном ходе (против часовой стрелки) регулируемый упор ру2 наталкивается на пневмодемпфер ПД вызывая опорожнение в магистраль питания его левой полости через дроссель Др3 и заполнение его правой полости через параллельно включенные обратный клапан ок4 и дроссель Др4 из магистрали питания

Скорость перемещения поршня зависит от площади сечения дросселя. При этом скорость движения при повороте по часовой стрелке регулируется одним дросселем, а при повороте против часово — другим дросселем, таким образом обеспечивается независимая отдельная настройка при прямом и обратном ходе поршня.

2.5 Расчет параметров модуля поворота промышленного робота

2.5.1 Определение момента и силы сопротивления

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Подробнее

Плечо коромысловой передачи

Момент сопротивления привода М (Н×м) складывается из момента сопротивления от неуравновешенности масс Мн звеньев и объекта манипулирования и динамического момента Ми, возникающего в периоды разгона и торможения этих же звеньев и объекта манипулирования

Момент сопротивления от неуравновешенности масс определяется по выражению:

Величина динамического момента определяется по выражению:

Окончательно получим выражение момента сопротивления привода:

Для привода вращения звена относительно вертикальной оси, угол a остается неизменным и равным первоначальному углу установки звена.

В частном случае, при вращении вокруг вертикальной оси звена, расположенной в горизонтальной плоскости (a=0°), момент сопротивления привода равен:

Теперь расчитаем силу. Зная момент сопротивления привода и задавшись плечом коромысловой передачи, найдем силу привода:

т.к. у нас два пневмоцилиндра с противофазным подключением очевидно что

Ход поршня:

2.5.2 Определение мощности привода

Привод должен обладать достаточной мощностью, чтобы преодолеть сопротивление нагрузки и переместить ее за заданное время на заданную величину. Таким образом, мощность привода должна превосходить мощность потребляемой нагрузкой при совершении рабочего хода.

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Подробнее

Среднее значение мощности, потребляемой нагрузкой есть:

Где А- механическая работа, совершаемая при перемещении выходного звена привода;  — время движения поршня.

Совершаемая работа А складывается из работы по разгону перемещаемой массы и работы по определению сил сопротивления движению, т.е.

,где К- кинетическая энергия, сообщаемая перемещаемой массе;

— работа по преодолению нагружающей силы;  — работа по преодолению сил трения.

Кинетическая энергия есть

,где V- скорость поршня в конечный момент времени.

Для оценки значения скорости будем полагать, что в первом приближении скорость поршня нарастает равномерно за время движения поршня. Время движения поршня  не тождесвенно заданному времени срабатывания привода t.

В действительности

,где — время трогания, проходщее с момента включения двигателя до момента начала движения поршня. Обычно оно составляет (0,1…0,3)t.

Пусть [с]

Далее находим:

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Подробнее

[с]

Работа по определению сил нагрузки  есть

Полагая , находим

Найдем работу по преодолению сил трения Атр, полагают, что в рационально спроектированном приводе работа по преодолению сил трения не превышает 10% от суммарной работы, идущей на разгон приведенной массы и преодоление сил нагрузки, т.е можно считать, что

[Дж]

Следовательно,

Отсюда

Найденная мощность- это мощность на выходе привода. Для того, чтобы привод выдал на выходе такое значение мощности необходимо подать на его вход и пропустить через привод поток газа, несущий мощность, превышающую найденное значение N, с учетом КПД двигателя.

Найдем значение мощности, которое необходимо подать на вход пневмодвигателя. КПД пневмопривода составляет несколько процентов и лежит в пределах 5-10%.

Поэтому Nвх=(10…20)N, примем Nвх=20N, тогда

2.5.3 Определение параметров линии пневмопитания

Для пропускания через двигатель газового потока мощностью Nвх необходимо обеспечить достаточную площадь проходных сечений магистрали, через которую протекает воздух.

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Подробнее

Мощность газового потока, протекающего через отверстие площадью S

где К=(1.5-2)- коэфициент, зависящий от показателя адиабаты и режима течения газа.

Значит

Обычно минимально проходящее сечение реализуется в выходной магистрали, поэтому

Площадь канала наполнения Sвх делают на порядок больше, чем Sвых. для обеспечения надежного регулирования скорости выходного звена и, следовательно, времени срабатывания привода.

Поэтому пусть

,тогда .

2.5.4 Оценка движущей силы сопротивления

Площадь сечения S определяет величину движущего усилия . Движущее усилие обеспечивает преодоление суммарной силы сопротивления, складывающейся из силы сопротивления нагрузки и силы трения, а также обеспечивает разгон поршня (т.е преодоление сил инерции). Таким образом,

где а- ускорение поршня;

Величину  можно найти из уравнения , отсюда

2.5.5 Выбор площади сечения поршня

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Подробнее

Площадь поршня найдем из равенства

,Где

В процессе движения перепад давлений в полостях двигателя составляет (20..50)% от давления в питающей магистрали, т.е.

т.к.  получим

тогда

2.5.6 Определение конструктивных размеров

При конструировании привода по Sвх выбирают пневмораспределитель с соответствующим диаметром условного прохода:

По Sп рассчитывается диаметр поршня из следующего уравнения:

пусть  т.е.

Тогда

Из ряда стандартных значений параметров пневмоцилиндра выберем наиболее подходящие значения округляя в большую сторону (допускается округление в меньшую сторону если отличие менее 5%) :

Стандартные ряды значений:

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Подробнее

dшт= {4, 6, 8, 10, 12, 16, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 90, 100}

dп= {4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 90, 100, 125, 200, 320, 360, 400}

dу= {1,3; 1,5; 2,5; 3; 4; 5; 7; 13; 14}

; [1]

3. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ

Гильзы пневмоцилиндров изготавливаем из анодируемого алюминия. Анодирование используется для улучшения алюминия. Оно позволяет сделать алюминий более инертным, защищает от коррозии, а также делает его более устойчивым к механическим повреждениям.

Штоки, направляющую модуля подъема и вал модуля поворота изготавливаем из нержавеющей стали. В данном случае Ст40Х. Применяем термообработку — нормализацию НВ300. Нормализация улучшает механические свойства метала, в частности увеличивается допускаемое напряжение изгиба, а вместе с тем прочность.

Крышки пневмоцилиндров изготавливаем из оловянной бронзы БрОС10Ф1. Данный материал обеспечит скольжение при взаимодействие штока и крышки, так как обладает антифрикционными свойствами. Это значительно понизит коэффициент трения. Обработкой данного сплава является гомогенизация. Гомогенизация повышает однородность сплавов.

Уплотнительные кольца — пербунан.

Поршни изготавливаем изготавливаем из алюминия АЛ3. Сплав легирован медью, что отличает сплав отличной способностью к любой механической обработке. Уплотнительное кольцо поршня — самосмазывающийся полиуретан.

Все крепления выполняем из Ст40. Термообработка — нормализация НВ250. [5]

4. УНИФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Подробнее

Для удобства соединения модулей робота стыковочные поверхности должны быть обязательно унифицированы, т.е иметь одинаковую форму, тип крепления и одинаковые присоединительные размеры.

В проектируемом роботе модуль подъёма должен стыковываться к модулю поворота. В результате этого потребуется определить одинаковую для обоих модулей присоединительную поверхность и реализовать её на модуле поворота.

Ниже приведены стыковочные поверхности модулей поворота и подъема промышленного робота, соединяемые между собой четырьмя винтами. Присоединительные размеры вала, пневмоцилиндров и упоров приведены на деталировке.

Рисунок 6 — Присоединительная площадка модуля поворота

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, спроектированы и разработаны модули поворота и подъёма.

Была выбрана конструктивно-компоновочная схема модуля, разработаны конструкции модулей, составлены их схемы управления, описаны принципы работы. Также проведён выбор и расчёт приводов, а именно: силовой расчёт, расчёт сил сопротивления, выбор мощности привода, определение параметров линии пневмопитания, определение конструктивных размеров. Была проведена стыковка модуля подъема с модулем поворота промышленного робота.

Разработанные модули соответствуют требованиям данного технического задания.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 15.608-81. Пневмоцилиндры поршневые. Технические условия [Текст], введ.01.01.83. — Издательство стандартов, 1981.

2. ГОСТ 15150-69. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды (с Изменениями N 1, 2, 3, 4, 5) [Текст], введ. 01.01.1971. Издательство стандартов, 1971 г.

3. Герн, Е. В. Пневматические устройства и системы в машиностроении [Текст]: справочник/ Е.В. Герн, А.И. Кудрявцев, О.В. Ложкин и др. Машиностроение. 1981. — 408с.

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Заказать курсовую

4. Дунаев, П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин [Текст]: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. — 11-е изд., стер. — М.: Издательский центр «Академия», 2011. — 496 с.

5. Левятов, Д. С. Расчеты и конструирование деталей машин [Текст]: 4 изд./ Д. С. Левятов, Г. Б. Соскин. — Высшая школа, 2012. — 280 с.

6. Мозжечков, В.А. Пневматические элементы и приводы роботов [Текст]: Учебное пособие / В. А. Мозжечков. — Тула: ТулПИ. 1989. — 92 с.

7. Основы проектирования деталей и узлов машин [Текст]: учеб. пособие. Тула. Изд-во ТулГУ, 2013. 408с.: ил. 189, Библиогр.: 44 назв.

8. Компановка модулей. [Электронный ресурс]. URL: http://studopedia.ru/8_73452_vibor-komponovochnih-shem-manipulyatorov.html (дата обращения 17.05.2017).

9. Направляющие качения и скольжения. [Электронный ресурс]. URL: http://studopedia.ru/5_80621_napravlyayushchie-kacheniyaskoljeniya.html .

10. Калькулятор металла. [Электронный ресурс].URL: http://metallicheckiy-portal.ru/calculator/calculator_metalla (дата обращения 22.05.2017).

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Поставьте оценку первым.

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

1151

Закажите такую же работу

Не отобразилась форма расчета стоимости? Переходи по ссылке

Не отобразилась форма расчета стоимости? Переходи по ссылке