РОБОТОТЕХНИКА И МЕХАТРОНИКА
Лабораторная работа
№ 4 |
Цель работы Ознакомиться с методикой автоматизированного силового расчёта манипулятора ПР метом кинето-статики. Основные теоретические сведения Силовой расчёт манипулятора
заключается в определении сил и моментов сил возникающих в сочленениях манипулятора
при его движении. Параметры движения – законы изменения обобщённых координат q, скоростей Силы инерции каждого I-го
звена могут быть приведены к его центру масс
где: Момент
сил инерции
где: Для выполнения кинето - статического расчёта требуется знать массы звеньев, моменты инерции относительно осей СК звеньев (модулей) и координаты центров масс модулей. Также должны быть известны законы
изменения абсолютных линейных ускорений и угловых скоростей и ускорений
центров масс каждого звена в виде массивов дискретных значений Используя принцип кинетостатики (рассмотрения движения в состоянии статического равновесия под действием активных сил и добавленных сил инерции) размыкают кинематическую цепь ПР поочерёдно в каждой n-той кинематической паре и составляют для свободной части уравнения Даламбера. В проекциях эти уравнения представляет собой следующую систему:
где:
При решении системы 3 для конкретной поступательной или
вращательной пары, необходимо одну из реакций Значения активных
моментов, действующих на звено
Руководство по выполнению работы Силовой расчёт выполняется по программе, представленной в документе КП4. Для выполнения расчёта необходимо отредактировать этот документ, изменив исходные данные и формулы в соответствие с заданием на лабораторные (заданием на курсовой проект) Исходными данными для расчёта являются: - Законы изменения абсолютных скоростей и ускорений i-го звена vI(q,qq,qqq) и аI(q,qq,qqq), определённые в документах КП2, КП3; - Радиус-векторы центров масс звеньев и центра ЗУ, определённые в КП3; - Масса объекта манипулирования, определенная в задании к КП; - Массы и моменты инерции звеньев манипулятора, которые необходимо рассчитать исходя из конструкции модулей степеней подвижности, или определить ориентировочно (4, 5) масса модуля определяется ориентировочно через коэффициент kI
момент инерции модуля считается ориентировочно по формуле для стержня
где l – длина модуля, mI – масса модуля. Документ КП4 включает: 1. Расчёт сил, действующие на каждое сочленение (линейные реакции) (1); 1.1 Расчёт главного вектора сил инерции, действующий на каждое звено и на объект манипулирования вместе с захватным устройством; 1.2 Расчёт вектора активных сил (сил веса) действующих на каждое звено и на объект манипулирования вместе с захватным устройством; 1.3 Для I-го звена расчёт суммы сил инерции и веса, действующих на звено и на ВСЕ звенья, находящиеся в кинематической цепи, после I-го звена; 1.4 Расчёт проекций вектора сил на оси I-той СК; 2.Расчёт моментов сил, действующих на каждое сочленение манипулятора и определение моментных реакций для э каждого I-го звена (3); 2.1 Расчёт главного момента инерции в проекции на оси I-той СК; 2.1.1Рассчёт проекции абсолютной угловой скорости и ускорения на оси I-той СК; 2.1.2 Расчёт главного момента инерции I-го звена (2): 2.2 Расчёт моментов от сил инерции и веса, действующих на все звенья от I-го до n-го (в глобальной СК); 2.2.1 Расчёт радиус-векторов центров масс и центров шарниров; 2.2.2 Расчёт плеча действия каждого вектора, относительно центра I-го шарнира (в глобальной СК); 2.2.3 Расчёт моментов 2.3 Расчёт проекций моментов от сил инерции и веса на оси I-той СК 2.4 Расчёт моментов-реакций , как суммы моментов, полученных в п.2.1 и 2.3 После выполнения расчётов сил и моментов сил в сочленениях манипулятора при движении его по траектории, необходимо: - Проанализировать графики усилий и объяснить их особенности их формы; - Определить максимальные значения сил (моментов) для каждого звена по каждой оси. Выделить усилия приводов, определить усилия действующие на опорные узлы. Содержание отчёта по лабораторной работе 1. Цель работы; 2. Эскиз структурной кинематической схемы ПР с указанием обозначений центров масс, усилий действующих на каждый узел; 3. Исходные данные для расчёта (массы и моменты инерции) звеньев; 4. Основные расчётные зависимости; 5. Графики сил и моментов с указанием точек максимума; 6. Значения максимального усилия привода и максимальных усилий, действующих на опорный узел каждого звена; 7. Выводы по работе. Литература Механика промышленных роботов: кн.1: Учеб. Пособие для втузов: В 3 кн./ п ред. К.В. Фролова, Е.И. Воробьёва. Кн.1-М.: Высш.шк., 1989. |