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.

5. Значение частоты ШИМ силового преобразователя, при котором обеспечивается функционирование привода, должно быть выбрано минимально возможным из рада значений 2, 4, 8, 16 и 20 кГц.

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 №9:

Таблица №1. Параметры манипуляционного механизма

Параметр	условное обозначение	значение
Длина "плечевого" звена манипуляционного механизма, м	L1	0,6
Расстояние от оси поворота "локтевого" звена до центра масс рабочего органа с объектом манипулирования, м	L2	0,5
Диапазон изменения перемещений "плечевого" звена манипуляционного механизма, град	q1	-45 … +120
Диапазон изменения перемещений " локтевого" звена манипуляционного механизма, град	q2	-90 … +90
Масса "плечевого" звена, кг	m1	12
Масса "локтевого" звена, кг	m2	8
Масса рабочего органа, кг	mро	2
Масса объекта манипулирования, кг	mо	-

Таблица №2. Основные требования к исполнительной системе робота

Параметр	условное обозначение	значение
Допустимая статическая погрешность рабочего органа, мм	Δст	0,1
Допустимая динамическая погрешность рабочего органа, мм	Δдин	0,1
Максимальная скорость рабочего движения, м/с	Vp.max	0,2
Максимальное ускорение рабочего движения, м/с2	ap.max	0,05
Максимальная скорость РО при «переброске», м/с	Vmax	0,5
Длительность разгона до максимальной скорости, с	tраз	0,2
Перерегулирование при малом ступенчатом воздействии, %	σ	20
Относительная длительность “переброски” в рабочем цикле, с	tпер отн	0,25

Разработал: студент гр. М-8-7 ___________Гребенкин А.В.

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:

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 – 32 компании Harmonic drive gearing. Коэффициент полезного действия этого редуктора равен η = 0,83.

Вычисляем максимальный момент нагрузки:

1.1.3. Оценка мощности двигателя второго звена

Максимальная мощность привода определяется по формуле:

Требуемая мощность двигателя

1.1.4. Выбор двигателя привода второго звена

Выбираем двигатель GNM – 4150А фирмы Engel ElectroMotoren.

Технические характеристики:

• Номинальная мощность Р_н = 100 Вт

• Номинальный момент М_н = 0,318 Нм

• Номинальная частота вращения n_н = 3000 об/мин

• Номинальное напряжение U_ян = 24 В

• Номинальный ток I_ян = 5,5 А

• Момент инерции ротора J_дв = 0,0938∙10^-3 кгм²

• Сопротивление якоря R_я = 049 Ом

• Электромагнитная постоянная времени Т_е = 0,0016 с

• Масса m = 2,45 кг

1.1.5. Определение требуемого передаточного отношения и марки редуктора

Вычисление оптимального значения передаточного числа редуктора:

Выбираем редуктор HDUR-32-260-2G-R-SP, у которого передаточное отношение i_p1 = 260, максимальный эквивалентный зазор σ = 1,45∙10^-4 рад, жёсткость c = 2,8∙10⁴ Нм/рад и масса m = 1,7 кг.

1.1.6. Проверка правильности выбора двигателя и редуктора

Проверка двигателя по моменту и по частоте вращения:

Так как максимально требуемый момент, и максимально требуемая частота вращения меньше номинальных значений, то двигатель обеспечит нужные режимы работы.

Тепловой расчёт проводить не требуется, так как номинальный момент двигателя превышает требуемый момент, поэтому двигатель не перегреется.

1.2. Выбор двигателя и редуктора привода первого звена

1.2.1. Кинематический анализ манипуляционного механизма

Рассмотрим манипуляционный механизм, когда рабочий орган двигается вдоль оси х (Рис.2.)

Рис.2. Схема механизма.

Определим скорости и ускорения первого звена в режиме переброски.

; ;

где R- кратчайшее положение от центра системы координат до центра схвата. По теореме косинусов:

;

Изменяя q₂ от -90 до +90, вычислим скорости и ускорения первого звена и занесём полученные данные в табл. 1.

Таблица №3.

q2 , 	-90	-60	-30	0	30	60	90
R , м	0,781	0,954	1,063	1,1	1,063	0,954	0,781
	0,641	0,524	0,471	0,455	0,471	0,524	0,641
	3,201	2,621	2,352	2,273	2,352	2,621	3,201

Из таблицы видно что

Определим максимальные скорость и ускорение рабочего движения первого звена: