ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 5

1. Силовой анализ манипуляционных механизмов 6

1.1. Задачи силового анализа ММ 6

1.2. Силы инерции и их моменты 7

1.3. Mеханические характеристики двигателей 15

1.4. Приведение сил и моментов сил к главному

вектору и главному моменту 17

1.5. Кинетостатический метод расчета ММ 19

1.6. Алгоритм определения обобщенных сил 23

1.7. Статическая жесткость и податливость ММ 24

2. Приведенные характеристики механизмов 27

2.1. Кинетическая энергия звена и механизма 27

2.2. Приведенные массы и моменты инерции звеньев 31

2.3. Приведенные силы и моменты сил 36

3. Динамический анализ манипуляционных механизмов 40

3.1. История методов динамики ММ 40

3.2. Задачи и цели динамики ММ 42

3.3. Кинетостатический метод составления

дифференциальных уравнений динамики 43

3.4. Построение уравнений динамики ММ на

основе принципа возможных перемещений 48

3.5. Описание динамики ММ на основе

уравнений Лагранжа II рода 55

3.4 Постановка задачи динамики ММ на основе

принципа наименьшего принуждения Гаусса 62

3.7. Сравнение методов динамического анализа ММ 67

3.8. Интегрирование уравнений динамики ММ 68

3.9. Влияние относительного вращения роторов

приводных двигателей на динамику ММ 70

4. Захватные устройства 78

4.1. Требования к захватным устройствам 78

4.2. Классификация ЗУ 79

4.3. Конструкции механических ЗУ 82

4.4. Вакуумные и электромагнитные ЗУ 86

4.5. ЗУ с эластичными камерами 89

4.6. Проектирование ЗУ 91

Список литературы 96

Введение

Предлагаемое учебное пособие включает материал по статике и динамике манипуляционных механизмов, относящийся к разделу «Манипуляционные механизмы» курса «Проектирование роботов и РТС». Основная часть этого материала основана на идеях и подходах, принятых в [5], где они изложены в кратком справочном виде, практически не доступном для студентов. Другие подходы к построению основных соотношений, приводят к трудно алгоритмизируемым соотношениям, использование которых при решении практических задач приводит к ошибкам либо на стадии аналитического решения задачи, либо при программировании вычислений на ЭВМ.

При работе над пособием студент обязан сначала хорошо освоить аппарат теории матриц и символику обозначений, принятую при изложении материала, а также материал учебного пособия [7].

В пособии рисунки нумеруются так, что первая цифра номера рисунка совпадает с номером раздела, к которому относится рисунок. Например, рис. 3.5 указывает на пятый рисунок из третьего раздела.

Формулы нумеруются так, что первая цифра номера рисунка совпадает с номером подраздела, к которому относится формула. Ссылки на эту формулу могут выглядеть различно в зависимости от места, из которого производится ссылка. Например, формула 5 указывает на пятую формулу из текущего подраздела, формула (2.5) указывает на пятую формулу из второго подраздела, формула (3.2.5) указывает на пятую формулу из второго подраздела третьего раздела.

1. Силовой анализ манипуляционных механизмов

1.1. Задачи силового анализа мм

На звенья ММ и их элементы действуют силы и моменты различной природы, обусловленные полем сил тяжести, трением, движением звеньев и сопротивлением ему окружающей среды, выполняемыми производственными операциями, приводными устройствами и другими причинами. Далее силы и моменты, действующие на звенья и приводные устройства манипулятора, называются нагрузками.

Обобщенные кинематические характеристики ММ включают в себя обобщенные координаты [7]

={q₀ , q₁ , …q_n}^T,

обобщенные скорости

={ , , … }^T

и обобщенные ускорения его звеньев

={ , , … }.

В силовом анализе ММ решаются следующие задачи:

1. Определение нагрузок на звенья, если они не заданы;

2. Определение реакций в кинематических парах и нагрузок на приводные устройства, при которых звенья ММ совершают заданные движения.

При решении задач силового анализа кинематические характеристики, а также обобщенные характеристики ММ, считаются известными и используется принцип Даламбера: произвольно движущееся звено механизма можно считать находящимся в равновесии и описывать это равновесие уравнениями статики, если к действующим на звено нагрузкам добавить инерционные нагрузки.

Уравнения равновесия звена, записанные с учетом инерционных нагрузок, называются уравнениями кинетостатики.

Силовой анализ ММ имеет очень важное значение, т.к. дает информацию для расчетов прочности звеньев и их элементов, долговечности подвижных соединений, расчетов затрат энергии на функционирование механизма, деформаций звеньев и точности позиционирования схвата.