Файл: Минобрнауки россии федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет военмех.docx

Расчёт волнового редуктора

Тип волнового механизма – h-F-C, .

Минимальный внутренний диаметр гибкого колеса:

(100)

где – зазор (3…10 мм)

Минимальный допустимый диаметр гибкого колеса, исходя из габаритных ограничений:

(101)

где – толщина стенки гибкого колеса под зубьями

Минимально допустимый диаметр гибкого колеса, исходя из прочностных ограничений:

(102)

Принимаем , так как :

; (103)

где - предварительное число зубьев зубчатого колеса

(104)

По ГОСТ 9563–60 из второго ряда выбираем

При имеем:

Проектный диаметр гибкого шарикоподшипника генератора:

(105)

Наружный диаметр гибкого шарикоподшипника выбираем по условию

(106)

Из требований собираемости редуктора выбираем подшипник 818 согласно ГОСТ 23179–78.

Внутренний диаметр 90 мм, внешний – 120 мм.

Число зубьев гибкого колеса:

(107)

Округляем до ближайшего меньшего целого четного числа - 318

Число зубьев жесткого колеса:

(108)

Где j– число волн деформации, равное 2

Передаточное отношение волнового механизма:

(109)

---

(110)

Передаточное отношение в пределах допустимой погрешности.

Момент, нагружающий генератор механизма:

(111)

Где – КПД волнового механизма

Частота вращения генератора:

(112)

- предельная частота:

где – частота вращения генератора волн, – частота вращения гибкого подшипника:

(113)

Коэффициент смещения исходного контура:

- для гибкого колеса

(114)

-для жесткого колеса

(115)

Где

– коэффициент смещения исходного контура для гибкого колеса;

- коэффициент радиальной деформации гибкого колеса (1…1,2 с шагом 0,05);

Делительные диаметры:

- для гибкого колеса:



-для жесткого колеса:



Диаметры окружности вершин:

- для гибкого колеса:

(116)

- коэффициент, характеризующий глубину захода зубьев колеса

-для жесткого колеса:

(117)

Диаметры окружности впадин:

- для гибкого колеса:

(118)

-для жесткого колеса:

(119)

где – высота зуба жесткого колеса:

Толщина стенки гибкого зубчатого колеса:

(120)

Ширина зубчатого венца:

---

- для гибкого колеса:

(121)

-для жесткого колеса:

(122)

Длина стакана гибкого колеса:

(123)

Ширина пояска гибкого колеса:

(124)

Толщина стакана гибкого колеса:

(125)

Толщина обода жёсткого колеса:

(126)
КПД волновой передачи

КПД волновой передачи определяется по формуле:

(127)

где с – поправочный коэффициент, учитывающий деформации зубьев,

с =(1,02…1,05);

–коэффициент потерь, учитывающий потери на трение:

(128)

-радиус основной окружности жесткого колеса;

(129)



(130)

Где:

f – коэффициент трения скольжения в зубчатом зацеплении;

- коэффициент трения качения шаров в гибком подшипнике (0,007–0,01);

– диаметр беговой дорожки внешнего кольца гибкого подшипника;

(131)

– угол профиля зуба гибкого колеса;

(132)

(133)

(134)

– частота вращения генератора;

Условный модуль зацепления:

---

(135)

Таблица 9 – параметры волнового редуктора

Параметры модуля	Значение
КПД редуктора	0,8913
Передаточное отношение волновой передачи	160
Число зубьев жесткого колеса	320
Число зубьев гибкого колеса	318
Диаметр впадин гибкого колеса	91,8008 мм
Диаметр вершин гибкого колеса	92,7248 мм
Модуль передачи	0,28
Диаметр делительной окружности жесткого колеса	89,04 мм
Диаметр делительной окружности гибкого колеса	89,6 мм
Ширина зубчатого венца гибкого колеса	17,808 мм
Ширина зубчатого венца жесткого колеса	14,808 мм
Коэффициент трения скольжения в зубчатом зацеплении	0,0895
Поправочный коэффициент, учитывающий деформации	1,02
Коэффициент трения качения шаров в гибком подшипнике	0,008

4. 1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

---

Проверка рассчитанного механического преобразователя

Суммарное передаточное отношение:

(136)

Суммарный КПД:

(137)

Проверка по моменту:

(138)

Видно, что расчётный статический момент существенно меньше номинального, что обеспечивает устойчивость двигателя к возможным перегрузкам.

Проверку по скорости выполним, используя значение абсолютной погрешности скорости:

(139)

(140)

Рассчитанный механический преобразователь удовлетворяет обоим критериям.

3. Заключение

В ходе работы была сформирована кинематическая схема исполнительного органа робототехнического комплекса, на ее основе рассчитаны параметры Денавита-Хартенберга.

Успешно решены прямая и обратная задачи кинематики. Также найдена матрица Якоби и вычислен якобиан в заданном положении, сформирована траектория движения манипулятора, получены графики обобщенных координат, их скоростей и ускорений при перемещении манипулятора. Вычислены ошибки приводов модулей манипулятора.

Произведен проектировочный прочностной расчёт манипулятора. Для пятого мехатронного модуля осуществлен подбор двигателя и управляющей аппаратуры, рассчитан редуктор.

Все поставленные задачи успешно решены.

Список использованных источников

1. 
   Космическая робототехника. Современное состояние, перспективные задачи, тенденции развития. Аналитический обзор. Наука и Образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана, П. П. Белоножко. – текст: электронный // Научная электронная библиотека ELibrary.ru [сайт] – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28352793 (дата обращения: 16.02.2023)
   
2. 
   Сравнительный анализ динамики одностепенных манипуляторов на подвижном и шарнирно закрепленном основании. Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, Москва, П.П. Белоножко. – текст: электронный // Научная электронная библиотека ELibrary.ru [сайт] – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32739125 (дата обращения: 16.02.2023)
   
3. 
   Космическая робототехника: Опыт и перспективы развития. Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана, П. П. Белоножко. – текст: электронный // Научная электронная библиотека ELibrary.ru [сайт] – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32817288 (дата обращения: 16.02.2023)
   
4. 
   Космическая робототехника для монтажа и сервиса: потенциальные задачи, концепции перспективных систем. Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана, П. П. Белоножко. – текст: электронный // Научная электронная библиотека ELibrary.ru [сайт] – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=38240661 (дата обращения: 16.02.2023)
   
5. 
   ГОСТ Р 60.0.0.1-2016. Роботы и роботехнические устройства. Общие положения. – текст: электронный // Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов [сайт] – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200140202 (дата обращения: 10.02.2023)
   
6. 
   ГОСТ Р 60.0.0.2-2016. Роботы и робототехнические устройства. Классификация. – текст: электронный // Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов [сайт] – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200142401 (дата обращения: 12.02.2023) Корендясев А.И. Теоретические основы робототехники. В 2 кн. / А.И. Корендясев, Б.Л. Саламандра, Л.И. Тывес. – текст: электронный // Библиотека машиностроителя [сайт] – URL: https://lib-bkm.ru/14493 (дата обращения: 03.03.2023)
   
7. 
   Шахинпур М. Курс робототехники Пер. с англ. – М.: Мир, 1990. 527 с. – текст: электронный // Библиотека машиностроителя [сайт] – URL: https://lib-bkm.ru/14227 (дата обращения: 14.03.2023)
   
8. 
   Робототехника, Фу К., Гонсалес Р., Ли К. Москва «МИР», 1969 г. – 524 стр. – текст: непосредственный.
   
9. 
   Наместников С.М. /Основы программирования в Matlab. Сборник лекций: УлГТУ, Ульяновск. – 2011 – 39 стр. – текст: непосредственный.
   
10. 
    Борисов О.И., Громов В.С., Пыркин А.А., Методы управления робототехническими приложениями. Учебное пособие. — СПб.: Университет ИТМО, 2016. — 108 с. – текст: непосредственный.
    
11. 
    Конструирование мехатронных модулей: Методические указания по курсовому проектированию / Сост.: Е.И. Агеев, А.З. Копылов, В.Ю. Лавров, В.И. Осипов; Балт. гос. техн. ун-т. СПб. 2001. 26 с. – текст: непосредственный.
    
12. 
    ГОСТ 6636-69. Основные нормы взаимозаменяемости. Нормальные линейные размеры. – текст: электронный // Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов [сайт] – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200004377 (дата обращения: 12.02.2023)
    
13. 
    ГОСТ 9563-60 Основные нормы взаимозаменяемости. Колеса зубчатые. Модули. – текст: электронный // Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов [сайт] – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200012491 (дата обращения: 12.02.2023)
    
14. 
    ГОСТ 831-75 Подшипники шариковые радиально-упорные однорядные. Типы и основные размеры. – текст: электронный // Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов [сайт] – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200012724 (дата обращения: 12.02.2023)
    

---