12
Projektowali :
Jarosław Łatka
1. Temat projektu:
Celem niniejszego projektu jest zaprojektowanie efektora końcowego do współpracy z robotem IRP-6 , według schematu przedstawionego poniżej :
Rys. 1. Schemat kinematyczny efektora
Zadaniem efektora jest przemieszczanie przedmiotów żeliwnych o ciężarze Q = 20 [ N ] , na drodze S = 0,6 [ m ] , w czasie t = 1,5 [ s ] , w tym czasie rozruch i wyhamowanie powinno wynosić t1= t2 = 0,05 t .
Wymuszenie ruchu odbywa się poprzez moment obrotowy M. na nagwintowanym wale , gdzie następuje zamiana momentu obrotowego na ruch postępowy poprzez siłę Po przyłożoną do poruszającej się wzdłuż wału nakrętki .
Wał posiada tylko jeden stopień swobody co zostało pokazane na rysunku .
2. Dane i założenia:
Ciężar Q = 20 [ N ]
Droga S = 0,6 [ m ]
Czas t = 1,5 [ s ]
Materiał : walec żeliwny o średnicy Æ 100 [ mm ]
Zakładam , że walec będzie drążony , a grubość ścianek będzie wynosić 10 [ mm ]
Zakładam również , że obiekt będzie chwytany w jednej pozycji i orientacji początkowej .
3. Obliczam masę i wysokość obiektu:
[ kg ]
[ mm ]
4. Obliczam siłę nacisku potrzebną do podniesienia obiektu:
Masa m = 2 [ kg ]
Zakładam współczynnik tarcia: m = 0,2 .
Przyspieszenie: [ m/s2 ].
2T > Q + B,
, , ,
,
[ N ].
Zakładam : F = 80 [ N ].
5. Obliczam reakcje i siły występujące w węzłach:
Reakcje w poszczególnych węzłach chwytaka zostały obliczone , gdy chwytak ( efektor) jest w stanie zamkniętym , a siła ściskająca obiekt wynosi F = 80 [ N ] .
Z warunku równowagi sił w kierunku x i y oraz momentów względem punktu A mamy następujący układ równań :
S FX = 0 - RY + PX = 0
S FY = 0 - RY + PX + FS – F = 0
S MA = 0
Gdzie : ,
PX = P×sina , PY = P×cosa .
Po rozwiązaniu układu równań otrzymujemy :
RX = P×sina ,
RY = PY+FS –F ,
.
Zakładam następujące wymiary efektora :
· a = 75 [ mm ]
· b = 30 [ mm ]
· c = 80 [ mm ]
· d = 15 [ mm ]
· a = 20,55 ° = 21 °
· RX = 87,8 [ N ] = 88 [ N ]
· RY = 168,7 [ N ] = 169 [ N ]
· P = 245 [ N ]
· PX = RX = 88 [ N ]
· PY = 229 [ N ]
Wyznaczam siłę wymuszającą ruch nakrętki Po :
Z powyższego rysunku określamy wartość siły Po :
· PO = 2 × PX = 175,5 [ N ]
6. Obliczam wytrzymałość oraz dobieram przekrój cięgna – ramienia BC :
· Zakładam , że cięgno ma przekrój kwadratowy , wydrążony w środku o wymiarach 20 ´ 10 [ mm ] i grubości ścianek 2 [ mm ].
· Sprawdzam strzałkę ugięcia ramienia BC :
Dane :
Siła P = 245 [ N ]
Długość l = 85 [ mm ]
Moduł Younga E = 2,1 ´ 105 [ MPa ]
Obliczam poosiowy wskaźnik Jo:
[ mm ].
Sprawdzam strzałkę ugięcia ¦:
Stąd: ¦ = 0,049 [ mm ] < 0,05 [ mm ] - warunek jest spełniony.
· Sprawdzam wytrzymałość cięgna z warunku na zginanie :
Maksymalny moment zginający:
Mgmax= P × l .
Osiowy wskaźnik przekroju na zginanie:
[ mm2 ].
Zakładam materiał cięgna St3S, dla którego kgj = 75 Mpa.
Stąd: sg = 45 MPa < 75 MPa - warunek jest spełniony.
7. Obliczam wytrzymałość oraz dobieram przekrój cięgna – ramienia ABD :
· Zakładam , że cięgno ma przekrój kwadratowy , wydrążony w środku o wymiarach 20 ´ 10 [ mm ] i grubości ścianek 2 [ mm ] .
· Sprawdzam strzałkę ugięcia ramienia AB :
Dane:
Długość l = 75 [ mm ]
[ mm ],
Stąd: ¦ = 0,035 [ mm ] < 0,05 [ mm ] - warunek jest spełniony.
· Wyznaczam strzałkę ugięcia ramienia BD :
Siła F = 80 [ N ]
[ mm ] ,
Stąd: ¦= 0,012 [ mm ] < 0,05 [ mm ] - warunek jest spełniony.
· Sprawdzam wytrzymałość cięgna z warunku na zginanie:
Zakładam materiał cięgna St3S , dla którego kgj = 75 [ MPa ].
a = 0,075 [ m ] , d = 0,020 [ m ] ,
RY = 169 [ N ] , F = 80 [ N ] , FS = 20 [ N ] , PY = 229 [ N ] , P = 245 [ N ].
1) TA = -RY = -169 [ N ] ,
MA = -RY×a = -12,7 [ Nm ].
2) TB = -RY + PY = 60 [ N ] ,
MB = -RY×(a +d) + PY×d = -11,5 [ Nm ].
3) TC = -RY + PY + FS = 80 [ N ] ,
MC = -RY×2×a + PY×a + FS×( a – d ) = 0 [ Nm ].
· Sprawdzam wytrzymałość cięgna z warunku na zginanie , dla najbardziej
obciążonego punktu :
Mgmax = 12,7 [ Nm ]
[ mm2 ] ,
Sprawdzenie warunku:
Stąd: s...
amigo47