Tính toán động học cho robot đo Ash-45

cuèn phÇn c¶m so víi phÇn øng ta cã nh÷ng lo¹i ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kh¸c nhau: §éng c¬ kÝch tõ song song. §éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp. §éng c¬ kÝch tõ hçn hîp. C¸c ®¹i l­îng chñ yÕu x¸c ®Þnh sù lµm viÖc cña ®éng c¬ mét chiÒu lµ: U - §iÖn ¸p cung cÊp cña phÇn øng. I - C­¬ng ®é dßng ®iÖn trong phÇn øng. r - §iÖn trë trong phÇn øng. - Tõ th«ng trong khe hë. E - Søc ph¶n ®iÖn ®éng phÇn øng. C¸c quan hÖ c¬ b¶n khi lµm viÖc lµ: E = U – rI = kn (1) k phô thuéc vµo ®Æc tÝnh cña d©y cuèn vµ sè thanh dÉn t¸c dông cña phÇn øng. Tõ (1) ta cã c¸c nhËn xÐt sau: +Khëi ®éng E b¨ng 0 khi më m¸y, chØ cã ®iÖn trë phÇn øng r rÊt nhá h¹n chÕ dßng ®iÖn. V× thÕ cÇn ph¶n cÇn ph¶i cã biÕn trë më m¸y ®Ó duy tr× I ë gi¸ trÞ thÝch hîp. +Sè vßng quay: VËy ®iÒu chØnh tèc ®é cã thÓ tiÕn hµnh b»ng c¸ch t¸c ®éng vµo ®iÖn ¸p U hoÆc t¸c ®éng vµo tõ th«ng . +Momen ®éng C x¸c ®Þnh tõ ph­¬ng tr×nh c©n b»ng c«ng suÊt: EI = 2nC §iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu: VÒ ph­¬ng diÖn ®iÒu chØnh tèc ®é th× ®éng c¬ ®iªn mét chiÒu cã nhiÒu ­u viÖt h¬n h¼n c¸c ®éng c¬ kh¸c. Kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh tèc ®é dÔ dµng trong d¶i réng vµ cã cÊu tróc m¹ch lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n. Nh­ ®· nãi trªn, cã hai ph­¬ng ph¸p c¬ b¶n ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu: - T¸c ®éng lªn tõ th«ng th«ng qua viÖc ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p dßng kÝch tõ. - §iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng. Khi ®iÒu chØnh tèc ®é 0 ®Õn tèc ®é ®Þnh møc b»ng c¸ch d÷ tõ th«ng kh«ng ®æi vµ t¸c ®éng vµo ®iÖn ¸p phÇn øng U th× momen sÏ kh«ng ®æi, cßn c«ng suÊt t¨ng theo tèc ®é. Khi ®iÒu chØnh tèc ®é tõ 0 ®Õn tèc ®é ®Þnh møc b»ng c¸ch t¸c ®éng lªn tõ th«ng vµ gi÷ ®iÖn ¸p phÇn øng kh«ng ®æi th× c«ng suÊt kh«ng ®æi, cßn momen gi¶m theo tèc ®é. Khi tõ th«ng tiÕn vÒ kh«ng th× tèc ®é tiÕn tíi v« cïng. V× vËy khi kh«ng t¶i , ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp cã cã tèc ®é qu¸ lín, c¸c lo¹i ®éng c¬ kÝch tõ song song hoÆc hçn hîp ®Ó qu¸ tèc ®é nÕu c¾t m¹ch kÝch tõ cña nã. §¶o chiÒu quay: ChiÒu quay cña phÇn øng phô thuéc vµo chiÒu dßng ®iÖn trong d©y cuèn phÇn øng vµ chiÒu cña tõ tr­êng. §Ó ®æi chiÒu quay cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cÇn ®æi hoÆc chiÒu cña tõ th«ng hoÆc dßng ®iÖn phÇn øng. II.3.TÝnh to¸n hép gi¶m tèc cho khíp 1. Trong kÕt cÊu cña robot cã 6 hép gi¶m tèc viÖc tÝnh to¸n rÊt dµI do vËy em chän hép gi¶m tèc cho khíp 1 vµ 2 ®Ó tÝnh . §ã lµ hai khíp quan träng cÇn ®é chÝnh x¸c cao nhÊt. II.3.1Chän ®éng c¬ vµ hép gi¶m tèc: II.3.1.1.Chän ®éng c¬: +VËn tèc cña trôc lµ 5 gi©y quay mét vßng hay n=12 vßng/phót ®æi ra vËn tèc dµi : v = 0,05 m/s +Khèi l­îng t¶i: P = 13 kg Þ Lùc t¶i : Ft = 13.10 = 130 (N) +C«ng suÊt trªn trôc ®éng c¬: Pct = = Trong ®ã : Pt : c«ng suÊt tÝnh to¸n h : hiÖu suÊt truyÒn ®éng F : lùc t¶i v : vËn tèc trôc h = hbr . htv . hol3 = 0,97.0,3.(0,99)3 = 0,2795 Pct = = 0,023 KW = 23 W +TØ sè truyÒn: u = ubr.utv Chän ubr = 5 Chän utv = 40 u = 5.40 = 200 +VËn tèc s¬ bé : nsb = n.u = 12.200 = 2400 vg/ph Ta dïng ®éng c¬ cïng lo¹i víi ®éng c¬ ë khíp 2 : Pct = 25 W nsb = 2500 vg/ph II.3.1.2.Hép gi¶m tèc:Trôc vÝt- b¸nh vÝt H×nh 3-11:S¬ ®å hép gi¶m tèc trôc vÝt-b¸nh vÝt +C«ng suÊt tõng trôc : P3 = P3/hol = 0,0065/0,99 = 0,00656 (KW) = 6,56 W P2 = P3/hol .hbr = 0,00676 (KW) = 6,76 W P1 = P2/hol .htv = 0,017 (KW) = 17 W +VËn tèc tõng trôc : n1 = ndc = 2500 vg/ph n2 = n1/utv= 2500/40 = 62,5 vg/ph n3 = n2/ubr = 62,5/5 = 12,5 vg/ph +Momen tõng trôc : T1 = 9,55.106 . P1/n1 = 32,47 Nmm T2 = 9,55.106 . P2/n2 = 1032 Nmm T3 = 9,55.106 . P3/n3 = 4966 Nmm B¶ng th«ng sè hép gi¶m tèc : Trôc Th«ng sè §éng c¬ 1 2 3 C«ng suÊt P, W 25 17 6,76 6,56 TØ sè truyÒn u 1 40 5 Sè vßng quay n, vg/ph 2500 2500 62,5 12,5 M«men xo¾n T, Nmm 32,47 32,47 1032 4966 II.3.1.3Bé truyÒn trôc vÝt: a.Chän vËt liÖu: VËn tèc tr­ît : vs = 4,5.10-5.n1. vs = 4,5.10-5.5000. = 14,3.10-5 (m/s) Do vs < 2 m/s ta chän: +B¸nh vÝt : Dïng gang ®Ó chÕ t¹o sb = 180 (MPa) ; sch = 360 (MPa) +Trôc vÝt: thÐp 50 b.X¸c ®Þnh øng suÊt cho phÐp : +øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp : [sH] Tra b¶ng 7.2 ta cã : [sH] = 190 (MPa) +øng suÊt uèn cho phÐp : [sF] [sF] = 0,075. sb = 0,075.180 = 13,5 (MPa) +øng suÊt cho phÐp khi qua t¶i: [sH]max = 2. sch = 2.360 = 720 (MPa) [sF]max = 0,8. sch = 0,8.360 = 288 (MPa) c.X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè bé truyÒn: +Kho¶ng c¸ch trôc : aw = (z2 + q) Sè mèi ren : z1 = 1 ; hiÖu suÊt h = 0,75 Sè r¨ng b¸nh vÝt : z2 = u.z1 = 40.1 = 40 Chän hÖ sè t¶i träng KH = 1,2 ; hÖ sè ®­êng kÝnh trôc vÝt q = 8 M«men xo¾n trªn trôc b¸nh vÝt : T2 = T1. h T2 = 32,47.0,75 = 24,35 Nmm aw = (40+ 8) = 7,29 » 8 mm +M« ®un : chän m =1 +HÖ sè dÞch chØnh : x = (aw/m)-0,5(q+z2) = 0 d.KiÓm nghiÖm r¨ng b¸nh vÝt vÒ ®é bÒn tiÕp xóc : sH = (170/z2) sH = (170/80) = 171 < [sH] = 190 (MPa) Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn thõa bÒn e.KiÓm nghiÖm vÒ ®é bÒn uèn r¨ng b¸nh vit: sF = 1,4T2YFKF/b2d2mn mn = m.cosn = 0,5.cos7,12 = 0,496 §­êng kÝnh vßng chia b¸nh vÝt : d2 = m.z2 = 1.40 = 40 ChiÒu réng vµnh r¨ng b¸nh vÝt : b2 = 10,125 HÖ sè d¹ng r¨ng tra b¶ng 7.8 ta cã YF = 1,34 HÖ sè t¶i träng : KF = KFb . KFv KFb = 1,2 ; KFv = 1,226 ; KF = 1,2.1,226 = 1,4712 sF = 1,4.24,32.1,34.1,47/10,125.40.0,499 = 0,44 < [sF] = 13,5 (MPa) Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn thõa bÒn g.KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ qu¸ t¶i : Kqt = Tmax/T = 1,4 sHmax = sH. = 171. = 202 < [sH]max = 720 (MPa) Tho¶ m·n qua t¶i sFmax = sF. = 0,44. = 0,52 < [sF]max = 288 (MPa) Tho¶ m·n qu¸ t¶i II.3.1.4Bé truyÒn b¸nh r¨ng nghiªng: a.Chän vËt liÖu: -Ta chän vËt liÖu lµm cÆp b¸nh r¨ng nghiªng lµ thÐp 35XM t«i c¶i thiÖn cã: +§é r¾n : HRC = 50 +Giíi h¹n bÒn : sb = 1600 MPa +Giíi h¹n ch¶y : sch = 1400 MPa b.øng suÊt cho phÐp : +øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp [sH] : [sH] = (s0Hlim/SH)ZR. ZV. KXH. KHL +øng suÊt uèn cho phÐp [sF] : [sF] = (s0Flim/SF)YR. YS. KXF. KFC . KFL Trong b­íc tÝnh s¬ bé lÊy : ZR. ZV. KXH = 1 vµ YR. YS. KXF = 1 do ®ã : [sH] = s0Hlim. KHL /SH [sF] = s0Flim. KFC . KFL /SF Tra b¶ng 6.2 ta cã : s0Hlim = 17 HRCm + 200 (MPa) ; SH = 1,2 s0Flim = 550 (MPa) ; SF = 1,75 KFC = 0,8 ; KFL = 1 ; KHL = 1 [sH] = 370.1/1,2 = 308,33 (MPa) [sF] = 550.0,8/1,75 = 251,428 (MPa) c.X¸c ®Þnh th«ng sè c¬ b¶n cña bé truyÒn : +Kho¶ng c¸ch trôc aw : aw = Ka(u+1) Trong ®ã ta cã : M«men xo¾n trªn b¸nh chñ ®éng T1 = 1032 (Nmm) Tra b¶ng 6.5 ta cã : Ka = 17 ; u = 5 ; [sH] = 190 (MPa) Tra b¶ng 6.6 : yba = bw/aw = 0,25 ; KHb = 1,05 aw = 17(5+1) = 45 mm +M«®un : m = (0,01¸0,02).aw = 0,02.45 = 0,9 LÊy m = 1,5 +X¸c ®Þnh gãc nghiªng b vµ hÖ sè dÞch chØnh x chän b = 100 z1 = = = 14,7 r¨ng LÊy z1 = 16 r¨ng z2 = u.z1 = 5.16 = 80 r¨ng HÖ sè dÞch chØnh t©m : y = aw/m – 0,5(z1+z2) = 5 +§­êng kÝnh chia : d1 = mz1/cosb = 1,5.16/cos100 = 24,3 d2 = mz2/cosb = 1,5.80/cos100 = 121,8 +§­êng kÝnh l¨n : dw1 = d1 + [2y/(z1+z2)]d1 = 26,5 dw2 = 26,5.u = 132,5 d.KiÓm nghiÖm r¨ng: +KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ ®é bÒn tiÕp xóc: sH = Zm.ZH.Ze. Tra b¶ng 6.5 ta cã : ZM = 69,5 Tra b¶ng 6.12 : ZH = 1,74 HÖ sè trïng khíp r¨ng : Ze = = = 0,75 eb = bw.sinb/(m.p) = 6,25.sin100/1,5.3,14 = 0,23 BÒ réng vµnh r¨ng : bw = Yba.aw = 0,25.75 = 18,75 ea = [1,88-3,2(1/z1 + 1/z2)]cosb = 1,615 KH = KHb.KHa.KHV Tra b¶ng 6.14 : KHb = 1,05 ; KHa = 1,01 ; KHV = 1 (Phô lôc 2.3) KH = 1,05.1,01.1 = 1,06 sH = 69,5.1,74.0,75. = 47 sH = 47 < [ sH ] = 190 thõa bÒn +KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ ®é bÒn uèn : sF1 = 2.T1.KF.Ye.Yb.YF1/(bw.dw.m) £ [sF1] sF2 =sF1.YF2/YF1 £ [sF2] = [sF1] Víi T1 = 1032 ; m = 1,5 ; bw = 18,75 ; dw1 = 26,5 Ye.= 1/ea = 1/1,733 = 0,577 Yb.= 1- 10/140 = 0,928 zv1 = z1/cos3b = 16,75 zv1 = z2/cos3b = 83,75 Tra b¶ng 6.18 ta cã : YF1 = 3,7 ; YF2 = 3,6 KF = KFb . KFa . KFV Tra b¶ng P2.3 : KFV = 1,05 ; KFb = 1,07 ; KFa = 1,05 KF = 1,05.1,07.1,05 = 1,179 sF1 = 2.1032.1,179.0,577.0,9283,7/18,75.26,5.1,5 = 79,156 sF1 = 79,156 < [sF1] = 251,428 (MPa) sF1 = sF1. YF2/YF1 = 79,156.3,6/3,7 = 77,016 < [sF1] = 251,428 (MPa) VËy thõa bÒn. +KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ qua t¶i: Kqt = Tmax/T = 1,4 sHmax = sH. = 47. = 293 < [sH] = 308 (MPa) Tho¶ m·n qua t¶i sFmax = sF. = 79,156. = 93,6 < [sH] = 251,43 (MPa) Tho¶ m·n qua t¶i B¶ng c¸c th«ng sè cña bé truyÒn Bé truyÒn trôc vÝt Kho¶ng c¸ch trôc aw = 8 mm M« ®un m=1 HÖ sè ®­êng kÝnh q = 25 TØ sè truyÒn u=40 Sè ren trôc vÝt vµ sè r¨ng b¸nh vÝt Sè mèi ren : z1 = 1 Sè r¨ng b¸nh vÝt : z2 = 40 HÖ sè dÞch chØnh b¸nh vÝt x=0 Gãc vÝt 2,290 ChiÒu dµi phÇn c¾t ren trôc vÝt b = 12mm ChiÒu réng b¸nh vÝt b2 = 10,125 mm §­êng kÝnh chia d1 = 12,5 mm d2 = 40 mm §­êng kÝnh ®Ønh da1 = 13,5 mm da2 = 42 mm Bé truyÒn b¸nh r¨ng nghiªng Kho¶ng c¸ch trôc aw = 45 mm M« ®un ChiÒu réng vµnh r¨ng m=1,5 bw=18,75 mm TØ sè truyÒn U=5 Gãc nghiªng cña r¨ng b = 100 Sè r¨ng b¸nh r¨ng z1 =16 ; z2 =80 HÖ sè dÞch chØnh x1=0 ; x2=0 §­êng kÝnh vßng chia d1 = 24,3 mm d2 = 121,8 mm §­êng kÝnh ®Ønh r¨ng da1 = 27,3 mm da2 = 124,8 mm II.4.TÝnh to¸n hép gi¶m tèc cho khíp 2 II.4.1.Chän ®éng c¬ vµ hép gi¶m tèc: a.Chän ®éng c¬: +VËn tèc cña trôc lµ 5 gi©y quay mét vßng hay n=12 vßng/phót ®æi ra vËn tèc dµi : v= 0,05 m/s +Khèi l­îng t¶i: P + Pdt = 4,5 + 6,5 = 11 kg Þ Lùc t¶i : Ft = 11.10 = 110 (N) +C«ng suÊt trªn trôc ®éng c¬: Pct = = Trong ®ã : Pt : c«ng suÊt tÝnh to¸n h : hiÖu suÊt truyÒn ®éng F : lùc t¶i v : vËn tèc trôc h = hbr . htv . hol2 . hot = 0,97.0,3.(0,99)2.0,98 = 0,2795 Pct = = 0,0196 KW =19,6 W +TØ sè truyÒn: u = ubr.utv Chän ubr = 5 Chän utv = 40 u = 5.40 = 200 +VËn tèc s¬ bé : nsb = n.u = 12.200 = 2400 vg/ph Tra b¶ng phô lôc víi : Pct = 19,6 W nsb = 2500 vg/ph Ta dïng ®éng c¬ cã : Pct = 20 W nsb = 2500 vg/ph b.Hép gi¶m tèc: H×nh 3-12: S¬ ®å hép gi¶m tèc b¸nh r¨ng-trôc vÝt +C«ng suÊt tõng trôc : P3 = P3/hot = 0,0055/0,98 = 0,0056 (KW) = 5,6 W P2 = P3/hol .htv = 0,0188 (KW) = 18,8 W P1 = P2/hol .hbr = 0,0194 (KW) = 19,4 W +VËn tèc tõng trôc : n1 = ndc = 2500 vg/ph n2 = n1/ubr= 2500/5 = 500 vg/ph n3 = n2/utv = 500/40 = 12,5 vg/ph +Momen tõng trôc : T1 = 9,55.106 . P1/n1 = 37,2 Nmm T2 = 9,55.106 . P2/n2 = 179,54 Nmm T3 = 9,55.106 . P3/n3 = 14821 Nmm B¶ng th«ng sè hép gi¶m tèc : Trôc Th«ng sè §éng c¬ 1 2 3 C«ng suÊt P, W 20 19,4 18,8 5,6 TØ sè truyÒn u 1 5 40 Sè vßng quay n, vg/ph 2500 2500 500 12,5 M«men xo¾n T, Nmm 37,2 37,2 179,54 14821 II.4.2.Bé truyÒn b¸nh r¨ng nghiªng a.Chän vËt liÖu: -Ta chän vËt liÖu lµm cÆp b¸nh r¨ng nghiªng lµ thÐp 35XM t«i c¶i thiÖn cã: +§é r¾n : HRC = 50 +Giíi h¹n bÒn : sb = 1600 MPa +Giíi h¹n ch¶y : sch = 1400 MPa b.øng suÊt cho phÐp : +øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp [sH] : [sH] = (s0Hlim/SH)ZR. ZV. KXH. KHL + øng suÊt uèn cho phÐp [sF] : [sF] = (s0Flim/SF)YR. YS. KXF. KFC . KFL Trong b­íc tÝnh s¬ bé lÊy : ZR. ZV. KXH = 1 vµ YR. YS. KXF = 1 do ®ã : [sH] = s0Hlim. KHL /SH [sF] = s0Flim. KFC . KFL /SF Tra b¶ng 6.2 ta cã : s0Hlim = 17 HRCm + 200 (MPa) ; SH = 1,2 s0Flim = 550 (MPa) ; SF = 1,75 KFC = 0,8 ; KFL = 1 ; KHL = 1 [sH] = 370.1/1,2 = 308,33 (MPa) [sF] = 550.0,8/1,75 = 251,428 (MPa) c.X¸c ®Þnh th«ng sè c¬ b¶n cña bé truyÒn : +Kho¶ng c¸ch trôc aw : aw = Ka(u+1) Trong ®ã ta cã : M«men xo¾n trªn b¸nh chñ ®éng T1 = 37,2 (Nmm) Tra b¶ng 6.5 ta cã : Ka = 17 ; u = 5 ; [sH] = 308,33 (MPa) Tra b¶ng 6.6 : yba = bw/aw = 0,25 ; KHb = 1,05 aw = 17(5+1) = 25 mm +M«®un : m = (0,01¸0,02).aw = 0,02.25 = 0,5 +X¸c ®Þnh gãc nghiªng b vµ hÖ sè dÞch chØnh x chän b = 100 z1 = = = 32,8 r¨ng LÊy z1 = 30 r¨ng z2 = u.z1 = 5.30 = 150 r¨ng HÖ sè dÞch chØnh t©m : y = aw/m – 0,5(z1+z2) = 4 +§­êng kÝnh chia : d1 = mz1/cosb = 0,25.30/cos100 = 8,12 d2 = mz2/cosb = 0,25.150/cos100 = 40,6 +§­êng kÝnh l¨n : dw1 = d1 + [2y/(z1+z2)]d1 = 8,6275 dw2 = 8,627.u = 43,137 d.KiÓm nghiÖm r¨ng: +KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ ®é bÒn tiÕp xóc: sH = Zm.ZH.Ze. Tra b¶ng 6.5 ta cã : ZM = 69,5 Tra b¶ng 6.12 : ZH = 1,74 HÖ sè trïng khíp r¨ng : Ze = = = 0,75 eb = bw.sinb/(m.p) = 6,25.sin100/0,25.3,14 = 1,387 BÒ réng vµnh r¨ng : bw = Yba.aw = 0,25.25 = 6,25 ea = [1,88-3,2(1/z1 + 1/z2)]cosb = 1,733 KH = KHb.KHa.KHV Tra b¶ng 6.14 : KHb = 1,05 ; KHa = 1,01 ; KHV = 1 (Phô lôc 2.3) KH = 1,05.1,01.1 = 1,06 sH = 69,5.1,74.0,75. = 238 sH = 238 < [ sH ] = 308 thõa bÒn +KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ ®é bÒn uèn : sF1 = 2.T1.KF.Ye.Yb.YF1/(bw.dw.m) £ [sF1] sF2 =sF1.YF2/YF1 £ [sF2] = [sF1] Víi T1 = 1260 ; m = 0,5 ; bw = 6,25 ; dw1 = 8,6275 Ye.= 1/ea = 1/1,733 = 0,577 Yb.= 1- 10/140 = 0,928 zv1 = z1/cos3b = 33,503 zv1 = z2/cos3b = 167,519 Tra b¶ng 6.18 ta cã : YF1 = 3,7 ; YF2 = 3,6 KF = KFb . KFa . KFV Tra b¶ng P2.3 : KFV = 1,05 ; KFb = 1,07 ; KFa = 1,05 KF = 1,05.1,07.1,05 = 1,179 sF1 = 2.1260.1,179.0,577.0,9283,7/6,25.8,63.0,5 = 218,26 sF1 = 218,26 < [sF1] = 251,428 (MPa) sF1 = sF1. YF2/YF1 = 218,26.3,6/3,7 = 212,36 < [sF1] = 251,428 (MPa) VËy thõa bÒn. +KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ qua t¶i: Kqt = Tmax/T = 1,4 sHmax = sH. = 238. = 281 < [sH] = 308 (MPa) Tho¶ m·n qua t¶i sFmax = sF. = 218. = 250 < [sH] = 251,43 (MPa) Tho¶ m·n qua t¶i II.4.3.Bé truyÒn trôc vÝt a.Chän vËt liÖu: VËn tèc tr­ît : vs = 4,5.10-5.n2. = 4,5.10-5.1000. 1,1 (m/s) vs Do vs < 2 m/s ta chän: +B¸nh vÝt : Dïng gang ®Ó chÕ t¹o sb = 180 (MPa) ; sch = 360 (MPa) +Trôc vÝt: thÐp 50 b.X¸c ®Þnh øng suÊt cho phÐp : +øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp : [sH] Tra b¶ng 7.2 ta cã : [sH] = 190 (MPa) +øng suÊt uèn cho phÐp : [sF] [sF] = 0,075. sb = 0,075.180 = 13,5 (MPa) +øng suÊt cho phÐp khi qua t¶i: [sH]max = 2. sch = 2.360 = 720 (MPa) [sF]max = 0,8. sch = 0,8.360 = 288 (MPa) c.X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè bé truyÒn: +Kho¶ng c¸ch trôc : aw = (z2 + q) Sè mèi ren : z1 = 1 ; hiÖu suÊt h = 0,75 Sè r¨ng b¸nh vÝt : z2 = u.z1 = 40.1 = 40 Chän hÖ sè t¶i träng KH = 1,2 ; hÖ sè ®­êng kÝnh trôc vÝt q = 25 M«men xo¾n trªn trôc b¸nh vÝt : T2 = T1. h T2 = 6112.0,75 = 4584 Nmm aw = (40+ 25) = 29,6 » 30 mm +M« ®un : chän m =2 +HÖ sè dÞch chØnh : x = (aw/m)-0,5(q+z2) = 0 d.KiÓm nghiÖm r¨ng b¸nh vÝt vÒ ®é bÒn tiÕp xóc : sH = (170/z2) sH = (170/80) = 110,32 < [sH] = 210 (MPa) Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn thõa bÒn e.KiÓm nghiÖm vÒ ®é bÒn uèn r¨ng b¸nh vit: sF = 1,4T2YFKF/b2d2mn mn = m.cosn = 1.cos2,29 = 0,998 §­êng kÝnh vßng chia b¸nh vÝt : d2 = m.z2 = 2.40 = 80 ChiÒu réng vµnh r¨ng b¸nh vÝt : b2 = 37,5 HÖ sè d¹ng r¨ng tra b¶ng 7.8 ta cã YF = 1,34 HÖ sè t¶i träng : KF = KFb . KFv KFb = 1,2 ; KFv = 1,226 KF = 1,2.1,226 = 1,4712 sF = 1,4.4584.1,34.1,47/37,5.80.1.998 = 4,217 < [sF] = 37,5 (MPa) Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn thõa bÒn f.KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ qu¸ t¶i : Kqt = Tmax/T = 1,4 sHmax = sH. = 110,32. = 130 < [sH]max = 400 (MPa) Tho¶ m·n qua t¶i sFmax = sF. = 2,106. = 2,49 < [sH]max = 160 (MPa) Tho¶ m·n qu¸ t¶i B¶ng c¸c th«ng sè cña bé truyÒn Bé truyÒn b¸nh r¨ng nghiªng Kho¶ng c¸ch trôc aw = 25 mm M« ®un ChiÒu réng vµnh r¨ng m=0,5 bw=6,25 mm TØ sè truyÒn u=5 Gãc nghiªng cña r¨ng b = 100 Sè r¨ng b¸nh r¨ng z1 =30 ; z2 =150 HÖ sè dÞch chØnh x1=0 ; x2=0 §­êng kÝnh vßng chia d1 = 8,12 mm d2 = 40,6 mm §­êng kÝnh ®Ønh r¨ng da1 = 9,12 mm da2 = 41,6 mm Bé truyÒn trôc vÝt Kho¶ng c¸ch trôc aw = 30 mm M« ®un m=2 HÖ sè ®­êng kÝnh q = 25 TØ sè truyÒn u=40 Sè ren trôc vÝt vµ sè r¨ng b¸nh vÝt Sè mèi ren : z1 = 1 Sè r¨ng b¸nh vÝt : z2 = 40 HÖ sè dÞch chØnh b¸nh vÝt x=0 Gãc vÝt 2,290 ChiÒu dµi phÇn c¾t ren trôc vÝt b = 12mm ChiÒu réng b¸nh vÝt b2 = 37,5 mm §­êng kÝnh chia d1 = 25 mm d2 = 80 mm §­êng kÝnh ®Ønh da1 = 27 mm da2 = 82 mm Ch­¬ng 4 sai sè cña phÐp ®o to¹ ®é kiÓu tay quay Khi tiÕn hµnh bÊt kú mét phÐp ®o nµo, ng­êi lµm c«ng t¸c ®o l­êng ph¶i lu«n quan t©m ®Õn møc ®é chÝnh x¸c cña phÐp ®o bëi v× kÕt qu¶ ®o chØ cho ta mét gi¸ trÞ gÇn ®óng víi gi¸ trÞ thùc cña ®¹i l­îng ®o, cho dï ta cã cÈn thËn ®Õn ®©u, m¸y chän dïng cã chÝnh x¸c ®Õn møc nµo vµ ph­¬ng ph¸p cã tèt ®Õn mÊy ®i n÷a. Sai sè ®o lµ sai lÖch gi÷a gi¸ trÞ chØ thÞ ®äc ®­îc vµ gi¸ trÞ trùc cña ®¹i l­îng ®o, nã ph¶n ¸nh møc ®é chÝnh x¸c cña phÐp ®o. Sai sè ®o cµng nhá th× ®é chÝnh x¸c cña phÐp ®o cµng cao, kÕt qu¶ ®o cµng gÇn víi gi¸ trÞ thùc cña ®¹i l­îng ®o vµ ng­îc l¹i. ChØ khi biÕt râ sai sè ®o hay ph¹m vi xuÊt hiÖn cña sai sè ®o th× kÕt qu¶ ®o míi cã ý nghÜa. Sai sè ®o chia lµm hai thµnh phÇn: +Sai sè hÖ thèng: Lµ lo¹i sai sè cã trÞ sè vµ dÊu nhÊt ®Þnh, biÕn thiªn theo qui luËt.VÝ dô: sai sè hÖ thèng xuÊt hiÖn do sö dông c¬ cÊu cã sai sè s¬ ®å nh­ c¬ cÊu tang, Culit, dông cô ®o cã sai sè chÕ t¹o, l¾p r¸p, ®iÒu chØnh, sai sè do ®iÒu kiÖn ®o: nhiÖt ®é, ¸p suÊt. Trong tõng phÐp ®o cô thÓ, nguyªn nh©n g©y ra sai sè hÖ thèng hoµn toµn x¸c ®Þnh ®­îc, ta cÇn n¾m ®­îc c¸ch tÝnh to¸n sai sè hÖ thèng vÒ trÞ sè, dÊu vµ n¾m ®­îc qui luËt xuÊt hiÖn ®Ó cã ph­¬ng ph¸p gi¶m thÊp hoÆc khö hÕt ra khái kÕt qu¶ ®o. +Sai sè ngÉu nhiªn: Lµ lo¹i sai sè do nh÷ng nguyªn nh©n cã tÝnh ngÉu nhiªn g©y ra, ch­a biÕt ch¾c nguyªn nh©n g©y ra sai sè, ®é lín, dÊu vµ c¶ qui luËt biÕn thiªn cña nã. Sai sè nµy ph¸t hiÖn b»ng c¸ch lÆp ®i lÆp l¹i nhiÒu lÇn phÐp ®o víi mäi ®iÒu kiÖn nh­ nhau. ChØ cã thÓ dù ®o¸n kh¶ n¨ng g©y ra sai sè. VÝ dô: Sai sè khe hë æ, do c¸c sai sè h×nh d¸ng hoÆc vÞ trÝ cña c¸c kh©u trong dông cô ®o. Cã hai ph­¬ng ph¸p ®o: §o trùc tiÕp: Lµ ph­¬ng ph¸p ®o mµ gi¸ trÞ cña ®¹i l­îng ®o ®­îc x¸c ®Þnh trùc tiÕp kh«ng ph¶i tÝnh to¸n th«ng qua ®¹i l­îng kh¸c. §o gi¸n tiÕp: Lµ ph­¬ng ph¸p ®o mµ gi¸ trÞ ®¹i l­îng ®o ph¶i tÝnh to¸n qua c¸c ®¹i l­îng ®o trùc tiÕp kh¸c. M¸y ®o to¹ ®é cùc kiÓu tay quay chØ cho ta to¹ ®é c¸c ®iÓm ®Çu ®o tõ ®ã ph¶i tÝnh to¸n c¸c th«ng sè h×nh häc cña chi tiÕt ®o th«ng qua to¹ ®é c¸c ®iÓm ®o, do ®ã m¾c ph¶i sai sè do ®o gi¸n tiÕp. Robot ®o gåm c¸c yÕu tè cÊu thµnh sau: q1, q2, q3, q4, q5, q6, d1, d3, d5 , d7 Trong ®ã : +q1, q2, q3, q4, q5, q6 cã chøa sai sè do kh¾c ®é thuéc lo¹i sai sè hÖ thèng, cã thÓ hiÓu chØnh ®­îc. C¸c gãc q cßn chøa ®ùng sai sè ngÉu nhiªn, ®ã lµ sai sè nhá h¬n mét v¹ch chia. VÝ dô ®Üa kÝnh cã ®é chÝnh x¸c kh¾c lµ mét phót, nghÜa lµ nÕu ®Üa kÝnh quay mét gãc nhá h¬n mét phót th× kh«ng cã kh¶ n¨ng x¸c ®Þnh gãc quay ®ã. + d1, d3, d5 , d7 cã sai sè do thiÕt kÕ chÕ t¹o. Nh÷ng sai sè thuéc lo¹i hÖ thèng cã thÓ hiÖu chØnh trong phÇn mÒm, vÝ dô nh­ thiÕt kÕ chÕ t¹o tay ®ßn cã kÝch th­íc l = 100 mm, nh­ng sau khi chÕ t¹o ®o ®­îc l = 100,01 mm th× trong phÇn mÒm tÝnh to¸n gi¸ trÞ l ®­îc thay bëi l+Dl = 100+0,01. Cßn nh÷ng sai sè do khe hë khíp quay, do d·n në nhiÖt thuéc ph¹m vi sai sè ngÉu nhiªn. I.TÝnh to¸n sai sè: I.1.Sai sè do mét tay quay g©y nªn: XÐt mét tay ®ßn cã chiÒu dµi a ë vÞ trÝ bÊt kú, nÕu sai sè gãc ®Üa kÝnh lµ Dq, th× sai sè do tay ®ßn g©y ra lµ mét ®¹i l­îng kh«ng ®æi Dd »d.D q. H×nh 4-1:S¬ ®å cho mét tay ®ßn ChiÕu sai sè lªn trôc x: Dx = d.cos(q+Dq)-d.cos(q) = d.(cos(q+Dq)-cosq) » d.sinq.Dq Chia c¶ hai vÕ cho Dq ta cã: x’j = d.sinq ChiÕu sai sè lªn trôc y: Dy = d.sin(q+Dq)-d.sin(q) = d.(sin(q+Dq)-sinq) »d.cosq.Dq Chia c¶ hai vÕ cho Dq ta cã: y’j = d.cosq C¸c c«ng thøc tÝnh sai sè chiÕu lªn c¸c trôc ®­îc viÕt l¹i nh­ sau: Dx = Dy = Sai sè do mçi tay ®ßn g©y nªn cã gi¸ trÞ kh«ng ®æi d. Dq. Khi tæ hîp nhiÒu tay ®ßn, v× mçi tay ®ßn ë c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau nªn sai sè chiÕu nªn c¸c ph­¬ng kh¸c nhau vµ tæ hîp c¸c sai sè phô thuéc vÞ trÝ c¸c tay ®ßn, tøc lµ phô thuéc vµo gãc gi÷a c¸c tay ®ßn víi c¸c trôc I.2.XÐt hai tay ®ßn trong mÆt ph¼ng: H×nh 4-2: S¬ ®å cho hai tay ®ßn x = d1cosq1 + d2cosq2 y = d1sinq1 + d2sinq2 Dx = + Dy = + Dx =- d1sinDq1 - d2sinDq2 Dy = d1cosDq1 + d2cosDq2 D = Nh×n vµo biÓu thøc trªn ta thÊy : d1 , d2 , Dq1 , Dq2 lµ nh÷ng ®¹i l­îng ®· biÕt tr­íc, khi q1 , q2 thay ®æi th× Dx , Dy thay ®æi ÞD thay ®æi. I.3.XÐt ba tay ®ßn trong mÆt ph¼ng: H×nh 4-3: S¬ ®å cho ba tay ®ßn trong mÆt ph¼ng x = d1cosq1 + d2cosq2 + d3cosq3 y = d1sinq1 + d2sinq2 + d3sinq3 Dx = + + Dy = ++ Dx =- d1sinDq1 - d2sinDq2- d3sinDq3 Dy = d1cosDq1 + d2cosDq2 + d3cosDq3 D = H×nh 4-4: S¬ ®å khi c¸c tay ®ßn cïng n»m trªn mét ®­êng th¼ng Sai sè gi¸ trÞ lín nhÊt khi q1=q2=q3;(c¸c tay ®ßn cïng n»m trªn ®­êng th¼ng) D = d1. Dq1+ d2. Dq2+ d3. Dq3 I.4.HÖ tay ®ßn kh«ng gian : H×nh 4-5: S¬ ®å tay ®ßn kh«ng gian +LÊy t©m O hÖ to¹ ®é lµm gèc, vÏ c¸c vect¬ b»ng vµ cïng h­íng víi c¸c tay ®ßn. T×m thµnh phÇn x, y, z cña c¸c vect¬. xd3 = d3.cosq2.cosq1 yd3 = d3.cosq2.sinq1 zd3 = d3.sinq2 xd5 = - d5.cosq4.cosq3 yd5 = d5.cosq4.sinq3 zd5 = d5.sinq4 xd7 = d7.cosq6.cosq5 yd7 = d7.cosq6.sinq5 zd7 = d7.sinq6 X = d3.cosq2.cosq1 - d5.cosq4sin q3 + d7.cosq6.sin q5 Y = d3.cosq2.sinq1 + d5.cosq4.cosq3 + d7.cosq6.cosq5 Z = d3.sinq2+ d5.sinq4 + d7.sinq6 Sai sè theo c¸c ph­¬ng : DX = X'q1. Dq1 + X'q2. Dq2 + X'q3. Dq3 + X'q4. Dq4 + X'q5. Dq5 + X'q6. Dq6 DY = Y'q1. Dq1 + Y'q2. Dq2 + Y'q3. Dq3 + Y'q4. Dq4 + Y'q5. Dq5 + Y'q6. Dq6 DZ = Z'q1. Dq1 + Z'q2. Dq2 + Z'q3. Dq3 + Z'q4. Dq4 + Z'q5. Dq5 + Z'q6. Dq6 Saukhi ®¹o hµm X,Y, Z theo c¸c gãc thay vµo ta cã : DX = - (d3.cosq2.sinq1). Dq1 - (d3.sinq2.cosq1). Dq2 - (d5.cosq4.cosq3). Dq3 - (d5.sinq4sinq3). Dq4 + (d7.cosq6.cosq5). Dq5 + (d7.sinq6.cosq5). Dq6 DY = (d3.cosq2.cosq1). Dq1 - (d3.sinq2.sinq1). Dq2 - (d5.cosq4.sinq3). Dq3 - (d5.sinq4.cosq3). Dq4 - (d7.cosq6.sinq5). Dq5 - (d7.sinq6.cosq5). Dq6 DZ = (d3.cosq2). Dq2 + (d5.cosq4). Dq4 + (d7.cosq6). Dq6 Sai sè tæng hîp theo ba chiÒu: DS = II.TÝnh chän c¸c bé ®o gãc : II.1.X¸c ®Þnh ®é chÝnh x¸c tõng kh©u. +C¸c thµnh phÇn tham gia sai sè gåm c¸c tay ®ßn d3, d5, d7, víi c¸c sai sè gãc ®Üa kÝnh Dq1, Dq2, Dq3, Dq4, Dq5, Dq6: -d3 cã mÆt trong hÖ sè cña sai sè Dq1, Dq2 -d5 cã mÆt trong hÖ sè cña sai sè Dq3, Dq4 -d7 cã mÆt trong hÖ sè cña sai sè Dq5, Dq6 +Chia hÖ lµm 3 phÇn, mçi phÇn mang theo sai sè theo hai ph­¬ng vu«ng gãc: -PhÇn 1: Tay ®ßn d3 mang theo sai sè Dq1, Dq2 -PhÇn 2: Tay ®ßn d5 mang theo sai sè Dq3, Dq4 -PhÇn 3: Tay ®ßn d7 mang theo sai sè Dq5, Dq6 Gi¶ thiÕt ba tay ®ßn ®ãng gãp thµnh phÇn sai sè nh­ nhau. Gäi sai sè cña Robot ®o lµ DS (Theo ba ph­¬ng trong kh«ng gian) th× mçi phÇn tham gia sai sè lµ DS/3. DS/3 = d3. Dq1 ; DS/3 = d3. Dq2 DS/3 = d5. Dq3 ; DS/3 = d5. Dq4 DS/3 = d7. Dq5 ; DS/3 = d7. Dq6 Tõ c¸c tÝnh to¸n cho thÊy: Tay ®ßn cµng dµi th× ®é chÝnh x¸c cña ®Üa kÝnh yªu cÇu ph¶i cµng cao. Khi biÕt ®­îc sai sè gãc vµ b¸n kÝnh ®Üa kÝnh, ta cã thÓ biÕt ®­îc ®é chÝnh x¸c kh¾c v¹ch, sai sè yªu cÇu cµng nhá th× b¸n kÝnh ®Üa kÝnh ph¶i cµng lín ®Ó cã thÓ chia ®­îc c¸c gãc nhá. Tay ®ßn d7 ng¾n nhÊt nªn cã sai sè gãc ®Üa kÝnh lín nhÊt, b¸n kÝnh cña ®Üa kÝnh 5, 6 nhá nhÊt. II.2.TÝnh b¸n kÝnh c¸c th­íc kÝnh. Víi yªu cÇu thiÕt kÕ : Sai sè ®o to¹ ®é kiÓu tay m¸y lµ 0,4 mm c¸c chiÒu dµi tay ®ßn; d1= 400 ;d3=300; d5=250; d7=200 Sai sè ®Üa kÝnh 1 b»ng ®Üa kÝnh 2: Dq1 = Dq2 = DS/3.d = = 0,00044 rad ChiÒu réng v¹ch kh¾c lµ 20mm th× b¸n kÝnh lµ: R1 = R2 =Dsv/Dq1 = 0,02/0,00044 = 45 (mm) Sai sè ®Üa kÝnh 3 b»ng ®Üa kÝnh 4: Dq3 = Dq4 = DS/3.d = = 0,00053 rad ChiÒu réng v¹ch kh¾c lµ 20mm th× b¸n kÝnh lµ: R3 = R4 =Dsv/Dq3 = 0,02/0,00053 = 38 (mm) Sai sè ®Üa kÝnh 5 b»ng ®Üa kÝnh 6: Dq5 = Dq6 = DS/3.d = = 0,00066 rad ChiÒu réng v¹ch kh¾c lµ 20mm th× b¸n kÝnh lµ: R5 = R6 =Dsv/Dq5 = 0,02/0,00066 = 30 Sai sè ®Üa kÝnh 1 b»ng ®Üa kÝnh 2:Ch­¬ng 5: ThiÕt kÕ hÖ ®iÒu khiÓn I.Yªu cÇu cña hÖ ®iÒu khiÓn: I.1.Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña robot ®o. Tay m¸y ®o gåm 6 khíp,mçi mét khíp sÏ ®­îc qu¶n lý bëi mét bé vi xö lý.Mçi mét bé vi xö lý cã chøc n¨ng ®iÒu khiÓn khÐp kÝn võa thùc hiÖn chøc n¨ng ®iÒu khiÓn ®éng c¬ còng nh­ thùc hiÖn chøc n¨ng ®o l­êng.C¶ 6 bé vi xö lý sÏ ®­îc nèi chung Bus vµ ®­îc nèi víi m¸y tÝnh qua cæng RS232.Mçi mét bé vi xö lý sÏ cã mét ®Þa chØ x¸c ®Þnh ®Ó ta cã thÓ dÔ dµng ®iÒu khiÓn. Tay m¸y ®o ho¹t ®éng theo nguyªn t¾c:Muèn x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña mét ®iÓm nµo ®Êy trong kh«ng gian,ta ph¸t lÖch ®iÒu khiÓn cho tõng khíp tõ m¸y tÝnh.LÖch ®iÒu khiÓn sÏ ®­îc truyÒn xuèng vi xö lý.Khíp nµo ®­îc ®iÒu khiÓn th× bé vi xö lý cña khíp ®ã sÏ nhËn ®­îc lÖch vµ b¾t ®Çu ®iÒu khiÓn ®éng c¬.VÞ trÝ cña c¸c khíp sÏ ®­îc x¸c ®Þnh nhê hÖ thèng ®o gãc.Nhê ®ã ta sÏ x¸c ®Þnh ®­îc vÞ trÝ cña ®Çu ®o.Trong suèt qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn,vÞ trÝ cña ®Çu ®o lu«n lu«n cËp nhËt trong m¸y tÝnh.Khi ®Çu ®o ®Õn ®óng vÞ trÝ ta mong muèn th× vÞ trÝ cña ®Çu ®o còng nh­ vÞ trÝ vÞ trÝ cña c¸c khíp sÏ ®­îc l­u l¹i trong m¸y tÝnh. I.2 .Yªu cÇu ®Æt ra. XuÊt ph¸t tõ nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña tay m¸y ®o,ta ®­a ra cã yªu cÇu sau : - X©y dùng hÖ vi xö lý thùc hiÖn hai chøc n¨ng :®iÒu khiÓn ®éng c¬ ®ång thêi xö lý tÝn hiÖu ph¶n håi tõ hÖ ®o. - X©y dùng hÖ truyÒn ®éng ®iÖn thùc hiÖn chøc n¨ng ®iÒu khiÓn ®éng c¬ mét chiÒu(cã ®¶o chiÒu). -X©y dùng hÖ xö lý tÝn hiÖu ph¶n håi tõ hÖ ®o ®ång thêi n©ng cao ®é ph©n gi¶i cña hÖ thèng ®o. -TruyÒn th«ng ®a vi xö lý ®Ó kÕt nèi gi÷a hÖ ®iÒu khiÓn cña tõng khíp víi m¸y tÝnh. I.3 .S¬ ®å ®iÒu khiÓn toµn hÖ thèng. H×nh 5-1: S¬ ®å ®iÒu khiÓn hÖ thèng. I.4 .S¬ ®å ®iÒu khiÓn tõng khíp. Tõ s¬ ®å ®iÒu khiÓn toµn hÖ thèng,ta x©y dùng s¬ ®å ®iÒu khiÓn cho tõng khíp H×nh 5-2: S¬ ®å ®iÒu khiÓn tõng khíp II. ThiÕt kÕ hÖ truyÒn ®éng ®iÖn II.1HÖ truyÒn ®éng ®iÖn mét chiÒu I