Проектирование управляемого привода в электромеханических системах (стр. 1 из 12)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Тема: "Проектирование управляемого привода в электромеханических системах"

Техническое задание на проектирование управляемого электропривода

1. Конструктивная схема (рис. 1) промышленного робота (ПР) с грузоподъемностью от 10 до 30 кг, используемого в сборочных операциях в автомобильной промышленности. ПР – автоматическая стационарная машина, имеющая исполнительный механизм (манипулятор) с тремя степенями подвижности. Два механизма поворота, расположенные в шарнирах 1 и 2, осуществляют программные повороты j₁(t), j₂(t) вокруг вертикальных осей (1–1 и 2–2 соответственно), механизм подъема 3 осуществляет поступательное перемещение С₃(t) объекта манипулирования, зажатого в захватывающем механизме 4. В механизме подъема 3 использована зубчато-реечная передача с зубчатой рейкой 5 и зубчатой шестерней 6.

Рис. 1. Конструктивная схема промышленного робота

2. Перемещения по степеням подвижности осуществляются последовательно, начиная с перемещения j₁(t).

3. Силовой модуль первого из индивидуальных приводов промышленного робота (рисунок 1) сосредоточен в центре масс шарнира 1. Центр тяжести груза (объекта манипулирования) совпадает с центром приведения масс захватывающего механизма 4.

4. Для данного ТЗ управляемый привод по координате j₁(t) – программный, типа «угол – угол».

5. Описание и параметры программных траекторий рабочих циклов исследуемого привода приведены на рисунках 2 и 3.

Рис. 2. Первая из двух возможных траекторий рабочего цикла для первого привода

Рис. 3. Вторая из двух возможных траекторий рабочего цикла для первого привода

6. Масса зубчатой рейки m_p= 5 кг, минимальное m_min= 15,5 кг и максимальное m_max= 25 кгзначения массы груза вместе с массой захватывающего механизма.

7. Длина звеньев манипулятора l₁= 0,5 ми l₂= 0,5 м(рис. 1).

8. Массы звеньев m₁= 54 кг и m₂ = 4 кг.

9. Расстояние от центров масс звеньев до соответствующих шарниров

r₁ = 0,25 м иr₂ = 0,25 м.

10. Динамические моменты инерции J₁ = 0,3 кг^.м² и J₂= 0,25 кг^.м²первого и второго звеньев относительно вертикальных осей, проходящих через их центры масс. Максимальный J_3max = 0,3 кг^.м²и минимальный J_3min= 0,15 кг^.м² динамические моменты инерции третьего звена: зубчатой рейки с захватывающим механизмом и грузом.

11. Коэффициент вязкого трения К_вт = 0,04.

12. Момент сухого трения М_о = 0,05 Н^.м.

13. КПД редуктора h = 0,65.

14. Передаточное отношение зубчато-реечной передачи i_рп.

15. Параметры усилителя мощности k_у = 220, T_m= 0,0015 с.

16. Статическая e_cт = 1,0% и динамическая e_д = 0,9% допустимые погрешности привода.

17. Прямые показатели качества: перерегулирование s = 25%и время переходного процесса t_пп = 1,5 c.

Введение

Управляемый электропривод получил широкое применение во всех сферах жизни и деятельности общества от промышленного производства до бытовой техники. Широта применения определяет исключительно большой диапазон мощностей электроприводов и значительное разнообразие их исполнения. В управляемом электроприводе нашли применение и получили развитие основные достижения современной техники управления.

В ходе выполнения курсовой работы необходимо разработать конкретный электропривод, программно управляющий угловым перемещением промышленного робота-манипулятора по одной из трех степеней подвижности.

Для наглядности корректности функционирования синтезированного управляемого электропривода выполнение работы включает построение его цифровой модели и оценку ее качественных показателей, используя средства компьютерного моделирования.

1 Энергетический расчет привода

1.1 Определение заданных программных траекторий

Определим постоянную времени

, относительно которой рассчитываются уравнения траекторий

, (1.1)

.

Приведем максимально возможное значение угловой координаты перемещаемой нагрузки к размерности [рад].

, (1.2)

Рассчитаем неопределенные параметры для первой возможной траектории движения рабочей нагрузки за время одного цикла работы двигателя.

Таблица 1.1

t
[0; t1]		at	a
[t1; 2t1]		b	0
[2t1; 13t1]		0	0
[13t1; 14t1]			0
[14t1; Tц]			a

Для нахождения параметров траектории решим систему уравнений (1.3), приравняв значения угла поворота и скорости нагрузки в общих для сопряженных участках точках.

. (1.3)

Из второго уравнения системы (1.3) получим зависимость для параметра b и подставим его в первое выражение.

. (1.4)

Получим численные значения параметров a и b.

(1.5)

По формуле 1.5 найдем параметры a и b:

.

Таблица 1.2

	, рад	, рад.c-1	, рад.c-2
[0; 1.333]			0.916
[1.333; 2.667]		1.2215	0
[2.667; 17.333]		0	0
[17.333; 18.667]		-1.2215	0
[18.667; 20]			0.916

Максимальные значения:

а) угла поворота нагрузки _1m(t) = 2.443 рад,

б) угловой скорости нагрузки p_1m(t) = 1.2215 рад/c^-1,

в) углового ускорения нагрузки p²_1m(t) = 0.916 рад/c^-2.

Рассчитаем неопределенные параметры для второй возможной траектории движения рабочей нагрузки за время одного цикла работы двигателя.

Таблица 1.3

t, c
[0; t1]		at	a
[t1;2t1]
[2t1; 13t1]		0	0
[13t1; 14t1]
[14t1; Tц]			a

Для нахождения параметров траектории решим систему уравнений (1.6), приравняв значения угла поворота и скорости нагрузки в общих для сопряженных участках точках.