Захват робота (стр. 2 из 4)

Параметр	Обозначения и расчетные формулы	Численное значение
Угол наклона линии зуба рейки	b	0
Сечение рейки	-	Прямоугольное
Нормальный исходный контур ( по ГОСТ 13755-81): угол главного профиля коэффициент высоты головки коэффициент радиального зазора коэффициент радиуса кривизны переходной кривой	a ha* с* rf*	20 1.0 0.25 0.38
Ширина рейки, мм	В	30
Высота рейки, мм	Н	66
Длинна нарезанной части, мм	L	50
Нормальный шаг, мм	рn=pm	9.42
Число зубьев	z=L/pn+0.5	6
Уточненная длина нарезанной части, мм	L=(z-0.5)pn	51.81
Высота зуба, мм	h=(2 ha*+c*)m	7.5
Высота головки зуба, мм	ha= ha*m	3
Толщина зуба, мм	sy=0.5pm	4.71
Измермтельная высота, мм	hay=m	3
Диаметр измерительного ролика (по ГОСТ 2475-62), мм	D=1.7m	5.1
Расстояние от базовой поверхности до ролика, мм	M=H+0.5D( 1/sina+1 )- -[p/ (4tga)+1]m	66.123

2. Кинематический расчет

Кинематическая схема захватного устройства клещевого типа с реечным передаточным механизмом (рис. 3) состоит из двух губок 1, зубчатых колес 2 и 3, жестко связанных с пальцами и поворачивающихся с помощью зубчатой рейки 4, жестко связанной с тягой 5 пневмоцилиндра.

Работает механизм следующим образом : при втягивании тяги 5, а вместе с ней и рейки 4 поворачиваются зубчатые колеса 2 и 3, это обусловливает сближение губок 1, в результате чего осуществляется схват детали. При обратном движении тяги 5 губки 1 разжимаются и деталь освобождается.

Выведем аналитическую зависимость перемещения выходного звена - губки 1 от положения тяги 5.

Выберем систему координат Оxy, за обобщенную координату примем перемещение х_D=х(t) входного звена - тяги 5. Выразим через обобщенную координату перемещение и скорость С механизма.

Координаты точки С в системе координат Oху :

x_C=L cos(g) ;

y_C=AE - L sin(g) , где

g - угол поворота зубчатых колес 2 и 3;

L - длина звена А₁С=165 мм, принятая в пункте 1.1.

Но x_D=g d , где d - делительный диаметр зубчатых колес 2 и 3, d=70 мм вычислен в пункте 1.5.1 , следовательно

x_C=L cos(x_D/d) ;

y_C= AE - L sin(x_D/d) .

Продифференцировав по времени эти выражение, получим линейную скорость движения т. С в проекциях на оси координат :

x_C=-L x_D sin(x_D/d) / d ;

y_C= -L x_D cos(x_D/d) / d .

Абсолютная скорость:

Учитывая, что скорость перемещения тяги пневмоцилиндра не более 0.5м/с, получим максимальную линейную скорость движения губки (т.С):

м/с

Максимальная угловая скорость: w = u/L = 7.139 об/с

Вычислим максимальное перемещение тяги 5, необходимое для раскрытия губок на угол g_отк= 31 :

x_D(g) = g d /360

H= x_D( g_отк ) = g_отк d /360 = 18.055 мм

3. Силовой расчет

3.1 Нахождение сил, действующих в местах контакта детали и губок

3.1.1 Расчет нагрузки

Для произведения силового расчета необходимо определить массу захватываемой заготовки (рис 4).

Объем заготовки :

V = [ (90²-54²) 50 + ( 90²- 17²) 10 + ( 35²-17²) 21 ] p /4 = 0.000280 м³

Материал детали: Ст20 ГОСТ 1050-74, плотность r=7.8 10³ кг/м³

Масса заготовки :

m = rV = 2.186 кг

Расчетная нагрузка Q от веса детали G= mg = 21.418 н вычисляется по формуле :

Q=G K_д К_з, где

K_д - коэффициент динамичности, учитывающий влияние сил инерции при манипулировании, принимаем K_д=1.4;

К_з - коэффициент запаса, обеспечивающий надежность удержания детали при захвате и манипулировании, принимаем К_з=1.5.

Q=21.418 1.4 1.5 = 44.978 (н)

3.1.2 Деталь поддерживается губкой, cилы трения мало влияют на механизм удержания детали (рис. 5).

Нормальные усилия:

N₁= Q sin(a₂)/sin(a₁+a₂) = 44.978 н 0.3583 /0.9945 = 16.205 н

N₂= Q sin(a₁)/sin(a₁+a₂) = 44.978 н 0.8910 /0.9945 = 40.297 н

3.1.3 Деталь удерживается благодаря запирающему действию губок при ограниченном влиянии сил трения (рис. 6)

Нормальные усилия: N₁=N₂= Q / 2cos(90 - a₁) = 44.978 н/ 2 0.8910 = 25.24 н

Силы трения: F_T1=F_T2=m N₁=0.15 117.97 н= 3.786 н , где m=0.15-коэффициент трения

3.1.4 Деталь удерживается силами трения (рис. 7)

Нормальные усилия:

N₁=N₄=Q sin(a₁)/ 2 m (1+sin(a₂))=44.978 0.8910 / 2 0.15 1.3583 = 98.347 (н)

N₂=N₃=Q sin(a₂)/ 2 m (1+sin(a₁))=44.978 0.3583 / 2 0.15 1.8910 = 28.407 (н)

3.2 Определение крутящего момента на зубчатом секторе губки

От действия нормальных сил N и сил трения F возникает удерживающий момент относительно оси вращения поворотной части губки (точка A на рис. 8 ). Из рассмотренных в пунктах 2.1.2 - 2.1.4 схем удержания детали самой напряженной является третья, поэтому дальнейший расчет будем производить для нормальных усилий найденных в пункте 2.1.4 .

M = N₁а₁ [cos(a₁) - m sin(a₁)] + N₂a₂ [cos(a₂) + m sin(a₂)] , где

a_i - расстояние от точки подвеса А до i-той точки контакта губки с деталью

М = 13.986 н м

3.3 Определение усилия привода захватного устройства

P = 2M / m z₁h , где

m - модуль зацепления зубчатого сектора ; z₁=24 - число зубьев секторного зубчатого колеса; h - к.п.д. механизма

P= 2 13.986 н м / 3 10^-3 м 24 0.95 = 550 н

4. Прочностной расчет

4.1 Проверка отсутствия повреждения поверхности детали при

захватывании

В ряде случаев, особенно при удерживании детали, благодаря силам трениям усилия, действующие в местах контакта детали и губок, бывают значительными. Это может привести к повреждению поверхности деталей, что недопустимо при их чистовой обработке.

Вычислим расчетные контактные напряжения :

;

, где

h - ширина губки;

Е_пр- приведенный модуль упругости, определяемый по формуле :

=2.049 н/см² , где

Е_заг=2 10⁵ МПа - модуль упругости материала заготовки;

Е_Г =2.1 10⁵ МПа - модуль упругости материала губки.

;

.

Допускаемые контактные напряжения при статическом характере напряжения :

= 13.889 МПа , где

s_Т = 25 МПа - предел текучести материала детали ;

S = 1.8 - коэффициент безопасности.

Расчетные контактные напряжения меньше допускаемых на 25%, следовательно повреждения поверхности детали при захвате не будет.

Прочностной расчет реечной передачи.

Исходные данные: число зубьев колеса z₁=24; профиль зуба немодифицированный; нагрузка М=13.986 н м ; материал рейки - Ст 35 , губки - Ст 45; допускаемое напряжение изгиба [s]_И=100 МПа.