Курсовая работа: Проектирование управляемого привода в электромеханических системах
Курсовая работа: Проектирование управляемого привода в электромеханических системах
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 mp =
5 кг, минимальное mmin = 15,5 кг и максимальное mmax= 25 кг значения массы груза вместе с
массой захватывающего механизма.
7. Длина звеньев манипулятора l1=
0,5 м и 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 и r2 = 0,25 м.
10. Динамические моменты инерции J1
= 0,3 кг.м2 и J2= 0,25 кг.м2 первого и второго звеньев относительно
вертикальных осей, проходящих через их центры масс. Максимальный J3max =
0,3 кг.м2 и минимальный J3min=
0,15 кг.м2 динамические моменты инерции третьего
звена: зубчатой рейки с захватывающим механизмом и грузом.
11. Коэффициент вязкого трения Квт =
0,04.
12. Момент сухого трения Мо =
0,05 Н.м.
13. КПД редуктора h = 0,65.
14. Передаточное отношение зубчато-реечной
передачи iрп.
15. Параметры усилителя мощности kу =
220, Tm = 0,0015 с.
16. Статическая ecт
= 1,0% и динамическая eд = 0,9%
допустимые погрешности привода.
17. Прямые показатели качества:
перерегулирование s = 25% и время
переходного процесса tпп = 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 p1m(t) = 1.2215
рад/c-1,
в) углового ускорения нагрузки p21m(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
|
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
|