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 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 = 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.

1.1 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