Đang tải... (xem toàn văn)
Danh mục hình ảnh. Danh mục các cụm từ viết tắt. LỜI NÓI ĐẦU PHẦN I: ĐIỀU KHIỂN ROBOT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1)Sơ lược về quá trình phát triển của robot công nghiệp 1.2)Phân loại robot. 1.3) Cấu trúc cơ bản của robot công nghiệp. CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC CỦA ROBOT 2.1)Thiết kế mô hình robot. 2.2) Đặt hệ trục tọa độ DH. 2.3)Bậc tự do của robot. 2.4) Phương trình động học của robot CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC ROBOT 3.1) Cơ sở lý thuyết 3.2) Bài Toán động học thuận. 3.3) Bài toán động học ngược 3.4) Xác định miền làm việc của robot CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT 4.1) Cơ sở lý thuyết 4.2) Thiết lập phương trình động lực học. CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG 5.1) Các khái niệm về quỹ đạo chuyển động của robot. 5.2) Thiết kế quỹ đạo đa thức bậc ba 5.3) Ví dụ thiết kế quỹ đạo đa thức bậc 3 cho robot scara CHƯƠNG 6: THUẬT TOÁN THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 6.1)Thiết kế bộ điều khiển 6.2) Mô phỏng trên matlab. PHẦN II: KẾT CẤU ROBOT CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHÂU 3 VÀ KHÂU 7.1) Tính toán thiết kế cơ cấu cặp vòi hút chân không. 7.2) Chọn trục dẫn hướng và động cơ xoay vật. 7.3) Tính toán thiết kế bộ truyền động vít me đai ốc. CHƯƠNG 8. TÍNH TOÁN KẾT CẤU KHỚP SỐ 2. 8.1) Tính toán lựa chọn kết cấu trục số 2: 8.2) Tính chọn then cho trục số 2. 8.3)Tính chọn ổ bi đỡ chặn cho trục số 2. 8.4) Chọn đông cơ truyền động cho trục 2. 8.5)Tính chọn bộ truyền động đai răng. CHƯƠNG 9. TÍNH TOÁN KẾT CẤU KHỚP 1 9.1) Tính toán lựa chọn kết cấu trục số 1 9.2) Tính chọn then cho trục số 1. 9.3) Tính chọn ổ bi đỡ chặn cho trục số 1 9.4) Chọn động cơ điện truyền động cho trục số 1. 9.5) Chọn bộ truyền bánh răng cho trục số 1. KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO
ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải Mục Lục Danh mục hình ảnh Danh mục cụm từ viết tắt LỜI NÓI ĐẦU PHẦN I: ĐIỀU KHIỂN ROBOT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1)Sơ lược q trình phát triển robot cơng nghiệp 1.2)Phân loại robot 1.3) Cấu trúc robot công nghiệp 11 CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC CỦA ROBOT .13 2.1)Thiết kế mơ hình robot 13 2.2) Đặt hệ trục tọa độ DH 16 2.3)Bậc tự robot 17 2.4) Phương trình động học robot 18 CHƯƠNG : TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC ROBOT 20 3.1) Cơ sở lý thuyết 20 3.2) Bài Toán động học thuận 22 3.3) Bài toán động học ngược 29 3.4) Xác định miền làm việc robot 31 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT .33 4.1) Cơ sở lý thuyết 33 4.2) Thiết lập phương trình động lực học 35 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG .43 5.1) Các khái niệm quỹ đạo chuyển động robot 43 5.2) Thiết kế quỹ đạo đa thức bậc ba 43 5.3) Ví dụ thiết kế quỹ đạo đa thức bậc cho robot scara 44 CHƯƠNG 6: THUẬT TOÁN THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN .46 6.1)Thiết kế điều khiển 46 6.2) Mô matlab 48 PHẦN II: KẾT CẤU ROBOT 57 CHƯƠNG 7: TÍNH TỐN THIẾT KẾ KHÂU VÀ KHÂU 57 7.1) Tính tốn thiết kế cấu cặp vòi hút chân không .57 7.2) Chọn trục dẫn hướng động xoay vật 61 Page ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải 7.3) Tính tốn thiết kế truyền động vít me đai ốc .65 CHƯƠNG TÍNH TỐN KẾT CẤU KHỚP SỐ 72 8.1) Tính tốn lựa chọn kết cấu trục số 2: 72 8.2) Tính chọn then cho trục số 74 8.3)Tính chọn ổ bi đỡ chặn cho trục số 75 8.4) Chọn đông truyền động cho trục 76 8.5)Tính chọn truyền động đai 78 CHƯƠNG TÍNH TỐN KẾT CẤU KHỚP 80 9.1) Tính tốn lựa chọn kết cấu trục số 80 9.2) Tính chọn then cho trục số 82 9.3) Tính chọn ổ bi đỡ chặn cho trục số 83 9.4) Chọn động điện truyền động cho trục số 85 9.5) Chọn truyền bánh cho trục số 86 KẾT LUẬN 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 Page ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải Danh mục hình ảnh Hình 1.1 Robot kiểu tọa độ Đề Hình 1.2 Robot kiểu tọa độ trụ Hình 1.3 Robot kiểu tọa độ cầu Hình 1.4 Robot SCARA Hình 1.5 Tay máy kiểu tay người .9 Hình 1.6 Một dạng Robot điều khiển servo 10 Hình 1.7 Robot hàn 11 Hình 1.8Robot dùng quân Mỹ 11 Hình 2.1: Mơ hình robot scara .13 Hình 2.2: Khâu đế 14 Hình 2.3: Khâu 14 Hình 2.4: Khâu 15 Hình 2.5: Khâu 15 Hình 2.6: Khâu 16 Hình 2.7: hệ trục tọa độ 16 Hình 2.8: Đặt hệ trục tọa độ 20 Hình 2.9: Đồ thị tọa độ điểm thao tác cuối 25 Hình 2.10: Đồ thị vận tốc điểm thao tác cuối 25 Hình 2.11: Đồ thị gia tốc điểm thao tác cuối 26 Hình 2.12: mơ quỹ đạo chuyển động matlab .27 Hình 2.13 : Hình chiếu đơn giản robot mặt phẳng x0y 30 Hình 2.14: miền làm việc robot .32 Hình 4.1 : Các khối tâm robot scara .35 Hình 6.1: Sơ đồ điều khiển .46 Hình 6.2: sơ đồ điều khiển vị trí .48 Hình 6.3: Sơ đồ robot sau chuyển sang từ solidwork simechanics sau thêm khối Joint Actu Joint sensor điều khiển 48 Hình 6.4: đầu vào điều khiển 49 Hình 6.5: kết mơ với luật điều khiển PID 49 Hình 6.6: kết mơ với luật điều khiển PD 50 Hình 6.7: kết mơ với luật điều khiển PI .50 Hình 6.8: sơ đồ khối simulink 52 Hình 6.9: sơ đồ quỹ đạo đầu vào 53 Hình 6.10: sơ đồ điều khiển PD .53 Hình 6.11: đồ thị vị trí 55 Hình 6.12: đồ thị vận tốc 56 Hình 7.1 Vòi hút chân khơngđiều khiển .57 Hình 7.2 Sơ đồ tính tốn lực cặp tải trọng Qz đặt lệch tâm .57 Hình 7.3 Thơng số kỹ thuật bơm hút chân không 58 Hình 7.4 Thơng số hình học vòi hút chân khơng 59 Hình 7.5 Cặp vòi hút chân không 60 Hình 7.6 Kết đầu trục dẫn hướng 62 Hình 7.7 Bạc dẫn hướng LMF 16 63 Hình 7.8 Động bước 14HR08 65 Hình 7.9 Sơ đồ truyền động trục vít me 65 Hình 7.10 Thơng số hình học trục vít me SND 16x10R .67 Hình 7.11 Đầu trục kiểu 2A&4A 68 Page ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải Hình 7.12 Gối đỡ cố định 68 Hình 7.13 Gối đỡ tự lựa 69 Hình 7.14 Động bước dẫn động trục vít me .71 Hình 8.1 Sơ đồ lực biểu đồ momen lực tác dụng lên trục số 73 Hình 8.2 Kích thước then .74 Hình 8.3 Ổ bi đỡ chặn dãy 46304 76 Hình 8.4 Các thơng số động AK-GB 42 77 Hình 9.1 Sơ đồ lực biểu đồ momen lực tác dụng lên trục số 81 Hình 9.2 Kích thước then .82 Hình 9.3 Ổ bi đỡ chặn dãy 46305 84 Hình 9.4 Các thơng sốcủa động AK-GB 60 .85 Hình 9.5 Thơng số bánh SH 87 Danh mục cụm từ viết tắt TTTKHDĐCK: Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí HTCĐT: Hệ thống điện tử Page ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải LỜI NÓI ĐẦU Trong nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước vấn đề tự động hóa có vai trò đặc biệt quan trọng Nhằm nâng cao nâng suất dây chuyền công nghệ, nâng cao chất lượng khả cạnh tranh sản phẩm, cải thiện điều kiện lao động, nâng cao suất lao động đặt hệ thống sản xuất phải có tính linh hoạt cao.Robot cơng nghiệp, đặc biệt tay máy robot bô phận quan trọng để tạo hệ thống Tay máy Robot có mặt sản xuất từ nhiều năm trước, ngày tay máy Robot dùng nhiều lĩnh vực sản xuất, xuất phát từ ưu điểm mà tay máy Robot đúc kết lại trình sản xuất làm việc, tay máy có tính mà người khơng thể có được, khả làm việc ổn định, làm việc mơi trường độc hại… Do việc đầu tư nghiêc cứu, chế tạo loại tay máy Robot phục vụ cho cơng tự động hóa sản xuất cần thiết cho tương lai ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ giúp chúng em làm quen tìm hiểu kĩ với vấn đề cốt lõi robot có ích cho chúng em sau Qua chúng em tìm hiểu sâu tìm hiểu cách tiếp cận giải vấn đề môn học Đồng thời qua làm đồ án hình thành thêm kĩ làm việc,lập kế hoạch,viết báo cáo……rất có ích cho sau Trong q trình làm đồ án có nhiều vấn đề đặt mà phạm vi khả chúng em hạn chế chưa thể giải triệt để vấn đề đặt ra.Vì vậy, chúng em mong đóng góp sửa chữa góp ý quý thầy cô để em rút kinh nghiệm bổ sung kiến thức cho Cuối cùng, chúng em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tâm huyết thầy Phạm Minh Hải– Bộ môn Cơ Sở Thiết Kế Máy Và Robot - Viện Cơ khí – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội giúp chúng em hoàn thành đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Page ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải PHẦN I: ĐIỀU KHIỂN ROBOT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1) Sơ lược q trình phát triển robot cơng nghiệp Thuật ngữ “Robot” sử dụng lần Karel Capek v k ịch ông Rosum’s Universal Robots xuất vào năm 1921 Co lẽ m ột gợi ý ban đầu cho nhà sáng chế kỹ thuật vi ệc sáng ch ế c ấu, máy móc bắt chước hoạt động người Về mặt kỹ thuật, robot cơng nghiệp ngày có nguồn g ốc từ hai lĩnh vực kỹ thuật đời sớm cấu ều ển từ xa (Teleoperator) máy công cụ điều khiển số (NC-Numerially Controoled Machine Toll) Các cấu điều khiển từ xa (hay thiết bị kiểu chủ-tớ) phát tri ển m ạnh chiến tranh giới lần thứ hai nhằm nghiên cứu vật liệu phóng x viện nghiên cứu nguyên tử lực Đó cấu sinh h ọc bao gồm khau khớp dây chằng gắn liền với hệ ều hành cánh tay người, thao tác thơng qua cấu khuếch đại khí C ụ th ể, g ồm có mọt kẹp bên hai tay cầm bên Cả hai, tay cầm kẹp, nối với câu sáu bậc tự để tạo vị trí h ướng tùy ý cho tay cầm kẹp Cơ cấu dùng đ ể ều ển b ộ k ẹp theo chuyển đọng tay cầm Chính vậy, người thao tác tách bi ệt khỏi khu vực phóng xạ mốt tường có vài quan sát, vân nhìn thấy thực thao tác bên cách bình th ường Vào khoảng năm 1949 máy công cụ ều ển s ố đ ời nh ằm đ ạp ứng nhu cầu gia công chi tiết ngành chế tạo máy bay Những robot th ực ch ất kết nối khâu khí cấu ều ển từ xa v ới kh ả l ập trình máy công cụ điều khiển số Đầu thập kỹ 1960, công ty Mỹ AMF (America Machine and Foundry Company) cho đời robot công nghiệp đặt tên Versatran, Hary Johnson Veljko Milenkovic thiết kế Năm 1967 trường Đại học tổng hợp Standford (Mỹ) chế tạo mẫu robot hoạt động theo mơ hình “mắt-tay”, có khả nhận bi ết định hướng bàn kệp theo vị trí vật kệp nhờ cảm biến Năm 1974 công ty Mỹ Cincinnati đ ưa loại robot điều khiển máy vi tính, gọi robot TTT (The Tomorrow Tool: Công cụ tương lai) Robot nâng vật có khối lượng lên đến 45kg Những năm 80, năm 90, áp dụng r ộng rãi ti ến b ộ kỹ thu ật vi xử lý công nghệ thông tin, số lượng robot công nghiệp gia tăng, giá thành giảm rõ rệt, tính có bước tiến Page ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải Ngày chuyên ngành khoa học robot “robotics” trở thành lĩnh v ực rộng khoa học, bao gồm vấn đề cấu trúc c ấu đ ộng h ọc, đ ộng l ực học, lập trình quỹ đạo, cảm biến tín hiệu, điều khiển chuyển động… Định nghĩa robot công nghiệp Viện nghiên cứu robot Mỹ đ ề xu ất đ ược sử dụng rộng rãi: “RBCN tay máy vạn năng, hoạt đọng theo ch ương trình lập trình lại để hồn thành nâng cao hiệu hoàn thành nhi ệm v ụ khác công nghiệp, vận chuy ển nguyên vật li ệu, chi ti ết, d ụng c ụ thiết bị chuyên dùng khác.” Ngối ý trên, định nghĩa 0CT 25686-85 bổ sung cho RBCN chức điều khiển trính sản xuất: “RBCN tay máy tự động đặt cố định hay di động bao gồm thiết bị dang thừa hành tay máy có m ột sơ b ậc t ự hoạt động thiết bị điều khiển theo chương trình, có th ể tái l ập trình đ ể hồn thành chức vận động điều khiển trình s ản xuất.” Chức vận động bao gồm hoạt động “cơ bắp” v ận chuy ển, đ ịnh hướng, xếp đặt, gá kẹp, lắp ráp… đối tượng Chức điều khiển ám vai trò robot phương tiện điều hành sản xuất, cung cấp dịch vụ vật liệu, phân loại phân phối sản phầm, trì s ản xuất th ậm chí ều khiển thiết bị liên quan Với đặc điểm lập trình lại, RBCN thi ết bị tự đ ộng hóa kh ả trình ngày trở thành phận thiếu tế bào ho ặc h ệ thống sản xuất linh hoạt 1.2)Phân loại robot 1.2.1 Phân loại theo kết cấu * Tay máy kiểu tọa độ Descarte: tay máy có chuy ển động c b ản tịnh ti ến theo phương trục hệ tọa độ gốc (cấu hình T.T.T) Trường cơng tác có dạng khối chữ nhật Do kết cấu đơn giản, loại tay máy có đ ộ cứng v ững cao, độ xác khí dễ đảm bảo thường dùng để vận chuy ển phôi li ệu, lắp ráp, hàn rong mặt phẳng… Page ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải Hình 1.1 Robot kiểu tọa độ Đề * Tay máy kiểu tọa độ trụ: khác v ới ki ểu tay máy Descartes kh ớp đ ầu tiên, dùng khớp quay thay cho khớp trượt Vùng làm việc có dạng hình tr ụ rỗng Khớp trượt nằm ngang cho phép tay máy thò vào kho ảng n ằm ngang Độ cứng vững tay máy trụ tốt, thích hợp v ới tải n ặng, nh ưng đ ộ xác định vị mặt phẳng nằm ngang giảm tầm với tăng Hình 1.2 Robot kiểu tọa độ trụ * Tay máy kiểu tọa độ cầu: khác với ki ểu trụ kh ớp th ứ hai (kh ớp tr ượt) thay khớp quay Nếu quỹ đạo phần công tác mô tả tọa độ cầu bậc tự tương ứng với khả chuy ển động vùng làm việc khối trụ rỗng Độ cứng vững tay máy th ấp h ơn hai loại độ xác phụ thuộc vào tầm với Tuy nhiên loại có th ể gắp vật sàn Page ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải Hình 1.3 Robot kiểu tọa độ cầu * Tay máy SCARA: Robot SCARA đời vào năm 1979 tr ường đại h ọc Yamanaski ( Nhật Bản) dùng cho cơng việc lắp ráp Đó ki ểu tay máy đ ặc bi ệt gồm hai khớp quay khớp trượt, ba khớp có trục song song với Kết cấu làm cho tay máy cứng vững h ơn theo ph ương th ẳng đ ứng cứng vững theo phương chọn, phương ngang Lo ại chuyên dùng công việc lắp ráp với tải trọng nhỏ theo phương th ẳng đứng Từ SCARA viết tắt chữ “Selective Compliance Articulated Robot Actuato” để mô tả đặc điểm Vùng làm việc SCARA ph ần c hình tr ụ rỗng Hình 1.4 Robot SCARA * Tay máy ki ểu tay người: tất kh ớp đ ều kh ớp quay, tr ục thứ vng góc với hai trục Do tương tự tay người, kh ớp th ứ hai gọi khớp vai (Shoulder joint), khớp thứ ba khớp khủy (Elbow joint), Page ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải nối cẳng tay với khủy tay Tay máy làm việc khéo léo Nhưng đ ộ xác định vị phụ thuộc vị trí vùng làm việc Hình 1.5 Tay máy kiểu tay người Tồn kết cấu liên quan đến khả định vị phần công tác Muốn định vị nó, cần bổ sung cổ tay Muốn định hướng tùy ý ph ần cơng tác, cổ tay phải có ba chuyển động quay quanh ba trục vng góc v ới 1.2.2 Phân loại theo điều khiển Có loại điều khiển robot: điều khiển hở va điều khiển kín * Điều khiển hở: dùng truyền động bước (đ ộng c điện ho ặc đ ộng c th ủy lực, khí nén…) mà quãng đường góc dịch chuy ển tỷ lệ v ới s ố sung ều khiển Kiểu điều khiển đơn giản, đạt độ xác thấp * Điều khiển kín (hay điều ển servo): s d ụng tín hi ệu ph ản h ồi v ị trí để tăng độ xác điều khiển Có kiểu điều ển servo: ều ển ểmđiểm điều khiển theo đường (contour) Page 10 ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT - GVHD: TS Phạm Minh Hải Khoảng cách trục a: amin �a �amax Trong đó: amin 0,5m( Z1 Z ) 2m 0,5.2.(12 12) 2.2 28mm amax 2m( Z1 Z ) 2.2.(12 12) 96mm Chọn sơ khoảng cách trục a= 96mm - Số đai: Zd 2a Z1 Z ( Z Z1 ) p 2.96 12 12 �43 p 40a 6.28 Từ bảng 4.30 giáo trình TTTKHDĐCK tập ta chọn số đai là: Zd = 45 Và chiều dài đai ld = 282,6 mm - Tính xác khoảng cách trục: Khoảng cách trục tính lại theo cơng thức 4.6 TTTKHDĐCK tập 1: a ( 8 ) / Trong đó: ld p Z1 Z / 282, 6, 28(12 12) / 207, 24 m( Z1 Z ) / 2.(12 12) / 24 2 a (207, 24 207, 24 8.24 ) / �100, 76mm - Tính tốn thơng số cho bánh đai: Đường kính vòng chia bánh đai: d1= d2= m.Z1= 24 mm Đường kính vòng ngồi bánh đai: d a1 d a2 mZ1 2 2.12 2.0, 22,8mm Đường kính đáy răng: d f1 d f d a1 1,8m 22,8 1,8.2 19, 2mm Chiều cao răng: h 0,9m 1,8mm Chiều dài răng: B= b+m= 16+2=18mm Page 80 ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải Hình 2.6 Kích thước hình học bánh đai CHƯƠNG TÍNH TỐN KẾT CẤU KHỚP 9.1) Tính tốn lựa chọn kết cấu trục số Mơ hình thiết kế solidwork: Chọn vật liệu chế tạo trục thép C45 thường hóa tơi cải thi ện Có 600MPa, ứng suất xoắn cho phép 20MPa, ứng suất cho phép [σ]=63MPa Gọi đường kính trục số d Đường kính trục tính theo tiêu độ bền xoắn bền uốn Các thông số đầu vào: - Khối lượng tải m=23kg (khi không tải 23kg có tải 25kg) Page 81 ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải - rad / s Vận tốc góc lớn rad / s 24 - Gia tốc góc lớn - Gia tốc hướng tâm an r - Gia tốc tiếp tuyến at r - Khoảng cách từ trọng tâm tới trục quay r =385mm - Lực quán tính li tâm lớn Flt man m max � � r 25 �� ��0,385 �2.64 N �6 � Tmax mat r m r 25 � �0.3852 �0, 485 Nm 485 Nmm 24 Mô men xoắn Xác định đường kính trục sơ bộ: = 485 � 0.2 �20 4,95 mm (1) Sơ đồ tác dụng lực: Page 82 ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải Hình 9.1 Sơ đồ lực biểu đồ momen lực tác dụng lên tr ục s ố Từ biểu đồ momen ta tính momen uốn lớn nhất: M x max Pl / Flt.a / 250 �385 / 2.64 �110 / �48270 Nmm Tính xác đường kính trục d1: Với Mtd = Trong đó: - 0,75 Page 83 ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải - L l=r = 385mm - Mxmax=48270Nmm: Mô men uốn - [σ]= 58 tra bảng 10.5 giáo trình TTTKHDĐCK - Mz= Tmax= 450Nmm : mô men xoắn 2 M tđ 48270 0, 75 �450 �48271 Nmm d1 �3 48271 � 0.1�58 20,3 mm (2) Từ (1) (2) ta chọn kích thước đường kính trục s ố d 1=25mm, d= 10mm 9.2) Tính chọn then cho trục số Ta chọn then vật liệu thép C45 có [] = 100Mpa [] = 60Mpa, dựa vào bảng 9.1a giáo trình TTTKHDĐCK chọn then có thơng số sau: Hình 9.2 Kích thước then Chọn chiều dài then lt= 50mm Điều kiện bền dập kiểm nghiệm theo cơng thức 9.1 giáo trình TTTKHDĐCK: Page 84 ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải �0, 485 0, 0003Mpa � d 100Mpa 25 �50 �(7 4) d Thỏa mãn điều kiện bền dập Điều kiện bền cắt kiểm nghiệm theo cơng thức 9.2 giáo trình TTTKHDĐCK: c �0, 485 0, 0001Mpa � c 60Mpa 25 �50 �8 Thỏa mãn điều kiện bền cắt 9.3) Tính chọn ổ bi đỡ chặn cho trục số Sơ đồ lực: Hệ số khả làm việc tính theo cơng thức 11.1 TTTKHDĐCK: Trong đó: - Q: tải trọng động quy ước, kN Đối với ổ bi đỡ dãy tải trọng động tính theo cơng thức 11.3 TTTKHDĐCK: Với: Fa=250N =0,25kN Phản lực ổ đỡ: Fr M x max 110 48270 110 � � �440 N 0, 44kN 2 2 V: hệ số kể đến vòng quay, ta chọn vòng quay V=1 kt: hệ số ảnh hưởng nhiệt độ, kt = Page 85 ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải kđ: hệ số kể đến đặc tính tải trọng dựa vào bảng 11.3 TTTKHDĐCK ta chọn kđ= 1,5 X,Y: hệ số tải trọng hướng tâm hệ số tải trọng dọc trục Với ổ bi đỡ chặn dãy có góc tiếp xúc α = 26 o (đối với kiểu 46000) có X= 0,41, Y= 0,87 0, 41�� 0, 44 0,87 �0, 25 �� 1,5 �0, 6kN Q= - L: tuổi thọ ổ tính triệu vòng quay Được xác định theo công thức 11.2 TTTKHDĐCK: Lh => Với: n= 10 vòng/ phút Lh: tuổi thọ ổ tính giờ, ta có Lh= 10000 L= = triệu vòng quay - m: bậc đường cong mỏi ổ bi m=3 Suy hệ số khả làm việc ổ là: Cd 0,6 �3 = 1,1 kN Dựa vào bảng P2.12 TTTKHDĐCK ta chọn ổ bi đỡ chặn dãy cỡ trung hẹp, kí hiệu ổ 46305 có C= 21,1 kN Hình 9.3 Ổ bi đỡ chặn dãy 46305 Page 86 ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải 9.4) Chọn động điện truyền động cho trục số Sơ đồ truyền động: Thông số đầu vào: - Mô men xoắn cần truyền Tct=0,485Nm - Tốc độ cần truyền n=10 vg/phút Từ thông số ta chọn động truyền động động bước kết hợp hộp giảm tốc phanh điện tử có mã: A50K-M566 –GB10: Hình 9.4 Các thơng sốcủa động AK-GB 60 Page 87 ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải Kích thước động A50K-M566-GB10: 9.5) Chọn truyền bánh cho trục số Chọn truyền động bánh trụ nghiêng cho tr ục s ố có ưu ểm ăn khớp êm chịu tải trọng lớn Các thông số đầu vào truyền: - Momen tối đa T1= 5Nm - Tỉ số truyền 1:2 - Khoảng cách trục 60 Từ thông số ta chọn truyền bánh trụ nghiêng mã SH c hãng KHK: Page 88 ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải Hình 9.5 Thơng số bánh SH Tính xác khoảng cách trục: aw 0,5(d1 d ) 0,5(41, 41 82,82) 62,12mm Các thông số cặp bánh răng: - Vật liệu: S45C - Góc nghiêng răng: 15� - Góc profin gốc: = 20o - Gocs profin răng: t arctg (tg / cos ) arctg (tg 20 / cos15) �21� - Ứng suất cho phép: [ H ]=600Mpa , [ F ]=300Mpa - Vận tốc vòng bánh chủ động: v d w1n1 / 6000 3,14.41, 41.10 / 6000 0, 22m / s Page 89 ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT - GVHD: TS Phạm Minh Hải Cấp xác cặp bánh cấp Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc: - Ứng suất tiếp xúc xuất mặt truyền phải th ỏa mãn điều kiện: H Z M Z H Z 2T1 K H (u 1) / (bW ud w1 ) �[ H ] Trong đó: ZM= 274 (MPa)1/3: hệ số ảnh hưởng đến tính vật liệu, tra bảng 6.5 giáo trình TTTKHDĐCK ZH: hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc Z H cos b / sin 2 tw cos14 / sin 2.26 �1,57 b arc tan(cos t tg ) arctan(cos 21.tg15) �14� tw arccos(a cos t / aw ) arccos(60 cos 21/ 62,12) �26� Z : hệ số kể đến trùng khớp bw sin / (m ) 25sin15 / 2.3,14 �1, 03 Z 1/ 1/1,58 �0,8 Tính gần đúng: [1,88-3,2(1/z1 +1/z )]cos [1,88 3, 2(1/ 20 1/ 40)]cos15 �1,58 KH: hệ số tải trọng tính mặt tiếp xúc K H K H K H K Hv 1, 02.1, 05.1,14 1, 22 K H 1, 02 : tra bảng 6.7 giáo trình TTTKHDĐCK K H 1, 05 : hệ số kể đến phân bố không đồng tải trọng tra bảng 6.14 giáo trình TTTKHDĐCK H g ov aw / u bw d w1 vH bw d w1 K Hv 1 2T1 K H K H 1 2T1 K H K H 0, 002.56.0, 22 62,12 / 2.25.41, 41 �1,14 2.5.103.1, 02.1, 05 H 274.1,57.0,8 2.5.103.1, 22(2 1) / (25.2.41, 412 ) �225MPa [ H ] 600MPa Vậy truyền thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc Kiểm nghiệm độ bền uốn: Page 90 ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT - GVHD: TS Phạm Minh Hải Ứng suất uốn sinh không vượt giá trị cho phép: F 2T1 K F Y Y YF1 / (bw d w1m) � F 300 MPa F F 1YF / YF � F 300MPa Trong đó: KF: hệ số tải trọng tính uốn K F K F K F K Fv 1, 02.1, 22.1,1 1,37 K F 1, 02 : hệ số kể đến phân bố không đồng tải tr ọng lên chiều rộng vành Tra bảng 6.7 giáo trình TTTKHDĐCK K F 1, 22 : hệ số kể đến phân bố tải trọng không cho đôi K Fv : hệ số kể đến tải trọng động xuất vùng ăn kh ớp tính uốn K Fv 1 g v aw / u bw d w1 vF bw d w1 1 F o 2T1 K F K F 2T1 K F K F 0, 016.56.0, 22 62,12 / 2.25.41, 41 �1,1 2.5.103.1,02.1, 22 Y 1/ 1/1,58 0, 63 : hệ số kể đến trùng khớp Y /140 15 / 140 �0,9 : hệ số kể đến góc nghiêng YF1=3,13; YF2=3,29: hệ số dạng bánh bánh Tra bảng 6.18 giáo trình TTTKHDĐCK � F 2.5.103.1,37.0, 63.0,9.3,13 / (25.41, 41.2) �12 MPa [ F ]=300MPa � 12.3, 29 / 3,13 12, MPa [ F ]=300MPa �F2 Vậy truyền bánh thỏa mãn điều kiện bền uốn Page 91 ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải KẾT LUẬN Đây đề tài mang tính thực tế cao, mà công nghiệp ngày phát triển cạnh tranh khơng ngừng đòi hỏi suất chất lượng phải cải thiện nhờ dây chuyền máy móc đại thay lao động chân tay người Như đồ án môn học chúng em tìm hiểu cách xây dựng mơ hình robot SCARA, từ thiết kế kết cấu đến lập trình điều khiển hoạt động Cơng việc hồn thành bao gồm sau - Tổng quan ngành công nghiệp robot Xây dựng kết cấu cho robot Dựng mô hình 3D Solidwords Tính tốn ổ, trục Chọn truyền, động cơ, chọn trục Lập trình điều khiển hoạt động Tính tốn động học robot Tính tốn động lực học Thiết kế quỹ đạo chuyển động Xây dựng điều khiển Matlab Qua đề tài chúng emđã biết cách vận dụng kiến thức chuyên môn đào tạo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội thời gian qua vào với thực tế sống với công nghiệp Không qua đồ án nàychúng em học nhiều kĩ làm việc nhóm, giải vấn đề, tìm tài liệu, viết báo cáo có ích cho sau này.Một lần nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy Phạm Minh Hải thầy cô môn giúp chúng em hoàn thành đề tài Do giới hạn thời gian kiến thức đồ án này, chúng em giải số vấn đề việc thiết kế robot ngồi nhiều vấn đề cần phải giải để có sản phẩm robot hồn thiện chúng em mong q thầy bạn đóng góp ý kiến để đề tài hoàn thiện Page 92 ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải Chúng em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo trình, giảng: Trịnh Chất, Lê Văn Uyển Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí Nhà xuất Giáo dục Việt Nam Nguyễn Trọng Hiệp Chi tiết máy Nhà xuất giáo dục, 2006 Phí Văn Hào, Lê Gia Bảo, Phạm Văn Nghệ, Lê Trung Kiên.Tự động hóa q trình dập tạo hình Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2006 PGS Phan Bùi Khôi Slide giảng Robotics GS TSKH Nguyễn Văn Khang, TS Chu Anh Mỹ Giáo trình Cơ sở robot công ngiệp Tài liệu khác: http://baoanjsc.com.vn/TaiLieu/Giac%20hut%20chan%20khong%20dung %20cho%20tai%20nang%20SMC%20dong%20ZPT-catalog %2025042015090233.pdf http://www.tstvietnam.vn/Tai-lieu-ky-thuat/85/95/So-tay-tra-cuu-san-pham- SKF.html http://www.omc-stepperonline.com/ http://autonics.com.vn/products/products_detail.php? catecode=03/01/04&db_uid=2164 Page 93 ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải Page 94 ... GVHD: TS Phạm Minh Hải Hình 2.2: Khâu đế Hình 2.3: Khâu Page 15 ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải Hình 2.4: Khâu Hình 2.5: Khâu Page 16 ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải Hình... ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải Hình 1.3 Robot kiểu tọa độ cầu * Tay máy SCARA: Robot SCARA đời vào năm 1979 tr ường đại h ọc Yamanaski ( Nhật Bản) dùng cho cơng việc lắp ráp Đó ki... là: f = 6(3 - 3) + + + = Vậy robot có bậc tự Page 18 ĐỒ ÁN THIÊT KẾ HTCĐT GVHD: TS Phạm Minh Hải Ta có bảng DH: Joint Các tham số động học: di 0 d3 d4 i a1 a2 0 i 0 = q1(t), 2=q2(t), d3= q3(t),