b) Thiết kế cánh tay robot
4.2.2Thiết kế trục
Tính toán trục
Trục 1 (trục tại khớp 3)
Xác định momen lớn nhất tác dụng lên trục:
Giả sử cánh tay nâng vật nặng 100(g), khâu thứ 3 nặng 216,05(g) được thay thế bằng lực tương đương tại trọng tâm.
Hình 4.11 Khớp 3
Ta có tổng momen tác dụng lên trục 1: M = 0.21605 75 + 0.1 150 = 305.8 (Nmm)
Gọi: +) M1 là momen canh tay tác dụng lên trục: M1 = M/2 = 152.9 (Nmm) +) M2 là momen động cơ cần thiết tác dụng lên trục M2 = M1
Trục chịu lực cắt lớn nhất khi cánh tay ở vị trí cao nhất, khi đó lực cắt: P= ( 0.21605 + 0.1 ) 9.8 = 3 (N)
Gọi: +) N3, N4 là hai lực cắt cánh tay tác dụng: N3 = N4 = P/2 =1,5 (N) Khi đó
+) N1, N2 là hai phản lực: N1 = 1,8 (N), N2 =1,2 (N) Biều đồ momen:
Hình 4.12 Biểu đồ momen trục 1
Xác định tiết diện tại điểm nguy hiểm
Dựa vào biểu đồ nội lực ta thấy điểm đặt lực N4 là điểm nguy hiểm, ta có momen tương đương tại điểm này:
Mtd = = 26.4 (Nmm)
Chọn vật liệu: thép C45 => [σ] = 80 Đường kính cần thiết:
Trục 2 (trục tai khớp 2)
Khối lượng khâu 2 và 3: m= 1594.9 + 216.05 = 1811 (g), cánh tay nâng vật nặng 100 (g). Ta có thể thay thế lực tác dụng như sau
Trục 2 chịu tác dụng của momen xoắn do khối lượng của khâu 2, khâu 3 và vật nâng gây ra:
Hình 4.13 Khớp 2 và khớp 3
Từ hình trên ta có tổng các momen tác dụng:
M = M2126.5 + M3 328 + M0403 = 3066.44 (Nmm)
Gọi M1, M2 là momen xoắn do cánh tay và động cơ tác dụng lên truc 2 M1 = M2 = M/2 = 1533,22 (Nmm)
Trọng lượng của khâu 2,3: P = M0 + M2 + M3 = 19 (N)
Gọi N3, N4 là lực cắt của cánh tay tác dụng lên trục 2: N3 = N4 =P/2 = 9,5 (N) Khi đó hai phản lực ta có hai phản lực N1 = 11, N2 = 8 (N)
Hình 4.14 Biểu đồ nội lực
Dựa vào biểu đồ nội lực ta thấy điểm đặt lực N4 là điểm nguy hiểm, ta có momen tương đương tại điểm này:
Mtd = = 122.6 (Nmm)
Chọn vật liệu: thép C45 => [σ] = 80 Đường kính cần thiết:
d = = = 2.5 (mm)
Trục 3 (trục tại khớp 1)
Trục chịu tác dụng chủ yếu bởi momen uốn và momen xoắn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 4.15 Khớp 1
Momen uốn lớn nhất được tạo ra bởi cánh tay tại vị trí xa nhất. M = M2126.5 + M3 328 + M0403 = 3066.44 (Nmm)
Momen xoắn lớn nhất được tạo ra khi cho cánh tay quay với gia tốc lớn nhất, giả sử gia tốc lớn nhất là 1 m/s2. Khi đó momen lớn nhất được tính như sau:
Mz = M2 a 126.5 + M3 a 328 + M1 a403 = 313 (Nmm) Biểu đồ nội lực
Hình 4.16 Biểu đồ nội lực
Dựa vào biểu đồ nội lực ta thấy điểm đặt momen Mz2 là điểm nguy hiểm, ta có momen tương đương tại điểm này:
Mtd = = 225.1 (Nmm)
Chọn vật liệu: thép C45 => [σ] = 80 Đường kính cần thiết:
d = = = 3.1 (mm)