Выполнить расчёт и разработать конструкцию механического захватного устройства промышленного робота

>] + + 

+]}=40,8н·м 

Определяем дополнительный момент ΔМ 

ΔМ=b sinα                                                                                                 (2.8)

ΔМ= = 10,4н·м

Определяем  суммарный удерживающий момент, необходимый для удержания заготовки при ее перемещении в осевом направлении с ускорением а^ос = 1,4 м/с⁸,

=M_⅀ (G) +ΔМ                                                                                             (2.9)

40,8+10,4 = 51,2н·м

 Поскольку в процессе перемещения заготовки усилие ее зажатия в губках ЗУ

не меняется, то все дальнейшие расчеты будем  производить для большего из

определенных  суммарных удерживающих моментов, а именно для M_⅀=61Н·м.

В связи  с неточностью позиционирования ЗУ по отношению к месту захвата заготовки, разбросом значений коэффициента трения р, и т. д. примем коэффициент запаса по удерживающему моменту равным 2,3:

= 2,3·M_⅀                                                                                                   (2.10)

= 2,3 · 61 = 140,4 Н·м                                                           

Для проведения расчетов на прочность установим, в  каком из рассматриваемых случаев возникают наибольшие усилия взаимодействия заготовки с губками ЗУ, и определим их. При перемещении под углом к горизонту ф > 40° - α заготовка контактирует с губками ЗУ в четырех точках на левой паре губок — с гранями, расположенными дальше от точек подвеса губок, а на правой паре — с гранями, расположенными ближе к точкам подвеса губок. При этом минимальные силы взаимодействия R_1л, R_2л, R_1п, R_2п, под воздействием которых заготовка будет находиться в равновесии,

определяются  по формулам

R_1л =                                                 (2.11) 

 R_1л =  =190 Н                                                                                      

R_2л =                                                          (2.12)

R_2л = = 146Н 

R_1п =                                                                (2.13)

R_1п = = 20Н 

R_2п =                                                  (2.14)

R_2п = = 26Н

Поскольку усилия взаимодействия заготовки с ЗУ на правой паре губок получились меньшими, чем на левой, то, очевидно, для удержания заготовки к правой паре губок нужно приложить меньший удерживающий момент, чем к левой. Минимальный удерживающий момент, который необходимо приложить к правой паре губок для удержания их от раскрытия, определим по формуле

M_⅀п =( sinα - μ·cosα)·(b - cosα)+( cosα + μ·sinα) · sinα- h)·

·( sinα + μ·cosα)·(b - cosα)+ cosα + μ·sinα)· sinα- h)      (2.15)

M_⅀п = (20· sin45°-20·0,15·cos45°)·(0,1-·cos45°)+(20·cos45°+20·0,15·sin45°)·

·( sin45°-0,045)+(26·sin45°-20·0,15·cos45°)·(0,1-· cos45°)+

+(26·cos45°+20·0,15·sin45°)·( sin45°-0,045) = 1,4н·м

Минимальный удерживающий момент, который необходимо приложить к левой паре губок для удержания их от раскрытия, равен половине суммарного удерживающего момента:

M_⅀л = 0,5М_⅀

M_⅀л = 0,5 · 61 = 30,5 Н ·м                                                                                (2.16)

Превышение  минимальных удерживающих моментов   в   левой   паре   губок   на  ΔМ_1л

ΔМ_1л =0,5- M_⅀л                                                                                         (2.17)

ΔМ_1л = 70,2-30,5 = 39,7 Н·м                                                   

На правой паре губок ΔМ_1п

ΔМ_1п =0,5- M_⅀п                                                                                         (2.18)

ΔМ_1п = 70,2-1,4 = 68,8 Н                                                     

Это превышение вызовет дополнительные силы взаимодействия, которые

при равномерном распределении по четырем граням каждой пары губок ЗУ

могут быть определены из формулы

ΔR_1л  =                                                                                       (2.19)

ΔR_1л  = = 140Н

ΔR_1п =

 ΔR_1п =  = 243Н 

Таким образом, при перемещении заготовки  вверх под углом φ = 80° к горизонту наибольшей является сила взаимодействия

= R_1л+ ΔR_1л                                                                                                 4.20

= 190+140 = 330Н

При перемещении  заготовки в осевом направлении  силы взаимодействия определяются как  сумма сил R (G), вызванных весом заготовки G, и сил ΔR₂. вызванных дополнительным моментом ΔМ.

Силы  взаимодействия R (G) определяются по формулам (2.11) ... (2.13), в которых нужно положить а = 0: 

R_1л (G) =  

 R_1л (G) =  
 
 
 

R_2л(G) =  

R_2л(G) = = 90Н

R_1п(G) =

R_1п(G)  = = 12Н

R_2п(G) =

R_2п(G) = = 19Н

Определим минимальный  удерживающий момент для правой пары губок

M_⅀п (G) = {sinα - μ·cosα}·(b - cosα)+[(G)cosα + μ·sinα] · sinα- h)·( sinα + μ·cosα)·(b - cosα)+ ·cosα + μ·sinα)· sinα- h)       

M_⅀п (G) = (12·sin45°-12·0,15·cos45°)·(0,1·cos45°)+(12·cos45°+12·0,15·sin45°) ·( sin45°-0,045)+(19·sin45°-12·0,15·cos45°)·(0,1-· cos45°)+

+(19·cos45°+12·0,15·sin45°)·( sin45°-0,045) = 1н·м

Определим минимальный  удерживающий момент для левой пары губок

M_⅀л = 0,5М_⅀ (G)

M_⅀л = 0,5 · 40,8 = 20,4 Н ·м

Определим превышение минимальных удерживающих моментов на левой паре губок

ΔМ_2л = 0,5- M_⅀л(G)                                                                                   (2.20)

ΔМ_2л = 70,2-20,4 = 49,8Н·м

Определим превышение минимальных удерживающих моментов на левой паре губок

ΔМ_2п = 0,5- M_⅀п(G)                                                                                   (2.21)

ΔМ_2п = 70,2 - 1 = 69,2Н·м

Эти дополнительные моменты вызовут дополнительные силы взаимодействия, которые в случае равномерного распределения по четырем граням левой и правой пар губок определяются из формул 

ΔR_2л =                                                                                       (2.22)

ΔR_2л = = 176Н

ΔR_2п =                                                                                       (2.23)

ΔR_2п =

При перемещении  заготовки в осевом направлении с ускорением а^ос =1,4 м/с²

наибольшей является сила взаимодействия R_1л  

 = R_1л(G) +1 ΔR_2л                                                                                       (2.24) 

34 + 176 = 310 Н.

Однако  эта сила меньше силы взаимодействия возникающей при перемещении заготовки вверх под углом ф = 80°. Поэтому дальнейшие расчеты по контактным напряжениям будем производить для усилия К=330Н Выполним расчет заготовки и губок ЗУ по контактным напряжениям. В рассматриваемом случае происходит контакт цилиндра диаметром d= 0,08 м с плоскостью губки ЗУ. Контактные напряжения при этом определяются по формуле . Условие прочности по контактным напряжениям имеет вид

G_k = 0,418≤ []                                                                                    (2.25)

Е_пр – приведённый модуль упругости.

Для материала заготовки (дюралюмин Д16) [G_к] = 150 МПа, для материала губок (сталь 45) [G_к] = 1000 МПа. Для материалов заготовки и губок приняты нижние значения допускаемых контактных напряжений, так как неточность

позиционирования схвата по отношению к оси заготовки приводит к неравномерному распределению давления по ширине губки . Приведенный модуль упругости для материалов заготовки и губок ЗУ определяем по формуле

=                                                                                       (2.26)

= = 1,04·

Из условия  прочности определим минимальную  ширину губок захватного устройства

≥                                                                                                      (2.27)

= 0,0067м

Для рассматриваемого захватного устройства выберем реечный механизм, который имеет небольшие габаритные размеры и допускает большое раскрытие губок. Выполним первую компоновку захватного устройства. Принимаем диаметр делительной окружности сектора d_д = 60 мм

Определим усилие привода захватного устройства

Р =                                                                                                           (2.28)