Применение теории подобия при проектировании манипуляционных роботов по прототипам

• Автор: Шашков, Сергей Михайлович
• Шифр специальности: 05.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 231 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ С.
ВВЕДЕНИЕ
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ПОДОБИЯ
1.1. Методы подобия и размерности
1.1.1. Размерность и системы единиц
1.1.2. Правило размерности
1.2. Подобие, моделирование и примеры приложений теории
размерности
1 .,2 .1. Задаваемые и зависимые параметры
1.2.2. Динамическое подобие и моделирование явлений
1.3. Теория подобия в механике .<Тч.'
1.4. Установление подобия по дифференциальным уравнениям
2. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ ПОДОБИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ РОБОТА
2.1. Определение коэффициента подобия по ускорению
2.2. Определение коэффициента подобия по скорости
2.3. Определение коэффициента подобия по времени
2.4. Обработка данных для определения критериев подобия
для двигателей
2.4.1. Анализ параметров пневматических двигателей фирмы

2.4.1.1. Особенности различных типов пневмодвигателей
2.4.1.2. Анализ результатов обработки данных
2.4.2. Анализ параметров электрических двигателей фирмы Siemens
2.4.3. Анализ параметров электродвигателей и мотор-редукторов фирмы Bosch

3. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ ПОДОБИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЖЕСТКОСТИ РОБОТА
3.1. Обзор исследований по применению коэффициентов подобия в робототехнике
3.2. Жесткость и деформации длинномерных звеньев
3.2.1. Жесткость и деформации длинномерных звеньев при изгибе
3.2.2. Жесткость и деформации длинномерных звеньев при кручении
3.2.3. Особые случаи определения жесткости длинномерных звеньев
3.3. Жесткость и долговечность подшипников качения
3.3.1. Упругость, жесткость и долговечность
шарикоподшипников
3.3.2. Упругость, жесткость и долговечность
роликоподшипников
3.4. Жесткость зубчатых колес
3.5. Крутильная (вращательная) жесткость механизма зубчатой передачи редуктора
3.5.1. Крутильная (вращательная) жесткость механизма зубчатой передачи одноступенчатого цилиндрического редуктора
3.5.2. Крутильная (вращательная) жесткость механизма зубчатой передачи двухступенчатого цилиндрического редуктора
3.5.3. Крутильная (вращательная) жесткость механизма зубчатой передачи планетарного редуктора
3.6. Параметры точности зубчатых колес

3.7. Применение теории подобия для определения
собственных частот
4. ПРИМЕР РАСЧЕТА РОБОТА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. АНАЛИЗ КОЭФФИЦИЕНТА ПОДОБИЯ К,
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ДАННЫЕ ПО ПНЕВМОДВИГАТЕЛЯМ ФИРМЫ «SMC»
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ДАННЫЕ ПО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМ ФИРМЫ «SIEMENS»
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. ДАННЫЕ ПО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМ ФИРМЫ «BOSCH»
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. ДАННЫЕ ПО МОТОР-РЕДУКТОРАМ ФИРМЫ «BOSCH»
ПРИЛОЖЕНИЕ 6. ДАННЫЕ ПО ТОЧНОСТИ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Щ = Ще + Щр Аналогично: ,/е = Jвc + Jвp
В этом случае при переходе от звена-прототипа к подобному звену изменение масс выходного звена произойдет следующим образом:
твс = Ктствс , твр1=КъгКртвр.
Если теперь записать выражение для момента инерции выходного звена следующим образом:
= I г2ётвс +1 гтвр,

то для подобного выходного звена с учетом того, что расстояние от каждой точки до оси вращения увеличивается в К,-раз, это выражение можно переписать так:
JвХ= KlKmcr2dmвc KЪrKpr2dmвv или иначе говоря:
Для малых интервалов времени считается оптимальным использование максимально возможного углового ускорения привода для повышения быстродействия роботов. При использовании критерия максимально возможного ускорения оптимальное передаточное отношение редуктора определяется по формуле:

При переходе к подобному механизму получается следующее
соотношение:
К.= Щ.
ч 'Нд
С учетом приведенных выше соотношений, а также пренебрегая младшими степенями при коэффициенте подобия Кг, в итоге получаем, что в этом случае коэффициент подобия по передаточному отношению редуктора равен единице, то есть целесообразно при