Механизмов механизмы

Рис. 2.32. Кинематические схемы механизмов манипуляторов

Рис. 2.33. Кинематические схемы плоских механизмов манипуляторов и педипуляторов

15 3-й главе было показано, как, располагая структурной схемой механизма и размерами его звеньев, определить функцию положения и передаточную функцию различных точек и звеньен механизма, т. е. определить его кинематические характеристики. При проектировании механизма необходимо решать и обратную задачу: по выбранной структурной схеме и заданной кинематической характеристике определить размеры звеньев проектируемого механизма, при которых они совершали бы требуемые движения. Такая задача называется синтезом кинематической схемы ме ханизма, и методы ie решения излагаются в главах II раздела книги. Кинематический си гге.з механизмов с низшими кинематическими парами (рычажных механизмов) юдсржит целый ряд конкретных задач, среди которых следует указать: синтез по нескольким заданным дискретным положениям звеньев; синтез по .заданной аналитически функции положения или по отдельным заданным кинематическим параметрам (средней скорости, отношению средних скоростей при прямом и обратных ходах и т. п.); синтез по заданной траектории точки звена. Методы кинематического синтеза рычажных механизмов, имеющих одну степень свободы, а также исследование механизмов с незамкнутыми кинематическими цепями и с числом степеней свободы, большим единицы (механизмов манипуляторов и роботов), излагаются в настоящей главе.

Кинематический анализ пространственных рычажных механизмов манипуляторов при их исследовании и проектировании наиболее целесообразно проводить матричным методом преобразования координат, методика решения таких задач была изложена в гл. 3.

В 3-й главе было показано, как, располагая структурной схемой механизма и размерами его звеньев, определить функцию положения и передаточную функцию различных точек и звеньев механизма, т. е. определить его кинематические характеристики. При проектировании механизма необходимо решать и обратную задачу: по выбранной структурной схеме и заданной кинематической характеристике определить размеры звеньев проектируемого механизма, при которых они совершали бы требуемые движения. Такая задача называется синтезом кинематической схемы механизма, и методы ее решения излагаются в главах II раздела книги. Кинематический синтез механизмов с низшими кинематическими парами (рычажных механизмов) содержит целый ряд конкретных задач, среди которых следует указать: синтез по нескольким заданным дискретным положениям звеньев; синтез по заданной аналитически функции положения или по отдельным заданным кинематическим параметрам (средней скорости, отношению средних скоростей при прямом и обратных ходах и т. п.); синтез по заданной траектории точки звена. Методы кинематического синтеза рычажных механизмов, имеющих одну степень свободы, а также исследование механизмов с незамкнутыми кинематическими цепями и с числом степеней свободы, большим единицы (механизмов манипуляторов и роботов), излагаются в настоящей главе.

Кинематический анализ пространственных рычажных механизмов манипуляторов при их исследовании и проектировании наиболее целесообразно проводить матричным методом преобразования координат, методика решения таких задач была изложена в гл. 3.

1.6. Определить структуру механизмов манипуляторов, представленных на рис. 1.26, а, б, и кинематических цепей рук промышленных роботов «Юнимейт» (рис. 1.27), «Версатран» (рис. 1.28) и «Маекот» (рис. 1.29).

Рис. 2.32. Кинематические схемы механизмов манипуляторов

Рис. 2.33. Кинематические схемы плоских механизмов манипуляторов и педипуляторов

§ 3. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА КИНЕМАТИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ МЕХАНИЗМОВ МАНИПУЛЯТОРОВ И РОБОТОВ

* Воробьев Е. И. «Кинематический анализ пространственных механизмов манипуляторов методом матриц», «Механика машин», №27 — 28, М., «Наука», 1971.

Механизмы 6-й степени точности применяют при работе с большой частотой вращения и в отсчетных устройствах; механизмы 7-й и 8-й степеней точности применяют для работы на средних скоростях; 9-ю степень точности назначают для неответственных тихоходных механизмов с ручным управлением.

Каждая группа подразделяется на подгруппы механизмов. Например, механизмы рычажные имеют 13 подгрупп: простейшие, четырехзвенные шарнирные, четырехзвенные кулисные, кривошипно-шатунные и т. п.

Механизмы производственных машин, изготавливающих штучную продукцию, выполняют рабочие операции технологического процесса в определенной последовательности. Работа этих механизмов взаимосвязана.

Так как t" заранее задано, то уменьшение времени Т и повышение продуктивности машины возможны лишь за счет уменьшения времени ta перемещения. Различные типы поворотных механизмов обеспечивают различные возможности в этом отношении. Наибольшее применение нашли три типа поворотных механизмов: механизмы мальтийского креста;

В приборах и аппаратах точной механики они используются в качестве передаточных механизмов (механизмы для вычерчивания кривых, регистрирующие устройства, шкальные механизмы).

Механизмы входят в состав многих машин, так как выполнение механических движений для преобразования энергии, материалов и информации требует обычно преобразования движения, получаемого от двигателя. Однако нельзя отождествлять понятия «машина» и «механизм». Во-первых, кроме механизмов, в машине всегда имеются дополнительные устройства, связанные с управлением механизмами (пуск в ход, блокировки, контроль и т.п.). Особенно развиты эти устройства в машинах-автоматах, где они образуют систему автоматического управления и выполняются обычно на электромагнитных или пневматических элементах. Во-вторых есть машины, в которых нет механизмов. Например, в последние годы появились технологические машины, в которых каждый исполнительный орган приводится в движение от индивидуального электродвигателя или гидродвигате.1 г.

Несмотря на указанную тенденцию к сокращению числа механизмов в машине, все же они составляют важнейшую, хотя и не единственную часть большинства машин. Кроме того, механизмы применяются в приборах, аппаратах и других технологических устройствах.

Механизмы с одной степенью подвижности можно соединять между собой по принципу «выход — стойка». В этом случае выходное звено предыдущего механизма соединяется со сгонкой последующего (рис. 7). Соединяя таким образом последовательно k механизмов с одной степенью подвижности, можно получить механизмы, обладающие k степенями подвижности. Такую структуру имеют механические части подъемно-транспортных машин, а также роботов-манипуляторов. На рис. 8 показана схема робота-манипулятора с тремя степенями подвижности, представляющего собой последовательное соединение по принципу «выход — стойка» трех механизмов.

Механизмы, подчиняющиеся структурной формуле (12), на которые наложена одна общая связь (v = 1), относятся к первому семейству механизмов. Аналогично, при v = 2 механизмы причисляются ко второму семейству, при v = 3 — к третьему семейству и при v = 4 — к четвертому семейству механизмов.

Хотя плоские механизмы подчиняются структурной формуле не следует думать, что в третье семейство механизмов входят только плоские механизмы. Как увидим ниже, к третьему семейству механизмов будут относиться еще так называемые сфер ические механизмы и пространственные механизмы с одними поступательными парами.

Акад. И. И. Артоболевский, а также проф. В. В. Добровольский, создавшие и развившие учение о семействах механизмов, ограничивались лишь случаем (9), когда н = kv, однако возможны механизмы с н > kv и н < kv.