Projekt techniczny chwytaka Opracowa:Maciej WarczakAiR, Grupa VZadany schemat kinematyczny chwytaka typu P-(O-O-O)Rys. 1. Schemat kinematyczny chwytaka.1. Obliczenie ruchliwoci chwytaka.4 52 3 p p n w gdzie:w ruchliwo chwytaka (ilo stopni swobody)n liczba czonw ruchomychp5 liczba par kinematycznych klasy pitej obrotowych i postpowychp4 liczba par klasy czwartejDla powyszego chwytaka mamy:n = 5p5 = (0,1),(1,3),(1,3),(0,2),(0,2),(2,3),(2,3) = 7p4 = 01 7 2 5 3 wRuchliwo w=1 oznacza, e do napdu chwytaka zastosujemy jeden siownik pneumatyczny o ruchu liniowym.2. Analiza zadania projektowego.Rys. 2. Schemat kinematyczny chwytaka w zaoonych pooeniach kracowych.Dane projektowe:xmin = 25 [mm]xmax = 35 [mm] x = xmax xmin = 10 [mm]ymin = 54,613 [mm]ymax = 70 [mm] y = 2(ymax ymin) = 15,387 [mm]l11 = 80 [mm]l12 = 30 [mm]l31 = 50 [mm]l32 = 100 [mm]l2 = 65,765 [mm]l4 = 20 [mm]l5 = 60 [mm]l7 = 15 [mm]= 5313Maksymalny ciar obiektu transportowanego.] [4max2maxmaxN ldQ gdzie:dmax [m] maksymalna rednica chwytanego obiektulmax [m] maksymalna dugo chwytanego obiektu[N/m3] ciar waciwy przenoszonego materiau(stali)dmax =104 [mm]lmax = 100 [mm]= 76596 [N/m3]] [ 03 , 65 76596 1 , 04104 , 0 14 , 32maxN Q Wyznaczanie maksymalnej koniecznej siy chwytu Fchmax. wspczynnik tarcia midzy szczkami chwytaka a obiektemn wspczynnik przecienia chwytaka2- kt nachylenia szczk chwytakaRys. 3. Ukad si dziaajcych na chwytak. a) rozkad si tarcia podczas chwytania obiektu b) rozkad si normalnych podczas chwytania obiektuQmax = 65,03 [N]2= 140= 0,3n = 2) 90 cos( 2 N Fch sin 2 ) 90 cos( 2ch chF FN sin 2 chFN TDla prawidowego uchwycenia transportowanego elementu musi by speniony warunek:n QFTch sin24std sia chwytu2sin QnFch oraz2sinmaxmaxn QFch] [ 69 , 2033 , 0 270 sin 2 03 , 65maxN Fch Wyznaczenie minimalnego wymiary szczki.min2edtg std tgde2min oraz tgde e2min >0189 , 070 2104 , 0min >tge e[m]emin = 18,9 [mm]3. Wyznaczenie charakterystyki przesuniciowej chwytaka.Rys. 4. Model obliczeniowy chwytaka do wyznaczania charakterystyki przesuniciowej i prdkociowej.Metoda analityczna.Mechanizm zapisujemy wielobokiem wektorowym 05 4 2 31 12 11 + + + + + + l l l l l l xPo rzutowaniu na osie ukadu wsprzdnych otrzymamy:x: 0 cos cos cos cos cos cos cos5 5 4 4 2 2 31 31 12 12 11 11 + + + + + + l l l l l l xxy: 0 sin sin sin sin sin sin sin5 5 4 4 2 2 31 31 12 12 11 11 + + + + + + l l l l l l xx0 cos cos4 2 2 31 31 11 + + + l l l l x 0 sin sin5 2 2 31 31 12 + + l l l l Przeksztacamy ukad rwna do postaci:2 2 4 31 31 11cos cos + + l l l l x2 2 5 31 31 12sin sin + l l l lPo wprowadzeniu oznacze 4 11l l x A + i 5 12l l B otrzymamy:2 2 31 31cos cos + l l A2 2 31 31sin sin + l l BRwnania podnosimy do kwadratu i dodajemy stronami:0 sin 2 cos 222231 31 31231 312 + + + + l l Bl B Al A Rwnanie dzielimy przez 312Al0 sin cos231 3131222312 2 + + + + ABAll l B APrzyjmujemy oznaczenie 31222312 22All l B AC + +oraz ABD , wwczas rwnanie ma posta:0 sin cos31 31 + + D CPo zastosowaniu wzorw trygonometrycznych i podstawieniu 31cos t otrzymujemy rwnanie w postaci:21 t D t C +Podnosimy obustronnie do kwadratu i przeksztacamy ostatecznie otrzymujc rwnianie kwadratowe w postaci:0 2 ) 1 (2 2 2 2 + + + D C t C t D x ( ) 4 C x ( ) ( )2 4 1 D x ( ) ( )2+

1] C x ( ) ( )2D x ( ) ( )2

1] :cos1 x ( )2 C x ( ) x ( ) +2 1 D x ( ) ( )2+

1]:sin1 x ( ) 1 cos1 x ( )2 :cos2 x ( )2 C x ( ) x ( ) 2 1 D x ( ) ( )2+

1]: sin2 x ( ) 1 cos2 x ( ) ( )2 :Dostajemy warto ) ( cos31 x , 31sin , ktre podstawiamy do rwnania wieloboku wektorowego: 06 32 31 12 + + + + l y l l l0 sin sin sin32 32 31 31 12 12 + + y l l l 0 sin sin32 32 31 31 12 + + y l l l + + 18031 32 Powysze obliczenia pozwoliy uzyska zaleno y = f(x). Obliczenia zostay wykonany przy uyciu programu Mathcad.y1 x ( ) l12l31sin1 x ( ) + l32sin1 x ( ) cos 180deg + ( ) cos1 x ( ) sin 180deg + ( ) + ( ) + :44 46 48 50 52 54 5655606570y1 x ( )xRys. 5. Charakterystyka przesuniciowa chwytaka.4. Charakterystyka prdkociowa chwytaka.Wyznaczona jako pochodna drogi wzgldemczasu.cosinus1 x ( )2 1100x 25+374 x 160 + ( )

11]9 254266x 40 + ( )2+2931975x 40 + ( )4+ +2 130 x 40 +

_

,2+

11]:sinus1 x ( ) 1 cosinus1 x ( )2 :cosinus2 x ( )2 1100x 25+374 x 160 + ( )

11]9 254266x 40 + ( )2+2931975x 40 + ( )4+ 2 130 x 40 +

_

,2+

11]:sinus2 x ( ) 1 cosinus2 x ( )2 :v x ( )x30 10.0sinus1 x ( ) 80.0cosinus1 x ( ) ( )dd:44 46 48 50 52 54 561.521.531.541.551.561.57v x ( )xRys. 6. Charakterystyka prdkociowa chwytaka.5. Charakterystyka siowa chwytaka.Analiza si w grupie strukturalnej.Rys. 7. Model obliczeniowy chwytaka do wyznaczania charakterystyki siowej.) sin() cos( ) cos() sin(03231 32313132 ABA AxchAA ch BR FFR Rl l FRAB R BC F M) sin( 2) (231 3231 llFFx fR FSchFAx S6. Sprawdzenie charakterystyki siowej chwytaka metod mocy chwilowych.0 +wy weN N0 2 + y F x Fch S czyli:0 2 y F x Fch S Rys. 8. Model chwytaka do wyznaczania bilansu mocy chwilowych. fFx ( )12 v x ( ) :44 46 48 50 52 54 560.3180.320.3220.3240.3260.3280.33fFx ( )xRys. 9. Charakterystyka siowa chwytaka.7. Obliczenia wytrzymaociowe chwytaka.Sprawdzenie warunku wytrzymaociowego na zginanie ramion chwytaka:Rys. 10. Model odcienia i wykres momentw gncych dla ramienia chwytaka.Maksymalny moment gncy wynosi:Mg max = Fch * BC = 203,69 * 0,1 = 20,369[Nm]Przyjmujc przekrj prostoktny ramienia o wymiarach:b = 20 [mm]h = 10 [mm]Przyjmujc materia ramienia St6 dla ktrego:

] MPa [ 2602520xRkeeg Obliczamy wskanik wytrzymaoci na zginanie 62h bWg , oraz warunek wytrzymaociowy na zginanie: ]) [ 260 ( ] [ 107 , 6101 , 0 02 , 0369 , 20 662 2maxmaxMPa k MPabhMggg < gdzie:kg wytrzymao materiau ramienia na zginanieSprawdzenie warunku wytrzymaociowego na cinanie dla najbardziej obcionego sworznia:Zaoenia:ds = 5 [mm] rednica sworzniaRe=280[MPa]- dla materiau sworznia (Stal 45)] [ 9822807 , 0 7 , 0 MPaxRkeet tsBkdR< 24]) [ 98 ( MPa kt < Obydwa warunki wytrzymaociowe zostay zachowane.8. Obliczanie wymaganych parametrw napdu pneumatycznego chwytaka i jego wstpny dobr.Rys. 11. Model siownika pneumatycznego dwustronnego dziaania.pp cinienie wlotowe pchajce ,pc cinienie wlotowe cignce,Pp sia pchajca - rozwieranie szczkPc sia cignca - zaciskanie szczkpn cinienie nominalne w siecipn = 0,6[MPa]Zaoenia:d = 14 [mm] - rednica toczyskak = 1,2 - wspczynnik przecirzenias = 10 [mm] - skok tokaSiownik dobieram zgodnie z zasad:

max S W tF k P P

tP teoretyczna sia pchajca lub cignca

WP obliczona wymagana sia na toczysku

[ ] Nx fFFChFS8 . 593343 . 069 . 203min ) (maxmax max SF - maksymalna sia na toczysku siownika potrzebna do uzyskania maksymalnej siy chwytu W moim przypadku wymagana sia na toczysku wynosi:

] [ 56 . 712 8 . 593 2 , 1maxNm F k PS W Teoretyczna sia pchajca cylindra pneumatycznego obliczamy ze wzoru:n tppDP42Zgodnie z zasad

W n tpP pDP 42 Wyliczamy minimaln rednic toka, rwn:

nWp PD4czyli minimalna rednica toka powinna wynosi:

] [ 9 . 38 mm D >] [ 1 . 713 6 , 049 . 38 14 . 32N Ptp Teoretyczna sia cignca napdu pneumatycznego:] [ 7 . 620 6 , 04) 14 9 . 38 ( 14 , 34) (2 2 2 2N pd DPn tc Zasada doboru siownika zostaa speniona. Dobr siownika z katalogu firmy FESTO Na podstawie powyszych oblicze wybrano odpowiedni siownik:FESTO ADVU-40- -P-A 156005 o nastpujcych parametrach:Siownik kompaktowy z bezdotykow sygnalizacj pooenia, zabezpieczenie przedobrotem w postaci kwadratowego toczyska. dwustronne dziaanie; rednica toczyska: 40 [mm]; skok minimalny: 1 [mm]; skok maksymalny: 300 [mm]; cinienie operacyjne minimalne: 0.8 [bar]; cinienie operacyjne maksymalne: 10 [bar]; sia pchajca: 754 [N]; sia cignca: 686 [N];