WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации и результаты исследований представлены в материалах следующих конференций: всероссийских научно-технических конференций «Научная сессия ТУСУР – 2005» (Томск, май 2005) и «Научная сессия ТУСУР – 2007 (Томск, май 2007); всероссийской научно-технической конференции «Электронные и электромеханические системы и устройства» (Томск, НПЦ «Полюс», апрель 2008); международных научно-методических конференций Современное образование: вызовам времени – новые подходы (Томск, ТУСУР, январь-февраль 2008), Современное образование: проблемы и перспективы в условиях перехода к новой концепции образования (Томск, ТУСУР, январь 2009), XVI международной научно-методической конференции «Высокие интеллектуальные технологии и инновации в образовании и науке» (Санкт-Петербург, февраль 2009 года, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет); пятой международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления. Итоги реализации программы развития электроники и IT-технологий в Томской области» (Томск, сентябрь 2008).

Также материалы диссертации опубликованы в форме статьи в журнале «Доклады ТУСУР», г. Томск, рекомендованном ВАК; в виде свидетельства об отраслевой регистрации программного продукта в периодическом издании Отраслевого фонда алгоритмов и программ ФГНУ «Государственный координационный центр информационных технологий» Федерального агентства по образованию, г. Москва, патента Российской Федерации № 2361567.

Публикации. По материалам исследований опубликована 21 научная работа, в том числе 1 монография, 1 работа в издании, рекомендованном ВАК РФ, патент РФ на изобретение № 2361567 и свидетельство об отраслевой регистрации программы в отраслевом фонде алгоритмов и программ.

Объем и структура диссертации. Общий объем работы – 181 лист основного текста, и содержит 17 таблиц, 79 рисунков, список использованной литературы включает 96 наименований. Диссертация имеет следующую структуру:

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МЕТОДОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ МНОГОКООРДИНАТНЫХ МАНИПУЛЯТОРОВ НА ОСНОВЕ БЕЗРЕДУКТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА.

1.1. Электропривод прямого действия.

1.2. Концепция компромиссов в проектировании многокоординатных манипуляторов.

1.3. Классификация многокоординатных манипуляторов с электроприводом прямого действия.

1.4. Выводы по первой главе ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СОЗДАНИЯ ДУГОВОГО ЭЛЕКТРОМЕХАТРОННОГО МОДУЛЯ ДВИЖЕНИЯ И МНОГОКООРДИНАТНЫХ МАНИПУЛЯТОРОВ НА ЕГО ОСНОВЕ.

2.1. Математическая модель двухиндукторной системы с ДЭМД.

2.2. Методика расчета магнитной проницаемости зазора электромагнитной системы ДЭМД 2.3. Сравнительный анализ технико-эксплуатационно-экономических характеристик различных типов направляющих: скольжения, качения, магнитных и воздушных.

2.4. Схемно-конструкторская разработка дугового электромехатронного модуля движения в соответствии с критерием «цена-качество».

2.5. Технологический процесс нанесения фторопласта на скользящие поверхности дугового электромехатронного модуля движения.

2.6. Разработка блока рационального проектирования и анализа манипуляторов на основе ДЭМД для САПР SolidWorks.

2.6.1. Выполнение требований технического задания.

2.6.2. Автоматизированное построение 3D-модели манипулятора по заданным параметрам.

2.6.3. Анализ непересекаемости элементов манипулятора.

2.6.4. Методика прогнозирования неуравновешенности масс подвижных конструктивов манипулятора.

2.7. Методика электромагнитного согласования сегментных индукторов и дуговых магнитопроводов двухиндукторной системы с ДЭМД.

2.8. Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЭМД И МНОГОКООРДИНАТНОГО МАНИПУЛЯТОРА.

3.1. Экспериментальные исследования силомоментных и точностных характеристик ДЭМД с опорами скольжения.

3.1.1. Усилие трения в ДЭМД с опорами скольжения.

3.1.2. Исследование силомоментных характеристик ДЭМД с опорами скольжения при работе в режимах разомкнутого и замкнутого управления.

3.1.3. Исследование точностных характеристик ДЭМД с опорами скольжения при его работе в режимах разомкнутого и замкнутого управления.

3.2. Экспериментальные исследования силомоментных и точностных характеристик двухиндукторной системы на основе ДЭМД с опорами скольжения и опорами качения.

3.2.1. Усилие трения в ДС с опорами скольжения и опорами качения.

3.2.2. Исследование силомоментных характеристик ДС с опорами скольжения и опорами качения при их работе в режимах разомкнутого и замкнутого управления.

3.2.3. Исследование точностных характеристик ДС на основе ДЭМД с опорами скольжения и опорами качения при работе в режимах разомкнутого и замкнутого управления.

3.3. Экспериментальная оценка повторяемости перемещения рабочего стола ММ при работе в составе лазерного технологического комплекса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.

ПРИЛОЖЕНИЯ.

II. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ССЛЕДОВАНИЯ 1. Разработана конструкция многокоординатного манипулятора со сферическим электромеханизмом на основе дуговых и линейных электромехатронных модулей движения с использованием САПР SolidWorks 2005, включающей блок выбора конфигурации и конструктивных параметров манипулятора; блок анализа непересекаемости элементов подвижных конструктивов манипулятора в заданных диапазонах углового и линейного перемещения; блок прогнозирования остаточной неуравновешенности m подвижных конструктивов манипулятора, достаточной для «безмоментной» фиксации рабочего стола в положении равновесия, что позволяет создать рациональную конфигурацию манипулятора по указанным свойствам.

Конструкция четырехкоординатного манипулятора по патенту РФ №2093344 выполнена с применением системы автоматизированного проектирования SolidWorks 2005 – системы гибридного параметрического моделирования, предназначенной для проектирования деталей и сборок в трехмерном пространстве с возможностью проведения различных видов анализа конструкций, а также оформления конструкторской документации в соответствии с требованиями ЕСКД и других стандартов.

На рис.1 представлен общий вид 3D-модели четырехкоординатного манипулятора, спроектированного в системе САПР SolidWorks 2005.

Рис.1. Общий вид 3D-модели четырехкоординатного манипулятора Блок рационального проектирования включает субблоки выбора конфигурации и конструктивных параметров манипулятора; анализа непересекаемости элементов подвижных конструктивов манипулятора в заданных диапазонах углового и линейного перемещения; прогнозирования остаточной неуравновешенности m подвижных конструктивов манипулятора и позволяет:

1) значительно упростить и ускорить процесс конструирования манипуляторов на основе ДЭМД, ;

2) автоматизировать процесс анализа непересекаемости элементов подвижных конструктивов в заданных диапазонах углового и линейного перемещения с целью повышения технико-эксплуатационных характеристик проектируемых манипуляторов;

3) прогнозировать величину остаточной неуравновешенности масс подвижных конструктивов одно- и многокоординатных манипуляторов, в соответствии с классом точности изготовления элементов конструкции.

Структурная схема автоматизированного проектирования одно- и многокоординатных манипуляторов на основе ДЭМД представлена на рис. 2.

Программный блок рационального проектирования включает в себя:

- базу данных стандартных элементов конструкции, из которых происходит построение сборки в среде SolidWorks 2005;

- субблок интерфейса, обеспечивающий ввод пользователем информации об исходных параметрах проектируемого манипулятора;

- субблок анализа непересекаемости элементов конструкции манипулятора в пределах рабочего диапазона перемещения подвижных конструктивов;

- субблок прогнозирования неуравновешенности масс подвижных конструктивов манипулятора для того или иного класса точности изготовления элементов конструкции.

Рис. 2. Структурная схема автоматизированного проектирования манипуляторов на основе ДЭМД Проектирование и анализ манипуляторов при помощи предложенного программного блока можно разделить на следующие четыре этапа:

1. Выполнение требований технического задания. На данном этапе пользователем производится выбор структурной схемы проектируемого манипулятора, типоразмеров основных конструктивных элементов и предельных углов отклонения по каждой из координат при помощи элементов контроля, расположенных в главном окне программы (рис.3).

2. Автоматизированное построение 3D-модели манипулятора по заданным параметрам. На данном этапе производится автоматическое построение 3D-модели манипулятора, в соответствии с заданными параметрами и структурной схемой. Построение модели производится из компонентов, хранящихся в базе данных стандартных элементов, представляющей собой упорядоченный набор базовых деталей для которых обеспечивается параметризация в соответствии с выбранными параметрами. Полученная в результате автоматического проектирования 3D-модель манипулятора содержит все необходимые сопряжения, включающие сопряжения-ограничения, позволяющие наглядно оценивать перемещения рабочего органа манипулятора в заданных пределах; позволяет проводить редактирование, как отдельных элементов, так и всей сборки в целом; оценивать и минимизировать массовые характеристики проектируемого манипулятора, создавать конструкторскую документацию.

Рис. 3. Главное окно программы 3. Анализ непересекаемости элементов подвижных конструктивов манипулятора. Предложенный блок рационального проектирования содержит субблок, обеспечивающий анализ полученной 3D-модели манипулятора на непересекаемость элементов подвижных конструктивов в процессе движения в заданном диапазоне перемещения.

4. Прогнозирование неуравновешенности масс подвижных конструктивов манипулятора. При проектировании манипуляторов на основе ЭППД важнейшее значение принимает задача уравновешивания сил, действующих на подвижные части конструкции. Неуравновешенность обусловлена тем, что практически центр тяжести системы всегда смещен относительно осей электромеханизма. Величина смещения, как и обусловленный им момент дисбаланса трудно поддается расчету.

Предложено на основании анализа 3D-модели манипулятора прогнозировать максимальную величину момента дисбаланса, обусловленного неуравновешенностью масс подвижных конструктивов манипулятора, для того или иного класса точности изготовления элементов конструкции.

Прогнозирование величины остаточной неуравновешенности основано на следующем принципе: в 3D-модели манипулятора оси вращения электромеханизмов пересекаются в точке, совпадающей с центром масс подвижных элементов конструкции, поэтому момент дисбаланса отсутствует. При реальном производстве неизбежные погрешности в изготовлении деталей и их взаимной установке ведут к смещению центра вращения относительно центра масс. Для того чтобы учесть влияние этих погрешностей на величину неуравновешенности в конструкции выделено несколько основных узлов, неточность в изготовлении которых наибольшим образом влияет на смещение центра вращения.

Условно введено три обобщенных класса точности "Класс А", "Класс В" и "Класс С" и установлены соответствующие этим классам максимальные допуски для отдельных элементов конструкции. Таким образом, задача определения максимально возможной неуравновешенности сводится к определению рассогласованности центра вращения и центра масс подвижных элементов конструкции.

По результатам проведенного анализа для двухкоординатного манипулятора получены значения момента дисбаланса для трех классов точности изготовления элементов конструкции. Полученные данные представлены в табл.1.

Таблица 1.

Максимальный момент дисбаланса конструкции для различных классов точности Максимальный момент дисбаланса, Нм Класс точности Координата Х Координата Y Класс А 3,08 0,Класс B 0,89 0,Класс С 0,063 0,Предложенный программный блок рационального проектирования использован в процессе исследований функционирования ММ в рамках лабораторных работ и в ходе выполнения студентами проектов ГПО, что способствует приобретению ими практических навыков автоматизированного проектирования устройств многокоординатной электромехатроники.

Программный блок рационального проектирования позволяет получить синергетический эффект, заключающийся в рациональности схемноконструкторских компоновок манипуляторов, минимизации их массогабаритных характеристик и уменьшении неуравновешенности подвижных частей.

2. Создан дуговой электромехатронный модуль движения, выполненный с залитыми диамагнетиком с низким коэффициентом трения зубчатыми поверхностями трехфазного сегментного индуктора и дугового возвратно-поворотного ротора.

ДЭМД представляет собой дуговой сегментный индуктор с трехфазной обмоткой, соединенный подвижно посредством направляющей с дуговым элементом ротора, выполненным из магнитомягкого материала с постоянными магнитами, оси намагниченности которых ориентированы перпендикулярно дуговым поверхностям ротора, а направления намагниченности чередуются.

На дуговом элементе ротора смонтирована лента магнитного датчика положения, чувствительный элемент которого закреплен неподвижно на индукторе.

На основе ДЭМД возможно:

1) создание многокоординатных систем, позволяющих совершать сложные пространственные манипуляции инструментом или изделием;

2) получение высоких технико-эксплуатационно-экономических характеристик (ТЭЭХ): модульность и компактность конструкции, малые веса; точность и повторяемость перемещений; надежность из-за отсутствия редукторов и преобразователей вращательного движения в поступательное; стоимость изготовления и покупки комплектующих.

На основании проведенного сравнительного анализа различных типов направляющих в соответствии с критерием цена\качество разработано два варианта ДЭМД, в которых дуговой сегментный индуктор и дуговой элемент ротора соединены подвижно между собой при помощи между собой при помощи:

1) смешанных направляющих, в которых дуговые поверхности скольжения индуктора и ротора покрыты антифрикционным материалом — фторопластом-4, а шарикоподшипниковые опоры используются для дополнительного удержания сегмента ротора от смещения в плоскости перемещения (рис. 4). В ДЭМД такой конструкции удается обеспечить достаточно низкий уровень потерь на трение (коэффициент трения µ = 0,06) при движении сегмента ротора без применения дорогостоящих опор качения;

2) опор качения совместно с дуговыми направляющими из легированной стали (рис. 5).

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»