|
|
Передаточные механизмы приводов
роботов служат связующими звеньями между двигателями и исполнительными
органами и предназначены для выполнения следующих функций: преобразования
вида движения (вращательного - в поступательное и наоборот), согласования
параметров движения (скорости и крутящего момента), а также осей двигателей и
исполнительного органа В качестве передаточных механизмов используются самые
различные виды передач: винтовые, шариковинтовые и роликовинтовые;
реечные, зубчатые и червячные; фрикционные , ременные и тросовые; рычажные и
цепные; планетарные и волновые.
Конкретное назначение передаточных механизмов при
различных сочетаниях типов двигателей и видов перемещений исполнительных
звеньев, из которой видно, что в сочетаниях В2 и П1 передаточные механизмы
вообще могут отсутствовать, так как двигатели в этих случаях могут
непосредственно воздействовать на исполнительные звенья либо сами выполнять
их функции. Этот вариант наиболее предпочтителен, хотя не всегда осуществим,
поскольку в некоторых случаях по соображениям компоновки, технологичности или
удобства обслуживания двигатель не может быть расположен соосно с
исполнительным звеном, а потому для согласования осей необходимо применение
тех или иных передач, используемых также для согласования скоростей и силовых
характеристик. Сочетания В1 и П2 требуют использования передач для
преобразования вида движения (поступательного во вращательное и наоборот). В
сочетаниях ВЗ и ПЗ необходимы передачи с большими передаточными числами, для
10 Основы робототехники чего используют, как правило, различные редукторы -
зубчатые, червячные, планетарные или волновые, которые для преобразования
вида движения (ПЗ) могут сочетаться с зубчатой реечной или винтовой
(шариковинтовой, роликовинтовой) передачами.
Важнейшей характеристикой передаточного механизма является
его передаточное отношение, исчисляемое как отношение скоростей движения
ведущего звена (вала, штока и т.п.) к ведомому. Выражения для передаточных
отношений модулей движения роботов имеют различный вид в зависимости от
сочетаний преобразуемых движений: для согласования параметров вращательного
движения двигателя во вращательное движение исполнительного звена (ВЗ)
Как следует из приведенных соотношений, при согласовании
параметров движения одного вида передаточное отношение является безразмерным
(i), однако в случае преобразования вида движения (вращательного в
поступательное и наоборот) оно становится размерной величиной (/). Поскольку
в расчетной практике удобнее оперировать с передаточным отношением в виде
безразмерного числа, его можно исчислять, используя приведение движений на
входе и выходе к одному виду (вращательному или поступательному).
В этом случае, как и при согласовании параметров движения
одного вида, говорят о передаточном числе и механизма, являющемся
безразмерной величиной.
Помимо передаточного отношения (передаточного числа), для
выбора того или иного передаточного механизма наиболее важными оценочными
показателями являются мертвый ход, или люфт, в передаче; жесткость, величина
КПД, свойства самоторможения или обратимости, габаритные размеры и масса,
удобство компоновки, уровень шума при работе, долговечность, сложность,
технологичность изготовления и стоимость.
Зубчатые цилиндрические редукторы имеют высокую жесткость
и долговечность, технологичны в производстве. Высокие значения КПД позволяют
без больших потерь мощности применять специальные методы устранения люфтов.
Приемлемый уровень шума достигается достаточно высокой степенью точности
изготовления. Недостатком зубчатых передач для применения в механических
системах роботов является их высокая инерционность. Зубчатые конические
передачи, кроме того, требуют более точной регулировки при сборке и имеют
повышенный шум при работе.
Преимуществом планетарных зубчатых передач является их
высокая компактность, однако они менее технологичны в производстве, требуют
повышенной точности изготовления и сборки.
Червячные редукторы отличаются хорошей жесткостью, меньшей
инерционностью, относительно простой конструкцией и возможностью
самоотражения, что очень важно для осуществления следящего привода
Недостатком червячных передач является пониженный КПД (до 0,4-05 в
однозаходных передачах).
Комплексом важных качеств обладают волновые зубчатые
передачи, что определило перспективу их широкого применения в роботостроении.
Рассмотрим подробнее некоторые виды передач, сравнительно
реже применяемые в общем машиностроении, однако получившие очень широкое
распространение в приводах роботов.
|