TÍNH TOÁN,THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CÁC MÔĐUN QUAY TRONG ROBOT

Chia sẻ: Do Xuan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

2
679
lượt xem
355
download

TÍNH TOÁN,THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CÁC MÔĐUN QUAY TRONG ROBOT

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Môđun quay bao gồm động cơ, bộ phận giảm tốc và bộ phận phản hồi tín hiệu. Môđun quay, trong robot nói riêng và trong các thiết bị hiện đại nói chung, đòi hỏi nhiều tiêu chí như hiệu suất cao và đạt được tỷ số giảm tốc lớn, chạy êm và triệt tiêu khe hở, chịu được tải năng và cấu trúc nhỏ gọn. Môđun quay được đề xuất trong bài này với hộp giảm tốc bánh răng con lăn...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: TÍNH TOÁN,THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CÁC MÔĐUN QUAY TRONG ROBOT

  1. Hộp giảm tốc bánh răng con lăn (RL) là loại TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO hộp giảm tốc hành tinh kiểu mới, rất thích hợp cho CÁC MÔĐUN QUAY TRONG ROBOT các môđun quay trong robot. Hộp giảm tốc RL gồm có 4 bộ phận chính: Nguyễn Thiện Phúc, Nguyễn Tiến Đức, 1) Trục đầu vào có đường tâm nằm lệch so Lê Hoàng Giang, Trung tâm NCKT Tự động hoá, với tâm ổ bi, tạo nên bánh lệch tâm; 2) Đĩa răng có ĐHBK - HN vành răng dạng sóng lượn; 3) Vành răng vòng ngoài cố định gồm các răng chốt con lăn; 4) Trục đầu ra cùng với các vành các chốt con lăn. Tóm tắt: Đĩa răng lắp trên ổ bi lệch tâm sẽ lăn vòng Môđun quay bao gồm động cơ, bộ phận giảm quanh bên trong vành răng chốt con lăn. Do các răng tốc và bộ phận phản hồi tín hiệu. Môđun quay, trong của nó vào khớp với các chốt con lăn của vành răng robot nói riêng và trong các thiết bị hiện đại nói vòng ngoài cố định cho nên đĩa răng quay ngược chung, đòi hỏi nhiều tiêu chí như hiệu suất cao và đạt chiều với chiều quay trục đầu vào. Sự quay của đĩa được tỷ số giảm tốc lớn, chạy êm và triệt tiêu khe hở, răng được truyền cho trục đầu ra bằng các chốt con chịu được tải năng và cấu trúc nhỏ gọn. Môđun quay lăn xuyên qua các lỗ trên đĩa răng. được đề xuất trong bài này với hộp giảm tốc bánh răng con lăn mới, đáp ứng xuất sắc các tiêu chí nói trên Con lăn vòng ngoài Đĩa răng 1. GIỚI THIỆU CHUNG Môđun quay (rotation module) là bộ phận Bánh lệch tâm quan trọng cấu thành robot. Môđun quay có chức năng tạo ra sự quay của khớp động và quản lý được sự quay đó. Thông thường môđun quay gồm có: động cơ điện có thể kèm theo biến tần, hộp giảm tốc và cảm biến tốc độ quay. Trong đó hộp giảm tốc ảnh hưởng lớn đến kích cỡ và chất lượng của mođun quay. 2. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐỐI VỚI MÔĐUN QUAY Môđun quay thường phải gắn trực tiếp với Trục ra Chốt con lăn Ổ bi Trục vào khớp quay của robot. Vì thế yêu cầu đầu tiên đối với môđun quay là có kích thước nhỏ gọn, trọng lượng Hình 1 nhẹ, quay rất chậm. Như đã biết trọng lượng và kích cỡ của môđun quay phụ thuộc vào hộp giảm tốc, nhất 4. NGUYÊN LÝ TẠO HÌNH DẠNG RĂNG LƯỢN là khi thực hiện với tỷ số truyền rất cao. SÓNG CỦA ĐĨA RĂNG Một yêu cầu quan trọng của môđun quay Biên hình của đĩa răng được xác định từ đặc dùng cho robot là không bị trễ để đảm bẩo điều khiển điểm ăn khớp sau đây: được trong thời gian thực. Như đã biết hiện tượng trễ này chủ yếu là do tồn tại khe hở cạnh răng không Điều kiện để điểm N là điểm tiếp xúc giữa tránh khỏi đối với bộ truyền bánh răng trong hộp giảm con lăn và biên hình răng nếu pháp tuyến của nó đi tốc thông thường. qua tâm con lăn M và tâm ăn khớp P trong quá trình ăn khớp máy (ăn khớp khi chế tạo đĩa răng). Các yêu cầu kỹ thuật tiếp theo đối với môđun quay là quán tính thấp, chạy êm, hiệu suất cao và đòi Từ điều kiện đó, có thể xác định được toạ hỏi bôi trơn không thường xuyên. Hầu hết các yêu cầu độ của điểm N theo toạ độ của điểm M và điểm P, kỹ thuật này lại phụ thuộc vào bộ truyền bánh răng như sau [4]: của hộp giảm tốc. yM − yN x N = xM − ( xM − x p ) (1) 3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỘP GIẢM yM − y p TỐC BÁNH RĂNG CON LĂN. rc ( y M − y N ) y N = yM − (2) ( xM − x p ) 2 + ( y M − y p ) 2 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
  2. A rd 4 re 3 rc 1 2 Hình 3 Hình 2 Sau các phép biến đổi, từ (1) và (2) ta nhận được phương trình đường biên hình răng ở dạng sau: x N = rd sin ϕ − A cos(ϕZ 1 ) − rc  rd  (3) −  sin ϕ − A sin(ϕZ 1 ) b  Z1  y N = rd cos ϕ − A cos( ϕ Z 1 ) − rc  rd  (4) −  cos n ϕ − A cos( ϕ Z 1 )  b  Z1  1 b= rd2 + A 2 Z 12 − 2rd AZ 1 cos( Z 1 , ϕ ) (5) Z1 Hình 4 Hầu hết các ký hiệu dùng trong (1) ÷ (5) đã 5. PHÂN TÍCH CÁC ĐẶC TÍNH CỦA HỘP GIẢM được mô tả trên hình 2. TỐC RL THOẢ MÃN CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT Ngoài ra: ĐỐI VỚI MÔĐUN QUAY ϕ - góc quay của đĩa răng Z2 1. Hộp giảm tốc RL đạt được tỷ số truyền rất cao. Do đĩa răng có số răng (Z2) ít hơn 1 so với số Z2 - số răng của đĩa răng răng con lăn (Z1) nên khi trục đầu vào quay được 1 Z1 - số con lăn cố định, Z2 = Z1 - 1 vòng thì đĩa răng mới quay quanh trục tâm của nó được 1 bước răng. Đĩa răng lại truyền trực tiếp Trên hình 3 là ví dụ một đĩa răng với đường chuyển động quay sang trục đầu ra nhờ các chốt con biên hình răng được chương trình máy tính vẽ ra theo lăn gắn liền với trục đầu ra. Như vậy, truyền động nguyên lý ăn khớp nói trên và hình 4 là ảnh chụp một bánh răng con lăn có thể đạt tỷ số truyền (i) bằng số đĩa răng đã được chế tạo tại Trung tâm NCKT tự chính số răng của đĩa răng. Suy từ công thức tính tỷ động hoá, ĐHBK - HN dùng cho các môđun quay. số truyền bánh răng hành tinh kiểu lệch tâm, ta có công thức sau: 1 Z2 (6) i= = Z Z 2 − Z1 1− 1 Z2 Vì Z1 = Z2 + 1 ta có i = -Z2 (7) PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
  3. Dấu trừ chứng tỏ đĩa răng này quay ngược  1 1 ε chiều với trục đầu vào: η12 = 1 − fπ  − Z   (10) Tỷ số truyền thường dùng từ 11 đến 87 đối  1 Z2  2 với cấp đơn, 10.000 đối với loại kép 2 cấp và cao hơn với: ε - hệ số trùng khớp đối với loại kép 3 cấp. Như thấy trên hình 5, kích cỡ của hộp giảm tốc dùng bánh răng con lăn rút xuống rất f - hệ số ma sát nhiều so với hộp giảm tốc dùng các bánh răng thông Dựa vào công thức xác định hệ số ma sát thường khi thực hiện cùng một tỷ số truyền giảm tốc giữa cặp mặt răng có màng dầu bôi trơn [3] như nhau. Kích thước giảm đi cũng còn do khả năng tải của dạng răng mới này cao hơn nhiều như phân f = 1, 489V −0 , 3V ∑−0 ,15 v −0 ,13 R −0 , 24 (11) tích ở phần sau. Theo tính toán sơ bộ thì trung bình kích thước giảm đi hơn một nửa, do đó trọng lượng trong đó: cũng giảm theo. Các đặc tính đó là rất phù hợp với các đòi hỏi của mođun quay trong robot. V v à VΣ - Vận tốc tương đối và vận tốc tổng, cm/s R - bán kính cong tương đương nhỏ nhất, cm v - độ nhớt của dầu bôi trơn, cct. 3. Hộp giảm tốc RL đảm bảo cho môđun quay không bị trễ khi quay đảo chiều bằng biện pháp dùng 2 đĩa răng lắp lệch nhau 1800 trên cùng 1 trục đầu vào để triệt tiêu khe hở cạnh răng. 4. Hộp giảm tốc RL có thể thoả mãn yêu cầu của môđun quay về chất lượng động lực học. Đó là do tiếp xúc giữa răng và con lăn là tiếp xúc giữa Hình 5 cặp mặt lồi - lõm chứa màng dầu thuỷ động. Trong truyền động bánh răng con lăn thì các thông số như 2. Hộp giảm tốc RL duy trì được hiệu suất ở bán kính cong tương đương, góc giữa đường tiếp xúc mức cao ngay cả khi tỷ số truyền đạt được rất lớn. với hướng di chuyển đều rất thuận lợi cho việc hình Điều này không thể đạt được đối với hộp giảm tốc thành màng dầu thuỷ động. Vì thế không những làm bánh răng hành tinh thông thường. Đó là do trong tăng khả năng tải lên rất cao mà còn làm giảm tiếng truyền động bánh răng kiểu mới này ma sát lăn đã ồn do tiếp xúc qua lớp dầu. Đồng thời việc dùng 2 thay thế cho ma sát trượt tương tự như trong truyền đĩa răng lắp đối xứng làm tăng gấp đôi số răng cùng động vítme bi. Ngoài ra với những quan hệ hình động vào khớp, phân bố ở 2 vùng đối xứng nhau qua trục học hợp lý ở vùng tiếp xúc giữa răng và con lăn còn quay. Đặc điểm này là tăng khả năng chịu tải của hộp tồn tại màng dầu thuỷ động, nên không những nâng giảm tốc lên một lần nữa và làm cân bằng ly tâm nên cao đáng kể khả năng chịu tải mà còn cải thiện về hiệu làm việc êm dịu. suất tăng lên rõ rệt. 6. KẾT LUẬN Trên cơ sở công thức tính hiệu suất của hệ thống bánh răng hành tinh kiểu lệch tâm, có thể xây Truyền động bánh răng con lăn có nhiều ưu dựng biểu thức tính hiệu suất của hộp giảm tốc RL điểm nổi trội. Tỷ số truyền đạt được rất cao. Trong như sau: đó ma sát lăn đã thay thế cho ma sát trượt, nên hiệu suất tăng lên rõ rệt và duy trì ở mức cao, trên 90%. ( Z 1 − Z 2 )η12 Con lăn tiếp xúc với răng đĩa răng luôn luôn có màng η= (8) Z 1 − Z 2η12 dầu thuỷ động. Hai đĩa răng lắp lệch tâm đối xứng với nhau nên triệt tiêu được khe hở cạnh răng, cân vì Z1 = Z2 + 1, ta có: bằng được lực ly tâm, tăng số răng cùng vào khớp đến gần một nửa. Vì thế nâng cao đáng kể khả năng η12 chịu tải, giảm kích thước đi gần một nửa so với hộp η= (9) Z 1 − Z 2η12 giảm tốc thông thường và tăng cao rõ rệt chất lượng động lực học khi làm việc. Tất cả những đặc điểm đó Trong đó η12 là hiệu suất của cặp bánh răng của hộp giảm tốc RL đã đảm bảo các yêu cầu cao của [1] các môđun quay trong robot. Môđun quay dùng bánh răng con lăn là một sản phẩm kiểu mới và tỏ ra rất phù hợp với kỹ thuật robot. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
  4. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Koltrin N.I. Cơ học máy, M.1972 (tiếng Nga) 2. Litvin F.L - Lý thuyết ăn khớp bánh răng, M. 1968 (tiếng Nga) 3. Duxev I. I, Nguyễn Thiện Phúc, Phân tích đặc tính tiếp xúc cục bộ trên cơ sở lý thuyết bôi trơn thuỷ động. M, 1977 (tiếng Nga) 4. Nguyen Thien Phuc - Planetary cycloid roller gear ruducer - Vietnam Journal of Mechanics. N.2 - 2002. CALCULATION, DESIGNING, MANUFACTURING OF ROTARY MEDULES FOR ROBOT Nguyen Thien Phuc, Nguyen Tien Duc, Le Hoang Giang, Research Centre of Automation, Hanoi University of Technology The rotary module consists of a motor, a reducer and position feedback. The rotary modules for robots and for modenr equipment, in general, require many criteria such as high transmission efficiency and high reduction ratio, smooth run and dispose of backlash, compact structure and heavy loads. The rotary module with the new roller gear reducer, proposed in this paper, has satified the above mentioned criteria. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản