Przekładnie zębate - cel

• przeniesienie ruchu z jednego wału na drugi

• zmiana momentu

• zmiana prędkości obrotowej

Podział przekładni zębatych

Typy przekładni:

• walcowa

• stożkowa

• ślimakowa

• śrubowa

Własności przekładni zębatych o osiach stałych:

• małe przełożenia na jednym zazębieniu

• duże gabaryty i duża masa

• duże przełożenia uzyskuje się dzięki wielu zazębieniom

• stosunkowo tanie w wykonaniu i eksploatacji

Przekładnie zębate:

a) o osiach stałych

b) obiegowe (wielopoziomowe):

• planetarne: W=1

• różnicowe i sumujące: W>1

Własności przekładni obiegowych:

• duże przełożenie przy zwartej budowie

• zdolność przenoszenia dużych sił (mocy) [potrojenie liczby par zazębień -> duże moce i momenty]

• możliwość rozdziału napędu na kilka odbiorników (W>1) - różnicowe

• możliwość sumowania kilku napędów (W>1) - sumujące

• ciekawe trajektorie punktów kół obiegowych

• wysokie wymagania dokładnościowe - koszty

Mechanizmem krzywkowym nazywamy mechanizm w którym występuje para wyższa - para krzywkowa.

Mechanizmy krzywkowe mają zastosowanie przede wszystkim w układach rozrządczych i regulacyjnych maszyn automatycznych i półautomatycznych:

• w układach sterowania zaworami w silniku spalinowym, pompie, sprężarce,

• w mechanicznych układach sterowania programatorami (np. w pralce automatycznej),

• w układach sterowania obrabiarkami

• w mechanizmach w urządzeniach AGD - np. mechanizmy wkładania kaset, płyt CD i DVD, napędy dyskietek, itd.

• inne.

Zalety:

• prosta zwarta budowa,

• możliwość zamiany dowolnego ruchu krzywki na dowolny ruch popychacza,

• możliwość realizacji dowolnego prawa ruchu.

Wady:

• występowanie pary kinematycznej wyższej,

• występowanie dużych nacisków powierzchniowych,

• wyrabianie bieżni krzywki,

• wrażliwość na niedokładności wykonania,

• stosunkowo duże koszty wykonania krzywki.

Dopuszczalne ruchy krzywka - popychacz

R - obrotowy

T - postępowy

O - ogólny płaski

N - nieruchomy

R - R; R -T; R- O; R - N; T - R; T - T; T - O; T - N;...

Sposób zapewnienia ciągłego styku końcówki popychacza z bieżnią krzywki nazywamy rodzajem zamknięcia mechanizmu krzywkowego.

Wyróżniamy zamknięcia:

• siłowe,

• kinematyczne.

Ekwidystanta - krzywa równoodległa do zarysu krzywki wykreślona przez środek rolki popychacza.

Dynamika - dział mechaniki zajmujący sie ruchem ciał materialnych pod działaniem sił. Głównym zadaniem dynamiki jest opis ruchu ciał pod działaniem samych sił.

Ogólne zasady dynamiki sformułował Newton, w swoim dziele "Principia" - były to trzy zasady dynamiki rządzące ruchem ciał (punktów materialnych):

• Jeśli na ciało nie działa żadna siła lub siły działające równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.

• Jeśli siły działające na ciało nie równoważą sie, to ciało porusza się z przyspieszeniem wprost proporcjonalnym do siły wypadkowej (F=ma).

• Oddziaływania ciał są zawsze wzajemne. Siły wzajemnego oddziaływania dwóch ciał mają takie same wartości, taki sam kierunek, przeciwne zwroty i różne punkty przyłożenia (każda działa na inne ciało).

Zadanie proste dynamiki:

• określenie ruchu układu wymuszonego zadanymi siłami.

Zadanie otwarte dynamiki:

• określenie sił wymuszających zadany ruch.

Problemy do rozwiązania:

• określenie równowagi w mechanizmach,

• określenie sił oddziaływania w parach kinematycznych,

• określenie sprawności mechanizmów (uwzględnienie sił tarcia),

• badanie ruchu maszyn,

• wyważanie statyczne i dynamiczne mechanizmów.

Siła:

• wielkość wektorowa charakteryzująca miarę oddziaływania ciał,

• przyczyna zmiany prędkości, odkształcenia.

Siły w mechanizmach:

• ciągłe - skupione

• wewnętrzne - zewnętrzne,

• czynne - bierne,

• użyteczne - nieużyteczne,

• grawitacji,

• bezwładności,

• równoważące.

Równania równowagi:

• równanie sił - suma wszystkich sił równoważących się równa się zero

• równanie momentów - suma wszystkich momentów i momentów od sił działających na człon względem dowolnego punktu równa się zero

Grupa statycznie wyznaczalna układ kinematyczny w równowadze -> każdy człon w równowadze -> dowolnie wydzielona grupa członów w równowadze

Grupa statycznie wyznaczalna - jest to fragment mechanizmu zbudowany z k członów połączonych parami kinematycznymi (p₁, p₂ - liczba I i II klasy), który można rozwiązać metodami statyki, który jest statycznie wyznaczalny

Liczba równań= liczbie niewiadomych 3k=2p₁+p₂

3k-2p₁-1p₂=0 warunek statycznej wyznaczalności grupy

Manipulator - mechaniczny układ przeznaczony do realizacji niektórych funkcji ręki ludzkiej. Manus (łacina) - ręka.

Prawa robotów:

Isaac Asimov w roku 1942 stworzył trzy prawa robotów i przedstawił je w fantastycznym opowiadaniu Zabawa w berka (Runaround):

• robot nie może skrzywdzić człowieka, ani przez zaniechanie działania dopuścić, aby człowiek doznał krzywdy.

• robot musi być posłuszny rozkazom człowieka, chyba że stoją one w sprzeczności z Pierwszym Prawem.

• robot musi chronić sam siebie, jeśli tylko nie stoi to w sprzeczności z Pierwszym lub Drugim Prawem.

Ewolucja

Manipulator kopiujący:

• małe siły (napędza operator)

• małe odległości (długi łańcuch kinemat -> błędy)

Operator steruje za pomocą przycisków (brak "czucia")

Serwonapędy - operator "czuje" siłę

Robot współczesny

Zastosowania manipulatorów:

Praca w środowisku niebezpiecznym:

• promieniowanie, skażenie

• zagrożenie eksplozją

• wysokie ciśnienie

• głębia

Uciążliwe i powtarzalne operacje technologiczne

• montażowe, spawalnicze, obróbcze,...

Medycyna, ochrona zdrowia

• rehabilitacja

• zabiegi operacyjne

• opieka nad niepełnosprawnymi

Inne

Producenci:

• ABB (IRB 940, IRB 340, IRB 940 Tricept)

• KUKA

• Panasonic

• Motoman

• Mitsubishi

• FANUC (F200)

Manipulatory specjalne W>6

Manipulatory przemysłowe: szeregowe (o strukturze otwartych łańcuchów kinematycznych) oraz równoległe (o strukturze zamkniętych łańcuchów kinematycznych)

Strefa robocza. Tak nazywa się miejsce manipulacji chwytaka. Jest to inaczej zbiór możliwych położeń punktu mocowania przemieszczonego manipulatorem przedmiotu.

Współczynnik i kąt serwisu

Współczynnik serwisu. Przedmiot o kształcie kulistym (i zbliżonym do kulistego) umieszczony w punkcie P strefy roboczej może być podjęty przez chwytak manipulatora na ogół przy różnym usytuowaniu osi tego chwytaka. Właściwość ta (bardzo ważna z punktu widzenia eksploatacji) nazywa się serwisem i jest opisana ilościowo tzw. współczynnikiem serwisu. współczynnik serwisu k 0<=k<=1

Manewrowość (redundancja)

Efektory (chwytaki) - trzy palce

Manipulatory równoległe

Ogólne własności manipulatorów równoległych:

• duża sztywność układu,

• duża dokładność realizowanych ruchów,

• duża nośność,

• mała masa członów ruchomych,

• platforma może poruszać sie ze znacznymi prędkościami i przyspieszeniami,

• napędy są umieszczone przy podstawie,

• stosunkowo mała strefa robocza,

• występowanie położeń osobliwych członów,

Zastosowanie:

• wyspecjalizowane obrabiarki,

• manipulatory montażowe,

• manipulatory pakujące,

• manipulatory pomiarowe,

• układy pozycjonujące,

• symulatory ruchu

• inne.

Modele: Hexapod PI M-850, Tricept TMC 845, Pathfinders Hexvantage, Politechnika Wrocławska I-16 MR 3R6C