Ви є тут

Багатокритеріальний структурно-параметричний синтез машинобудівних конструкцій

Автор: 
Кіндрацький Богдан Ілліч
Тип роботи: 
Дис. докт. наук
Рік: 
2004
Артикул:
0504U000330
129 грн
Додати в кошик

Вміст

Розділ 2
концепція, алгоритми І методи БАГАТОКРИТЕРІАЛЬНого структурно-параметричного
синтезу МБК
У розділі наведено теоретичні основи дисертаційної роботи. На при­к­ладі МБК
різної складності обґрунтовано потребу в багато­крите­ріальному підході до їх
проектування з обов’яз­ко­вим об’єднанням структур­ного й параметричного
синтезів та задачі вибору в єдиний процес. Запропо­новано концеп­цію,
розроблено методи, математичні моделі й алгоритми багато­кри­те­ріального
структурно-парамет­рич­ного синтезу МБК за заданими характе­рис­ти­ками, в
основу яких покла­дено принцип форму­вання множини аль­тер­­на­тив­них
парето-оптимальних (у межах своєї структури) варіантів МБК різної структури з
подальшим вибором кращого з них за інтегральним критерієм якості (функцією
сумарної корисності) та критерієм економічної доціль­ності (компенсацією за
корисність) на основі відображення множини парето-оптимальних варіантів МБК на
множину реальних критеріїв якості.
Матеріали розділу опубліковані в таких працях: [123, 124, 125, 141, 143, 145 —
147, 149 — 153, 159, 310].
2.1. МБК як об’єкт багатокритеріаль­ного структурно-параметричного синтезу
Розглянемо будову МБК різної складності та вимоги до їхнього функціонування з
метою встановлення критеріїв якості, функціональних, параметричних і
критеріальних обмежень та обґрунтування методу багато­кри­теріального
структурно-параметричного синтезу МБК.
2.1.1. Металоконструкції модуля лінійного переміщення руки маніпулятора
промислового робота. Одним з основних при побудові промислових роботів,
робототехнічних комплексів (РТК) та гнучких виробничих систем (ГВС) є модуль
лінійного переміщення (МЛП) [32, 33, 261, 262, 308]. Рушійний елемент таких
модулів — лінійний пневмо- або гідрав­лічний силовий циліндр. Металоконструкція
модуля при цьому може мати різну структуру. В табл. 2.1 наведено структурні
схеми модулів з основною та допоміж­ними циліндричними напрямними (схеми 1 — 6)
та модулів з кількома однаковими допоміжними напрямними (схеми 7 — 19) [50].
Існують також інші конструкції МЛП — з призматичними та комбінованими
напрямними [33, 262].
Найпростішою є конструкція модуля з однією основною та однією допоміжною
напрямними (схема 1). В такому модулі основна напрямна (переважно шток силового
циліндра) забезпечує прямолінійне переміщення та сприймає бокове й осьове
навантаження; допоміжну напрямну, наба­гато тоншу від основної, встановлюють
для кутової фіксації основної напрям­ної. Істотним недоліком такого МЛП є його
невелика поперечна жорсткість порівняно з осьовою.
Для збільшення поперечної жорсткості модуля застосовують структурні схеми з
додатковими напрямними, які сприймають бокове наван­таження (схеми 2 — 4).
Спільним недоліком цих схем є підвищене спрацювання поверхні штока силового
циліндра в зоні ущільнення за дії великих бокових навантажень. Для зменшення
такого спрацювання силовий циліндр встановлюють усередині (схема 5) або поряд
(схема 6) з основ­ною напрямною. Схема 5 має менші поперечні розміри, ніж схема
6, і забезпечує збіг осьового навантаження на шток силового циліндра з його
геометричною віссю симетрії. Недоліком цієї схеми є те, що для кріплення
силового циліндра до нерухомої основи в напрямній треба робити проріз, що
знижує її жорсткість. Технологічнішою і компактнішою в поз­довжньому напрямі є
схема 6, але в ній опори основної напрямної додат­ково навантажені моментом від
позацентрового прикладання сили приводу.
Схеми МЛП з однією основною та однією додатковою напрямними застосовують тільки
при невеликих момен­­­тах згину. Це обумовлено тим, що допоміжна напрямна в
такій компо­новці модуля обмежує бокове навантаження на основну напрямну і та
залишається недовантаженою.
У МЛП з кількома однаковими цилінд­рич­ними напрямними (див. табл. 2.1, схеми 7
— 19) основна й допоміжні цилінд­ричні напрямні однаковою мірою сприймають
бокове навантаження та крутний момент, прикладені до входу модуля.
Найрозповсюдженішою в МЛП ПР є схема 7. Вона компактна, має велику жорсткість
на згин у вертикальній площині. Недоліком такої компоновки є порівняно невелика
жорсткість у горизонтальній площині. Підвищення жорсткості модуля досягають
збільшенням кількості напрямних до трьох (схеми 16 — 18) або чотирьох (схема
19), або кріпленням їх на кінцях до додаткової несучої конструкції (схеми 8,
17); найбільшу жорсткість забезпечує жорстке з’єднання напрямної з корпусом на
всій довжині (схема 9). Для покращання певних кон­кретних характеристик модуля,
погіршуючи при цьому інші, засто­совують також схеми 12 — 15.
Збільшуючи певним чином поперечну жорсткість МЛП, покра­щують його статичні та
динамічні характеристики — величину прогину входу модуля, точність
позиціювання, амплітуду коливань тощо, але цим сами ускладнюють конструкцію,
збільшують масу, габарити, вартість, зменшують технологічність тощо.
Таблиця 2.1
Альтернативні схеми модулів лінійного переміщення
Таким чином, сказане вище свідчить, що обрати однозначно кращу структуру і
параметри МЛП за одним крите­рієм, наприклад, жорсткістю, не можливо, а тому
задачу проектування метало­конс­трукції МЛП треба зводити до задачі
багатокри­тері­ального структурно-параметричного синтезу і засто­со­вувати
віповідний математичний апарат.
2.1.2. Запобіжні муфти з профільним замиканням. Запобіжні муфти з профільним
замиканням (кулачкові та кулькові) [1, 2, 5, 7, 12, 204, 218, 259] застосовують
у загальному машинобудуванні як окремі конструктивно довершені складальні
одиниці машин для захисту електромеханічних приводів машин і механізмів від
руйнування при перевантаженнях чи стопорних режимах роботи.
Кулачкові запобіжні м