Методика расчёта кинематики штока двигателя поступательного движения рычажного манипулятора, движущегося в прямолинейной направляющей
DOI:
https://doi.org/10.25206/1813-8225-2025-196-18-25Ключевые слова:
рычажный манипулятор, двигатель поступательного движения, гидро-пневмоцилиндр, шарико-винтовая пара, спрямляющий механизм, обобщённая координата, скорость.Аннотация
Данное исследование затрагивает анализ кинематики верхнего конца штока гидроцилиндра (пневмоцилиндра, шарико-винтовой пары и др. двигателей поступательного движения), входящего в состав схемного решения рычажного манипулятора, конец ведущего штока которого перемещается по заданной прямолинейной направляющей.
Определены аналитические зависимости аналогов угловых скоростей и угловых ускорений штоков механизма, в программе Mathcad 15 представлены графики этих зависимостей для частного случая при заданном горизонтальном расположении прямолинейной направляющей, проанализированы их соотношения. Предложена методика расчёта кинематики рассматриваемого рычажного манипулятора графическим методом: на основе безразмерного коэффициента изменения угловых скоростей Кω (отношение площадей треугольников), определяются угловые скорости и ускорения ведомых штоков механизма, на основе его геометрических параметров и заданной линейной скорости ведущего штока, что значительно снижает время расчета его кинематики в технологическом процессе эксплуатации механизма.
Скачивания
Библиографические ссылки
(1). Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин. 4-е изд., перераб. и доп. Москва: Наука, 1988. 640 с.
Artobolevskiy I. I. Teoriya mekhanizmov i mashin [Theory of mechanisms and machines]. 4th ed., revised and supplemented. Moscow, 1988. 640 p. (In Russ.).
(2). Минин В. В., Дмитриев В. А., Азаров В. А. Эффективность бортовых кранманипуляторных установок модульного типа // Автомобилестроение: проектирование, конструирование, расчет и технологии ремонта и производства: материалы VII Всерос. науч.-практ. конф. Ижевск: Изд-во ИжГТУ имени М. Т. Калашникова, 2023. С. 358–363. ISBN 978-5-7526-1007-3. EDN: MBLCGD.
Minin V. V., Dmitriev V. A., Azarov V. A. Effektivnost’ bortovykh kranmanipulyatornykh ustanovok modul’nogo tipa [Efficiency of modular onboard crane-manipulator units]. Avtomobilestroyeniye: Proyektirovaniye, Konstruirovaniye, Raschet i Tekhnologii Remonta i Proizvodstva. Izhevsk, 2023. P. 358–363. ISBN 978-5-7526-1007-3. EDN: MBLCGD. (In Russ.).
(3). Lofgren B., Wikander J. Kinematic сontrol of redundant knuckle booms. International Journal of Forest Engineering. 2009. Vol. 20 (1). P. 22–30. DOI: 10.1080/14942119.2009.10702572.
(4). Пат. 2757969 C1 Российская Федерация, МПК A 61 B 34/37, B 25 J 13/06. Устройство управления манипуляторами роботохирургического комплекса / Рыжов С. В., Шайдуллин Ф. Х., Антонов Д. А. № 2020142473; заявл. 22.12.2020; опубл. 25.10.2021. Бюл. № 30. EDN: XEDQVN.
Patent No. 2757969 C1 Russian Federation, IPC A 61 B 34/37, B 25 J 13/06. Ustroystvo upravleniya manipulyatorami robotokhirurgicheskogo kompleksa [Robotic surgical complex manipulator control device] / Ryzhov S. V., Shaydullin F. Kh., Antonov D. A. No. 2020142473 EDN: XEDQVN. (In Russ.).
(5). Замятин В. К. Технология и оснащение сборочного производства машиноприборостроения: cправ. Москва: Машиностроение, 1995. 607 c. ISBN 5-217-02596-4.
Zamyatin V. K. Tekhnologiya i osnashcheniye sborochnogo proizvodstva mashinopriborostroyeniya: sprav. [Technology and equipment of assembly production of mechanical engineering: handbook]. Moscow, 1995. 607 p. ISBN 5-217-02596-4. (In Russ.).
(6). Шамутдинов А. Х., Лесняк И. Ю. Теоретическое исследование кинематических пар «тор с тором» // Омский научный вестник. 2024. № 4 (192). С. 35–43. DOI: 10.25206/1813-8225-2024-192-35-43. EDN: ARSNMN.
Shamutdinov A. Kh., Lesnyak I. Yu. Teoreticheskoye issledovaniye kinematicheskikh par «tor s torom» [Theoretical study of kinematic pairs “torus with torus” based on geometric kinematics]. Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2024. No. 4 (192). P. 35–43. DOI: 10.25206/1813-8225-2024-192-35-43. EDN: ARSNMN. (In Russ.).
(7). Корендясев А. И., Саламандра Б. Л., Тывес Л. И. [и др.]. Манипуляционные системы роботов / под общ. ред. А. И. Корендясева. Москва: Машиностроение, 1989. 472 с. ISBN 5-217-00461-4.
Korendyasev A. I., Salamandra B. L., Tyves L. I. [et al.]. Manipulyatsionnyye sistemy robotov [Robotic manipulation systems] / Ed. by A. I. Korendyasev. Moscow, 1989. 472 p. ISBN 5-217-00461-4. (In Russ.).
(8). Глазунов В. А., Колискор А. Ш., Крайнев А. Ф. Пространственные механизмы параллельной структуры. Москва: Наука, 1991. 95 с. ISBN 5-02-006759-8.
Glazunov V. A., Koliskor A. Sh., Kraynev A. F. Prostranstvennyye mekhanizmy parallel’noy struktury [Spatial mechanisms of the parallel structure]. Moscow, 1991. 95 p. ISBN 5-02-006759-8. (In Russ.).
(9). Каменский А. Джеймс Уатт. Его жизнь и научно-практическая деятельность: биографический очерк. Москва: Директ-Медиа, 2014. 100 с. ISBN 978-5-4475-1028-2.
Kamenskiy A. Dzheyms Uatt. Ego zhizn’ i nauchno-prakticheskaya deyatel’nost’: biograficheskiy ocherk [James Watt. His life and scientific and practical activity: a biographical sketch]. Moscow, 2014. 100 p. ISBN 978-5-4475-1028-2. (In Russ.).
(10). Бурьян С. Н. «Парадоксальный» механизм П. Л. Чебышёва // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. 2024. Т. 24, вып. 4. С. 536–551 DOI: 10.18500/1816-9791-2024-24-4-536-551. EDN: NZJSQK.
Burian S. N. “Paradoksal’nyy” mekhanizm P. L. Chebysheva [The “paradoxical” mechanism of P. L. Chebyshev]. Izvestiya Saratovskogo universiteta. Novaya seriya. Seriya: Matematika. Mekhanika. Informatika. Izvestiya of Saratov University. Mathematics. Mechanics. Informatics. 2024. Vol. 24, Issue 4. P. 536–551 DOI: 10.18500/1816-9791-2024-24-4-536-551. EDN: NZJSQK. (In Russ.).
(11). Пат. 2229641 C2 Российская Федерация, МПК F 16 H 21/00. Рычажный механизм с подвижным приводом / Дворников Л. Т., Вандышев А. В. № 2002116927/11; заявл. 24. 06.2002; опубл. 27.05. 2004, Бюл. № 15.
Patent No. 2229641 C2 Russian Federation, IPC F 16 H 21/00. Rychazhnyy mekhanizm s podvizhnym privodom [Lever mechanism with movable drive] / Dvornikov L. T., Vandyshev A. V. No. 2002116927/11. (In Russ.).
(12). Пат. 2440525 C1 Российская Федерация, МПК F 16 H 21/00. Рычажный механизм с двойным приводом / Дворников Л. Т., Желтухин Д. В. № 2010134242/11; заявл. 16.08.2010; опубл. 20.01.2012, Бюл. № 2.
Patent No. 2440525 C1 Russian Federation, IPC F 16 H 21/00. Rychazhnyy mekhanizm s dvoynym privodom [Lever mechanism with dual drive] / Dvornikov L. T., Zheltukhin D. V. No. 2010134242/11. (In Russ.).
(13). Несмиянов И. А., Карева Н. В. Геометрический синтез механизма поворота стрелы манипулятора // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 12. Ч. 1. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/12/39830 (дата обращения: 03.04.2025).
Nesmiyanov I. A., Kareva N. V. Geometricheskiy sintez mekhanizma povorota strely manipulyatora [Geometric synthesis mechanism pivoting range of of the manipulator]. Sovremennyye nauchnyye issledovaniya i innovatsii. Modern Scientific Researches and Innovations. 2014. No. 12. Part 1. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/12/39830 (accessed: 03.04.2025). (In Russ.).
(14). Несмиянов И. А., Воробьёва Н. С., Турыгин П. В. Кинематические особенности погрузчика с последовательным соединением гидроцилиндров в механизме поворота стрелы // Современная техника и технологии. 2012. № 6. URL: http://technology.snauka.ru/2012/06/1157 (дата обращения: 03.04.2025).
Nesmiyanov I. A., Vorob’yeva N. S., Turygin P. V. Kinematicheskiye osobennosti pogruzchika s posledovatel’nym soyedineniyem gidrotsilindrov v mekhanizme povorota strely [Kinematic features of a loader with a series connection of hydraulic cylinders in the boom rotation mechanism]. Sovremennyye nauchnyye issledovaniya i innovatsii. Modern Scientific Researches and Innovations. 2012. No. 6. URL: http://technology.snauka.ru/2012/06/1157 (accessed: 03.04.2025). (In Russ.).
(15). Хадашов М. Л., Несмиянов Л. И., Карева Н. В. Кинематический анализ механизма поворота стрелы погрузочного манипулятора // Современные научные исследования и инновации. 2020. № 7. EDN: MRPENW. URL: https://web.snauka.ru/issues/2020/07/92864 (дата обращения: 03.04.2025).
Khadashov M. L., Nesmiyanov L. I., Kareva N. V. Kinematicheskiy analiz mekhanizma povorota strely pogruzochnogo manipulyatora [Kinematic analysis of the boom rotation mechanism of the loading manipulator]. Sovremennyye nauchnyye issledovaniya i innovatsii. Modern Scientific Researches and Innovations. 2020. No. 7. EDN: MRPENW. URL: https://web.snauka.ru/issues/2020/07/92864 (accessed: 03.04.2025). (In Russ.).
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Неисключительные права на статью передаются журналу в полном соответствии с Лицензией Creative Commons BY-NC-SA 4.0 «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция-Некоммерчески-СохранениеУсловий») 4.0 Всемирная (CC BY-NC-SA 4.0)
