Создание научно-обоснованных методов проектирования высокодинамичных цикловых механизмов для гибких автоматизированных сборочных производств тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

2648

На правах рукописи

Надеждин Игорь Валентинович

СОЗДАНИЕ НАУЧНО-ОБОСНОВАННЫХ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫСОКОДИНАМИЧНЫХ ЦИКЛОВЫХ МЕХАНИЗМОВ ДЛЯ ГИБКИХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СБОРОЧНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

01.02.06 - Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Рыбинск-2008

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П. А. Соловьева»

Научный консультант: заслуж. деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Безъязычный Вячеслав Феоктистович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Савин Леонид Алексеевич

доктор технических наук, профессор Синев Александр Владимирович

доктор технических наук, профессор Яманин Александр Иванович

Ведущая организация: ОАО Гаврилов-Ямский

машиностроительный завод «АГАТ»

Защита состоится 19 ноября 2008 г. в 12.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.210.02 при ГОУ ВПО «Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им. П.А. Соловьева» по адресу: 152934, г. Рыбинск, ул. Пушкина, 53, РГАТА им. П. А. Соловьева, ауд. Г-237.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им. П.А. Соловьева»

Автореферат разослан У октября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета ¿//г* Надеждин И.В.

1.; ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Эффективность работы гибких автоматизированных сборочных производств (ГАСП) во многом определяется быстродействием транспортно-загрузочных, ориентирующих и подающих систем, выполняющих вспомогательные операции: манипуляторов, кантователей, питателей, устройств вторичной ориентации деталей и т. п. Затраты времени на выполнение вспомогательных операций в автоматизированных сборочных производствах составляют значительную часть цикла и могут достигать более 100 % от длительности процесса сборки. Сокращение вспомогательных операций особенно актуально при длительности цикла сборки менее 1 минуты, что характерно для сборки широкой номенклатуры деталей и узлов машиностроения, например, топливной и гидравлической аппаратуры автотракторной и мобильной грузоподъемной техники и т. д.

Производительность манипуляторов в автоматизированных сборочных производствах машиностроения не превышает 8-14 циклов в минуту, что значительно уступает производительности технологического оборудования при вальцовке, клепке и сборке прессовых соединений без термического воздействия при относительно небольших усилиях запрессовки (40-60 циклов/мин). Это значит, что производительность сборочного оборудования используется далеко не полностью.

Одним из наиболее перспективных направлений повышения быстродействия транспортно-загрузочного оборудования (ТЗО) является повышение быстродействия их приводов, в значительной степени определяемого законами движения передаточных механизмов. Механизмы ТЗО работают в напряженных динамических условиях и дальнейшее повышение их производительности связано с необходимостью исследования динамики и решения комплекса задач динамического синтеза. Насущными задачами в области автоматизированной сборки являются исследование и разработка научно обоснованных методов повышения быстродействия приводов ТЗО и поиск таких передаточных механизмов, которые обеспечат максимальное быстродействие при наличии ограничений на динамические, прочностные и точностные параметры.

Поставленным задачам в большей степени отвечают разработанные автором быстродействующие электро - и пневмомеханические приводы ТЗО, основой которых являются сферические и плоские планетарно-цевочные кулисные механизмы. Недостаточная изученность динамики рассматриваемых цикловых механизмов с учетом реальных физических свойств звеньев (упругости, дисси-пативности, зазоров и др.) и проработанность методологии их динамического анализа и синтеза с целью обеспечения максимального быстродействия и по-

вышения производительности ГАСП за счет уменьшения вспомогательного времени выполнения транспортно-загрузочных и ориентирующих операций, обуславливают актуальность данной работы.

Настоящая диссертация выполнялась в рамках хозяйственных договоров и договоров о научно-техническом сотрудничестве. Работа соответствует «Приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники Российской Федерации» (2006 г.) по направлению «Транспортные, авиационные и космические системы», направлена на развитие технологий, входящих в «Перечень критических технологий Российской Федерации» (2006 г.) по направлениям «Технологии мехатроники и создания микросистемной техники», « Технологии создания и управления новыми видами транспортных систем».

Объектом исследования в данной работе являются транспортно-загрузочные и ориентирующие системы гибких автоматизированных сборочных производств в машиностроении.

Предметом исследования служат динамические и прочностные характеристики механизмов ТЗО автоматизированных сборочных производств и колебательные процессы в точках позиционирования исполнительных устройств манипуляторов с цикловыми сферическими и плоскими планетарно-цевочными кулисными механизмами.

Целью настоящей работы является развитие научно-технического направления, связанного с разработкой методов проектирования и динамического анализа быстродействующих цикловых механизмов транспортно-загрузочных и ориентирующих систем гибких автоматизированных сборочных производств в машиностроении.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1. Провести анализ современных направлений повышения быстродействия вспомогательного транспортно-загрузочного и ориентирующего оборудования ГАСП в машиностроении. Определить направления совершенствования и повышения эффективности применяемых приводов ТЗО на основе системного анализа кинематических и динамических моделей.

2. Обобщить основные классификационные признаки, отражающие особенности механизмов вспомогательного оборудования ГАСП, проанализировать и сформулировать пути их развития с точки зрения предельного быстродействия.

3. Теоретически обосновать возможность достижения предельного быстродействия транспортно-загрузочного оборудования автоматизированных сборочных производств за счет обеспечения безударных законов движения.

4. Разработать обобщенную методологию динамического анализа и синтеза семейства цикловых безударных пространственных и плоских планетарно-цевочных кулисных механизмов (ПЦКМ) с вращательным и поступательным движениями исполнительного звена. Исследовать влияние привода на динамику углового и линейного позиционирования безударных цикловых механизмов ТЗО. Разработать методику оценки качества работы ПЦКМ транспортно-загрузочного оборудования и методы их сравнения, доступные для практики исследования и проектирования.

5. Разработать методику и алгоритмы оптимизационного синтеза ПЦКМ по критерию максимального быстродействия с учетом ограничений на динамические и прочностные параметры. Выполнить экспериментальные исследования динамики промышленных образцов быстродействующих сборочных манипуляторов. Экспериментально подтвердить возможность существенного повышения быстродействия сборочных манипуляторов ПР при сохранении заданной точности позиционирования и ограничениях на динамические нагрузки.

6. Разработать конструкции быстродействующих цикловых приводов транспортно-загрузочного оборудования безударного типа с плавным регулированием выходных параметров. Разработать конструкции безударных захватывающих устройств для быстродействующих сборочных манипуляторов.

7. Разработать алгоритмы и пакеты прикладных программ для динамического анализа и синтеза группы безударных механизмов углового и линейного позиционирования ТЗО автоматизированного сборочного производства.

На защиту выносятся:

1. Научно обоснованные методы решения задач динамического анализа и синтеза быстродействующих цикловых механизмов ТЗО гибких автоматизированных сборочных производств, основанные на применении разработанных математических моделей, методов и алгоритмов расчета.

2. Направления совершенствования и повышения эффективности применяемых приводов вспомогательного оборудования ГАСП на основе системного анализа кинематических и динамических моделей безударных пространственных и плоских планетарно-цевочных кулисных механизмов.

3. Методология и алгоритмы оптимизационного синтеза безударных цикловых механизмов ТЗО, учитывающие геометрические, кинематические, динамические и прочностные условия связи.

4. Комплекс инструментальных средств для выполнения динамического анализа транспортно-загрузочных систем с цикловыми ПЦКМ безударного типа и решения задач их исследования, проектирования и оценки динамического состояния.

5. Рекомендации по проектированию семейства быстродействующих

сверхлегких сборочных манипуляторов ПР номинальной грузоподъемностью ОД кг; 0,16 кг; 2,5 кг и захватывающих устройств безударного типа, а также оригинальные конструкции вспомогательных устройств ТЗО, позволяющие повысить на 20 - 40% производительность автоматизированной сборки узлов топливной аппаратуры для автотракторных дизельных двигателей и гидроаппаратуры мобильной грузоподъемной техники.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. Разработаны теоретические положения, обосновывающие возможность достижения предельного быстродействия транспортно-загрузочного оборудования автоматизированных сборочных производств за счет обеспечения безударных законов движения, реализуемых с помощью разработанного семейства цикловых пространственных и плоских механизмов углового и линейного позиционирования.

2. Разработана методология динамического анализа и синтеза семейства безударных цикловых пространственных и плоских планетарно-цевочных кулисных механизмов с вращательным и поступательным движением исполнительного звена.

3. Разработаны математические модели для силового и динамического анализа различных вариантов исполнения безударных цикловых механизмов с учетом привода, упругости звеньев, зазоров и диссипации энергии.

4. Разработаны алгоритмы оптимизационного синтеза безударных цикловых механизмов углового и линейного позиционирования ТЗО по динамическим и прочностным критериям.

5. Предложена методика оценки динамических свойств цикловых механизмов ТЗО автоматизированной сборки. Теоретически и экспериментально доказана возможность увеличения в 2 - 2,5 раза быстродействия механизмов ТЗО за счет безударных законов движения.

Методы и средства исследования. Основные расчетные зависимости получены в результате аналитического исследования соответствующих геометрических, кинематических и динамических моделей. Численная реализация задачи осуществлялась на ЭВМ с помощью разработанного пакета прикладных программ. Проверка адекватности моделей произведена с помощью экспериментальных методов исследования с использованием аппарата математической статистики. При разработке критериев качественной оценки применялись методы теории подобия и анализа размерностей. В основу создания алгоритмов оптимизационного синтеза положены методы системного подхода, теории машин-автоматов, многокритериальной оптимизации.

Достоверность результатов обеспечивается обоснованностью использованных теоретических зависимостей, допущений и ограничений, корректно-

стью постановки задачи, применением рациональных математических методов и подтверждается качественным и количественным согласованием результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными как лично автором, так и другими исследователями, а также положительным опытом внедрения полученных результатов.

Практическая значимость и реализация работы.

На основе теоретических положений теории машин-автоматов разработаны методики автоматизации вспомогательных операций в автоматизированном сборочном производстве узлов топливной и гидравлической аппаратуры дизельных автотракторных двигателей и мобильной грузоподъемной техники. Разработаны алгоритмы и программные средства для проектирования пространственных и плоских ПЦКМ быстродействующих приводов ТЗО, реализующих безударные законы движения исполнительного органа. Совокупность спроектированных и внедренных модулей приводов манипуляторов ПР и транспортно-загрузочного и подающего оборудования позволила более чем в 2 раза повысить их быстродействие. Предложенные способы безударного позиционирования исполнительного органа позволяют сократить время позиционирования цикловых механизмов и исключить тормозные или демпфирующие устройства. Разработана гамма захватывающих устройств манипуляторов ПР.

Промышленная эксплуатация разработанных алгоритмов проектирования и технических решений для цикловых механизмов приводов ТЗО в течение более десяти лет на предприятиях дорожного, полиграфического и дизельного машиностроении показала практическую обоснованность разработанного в диссертационной работе направления.

На основе выполненных исследований издано два учебных пособия, одно из которых с грифом Министерства образования Российской Федерации. Теоретические и методические разработки используются в процессе преподавания дисциплины «Детали машин и основы конструирования», «Механика промышленных роботов и мехатронных систем», «Автоматизация технологических процессов» в РГАТА имени П.А. Соловьева и МГТУ СТАНКИН (г. Москва).

Апробация работы. Научные положения и результаты диссертационной работы докладывались автором и обсуждались на 29 научных конференциях, в т. ч. на Международных научно-технических конференциях: «Технология -94» (г. С.-Петербург, 1994), «Информационно-измерительные и вычислительные системы специального назначения. Информатизация в моторостроении» (г. Москва, 1994), «Автоматизация и информатизация в машиностроении» (г. Тула, 2000), «Динамика систем, механизмов и машин» (г. Омск, 2004, 2007), «Проблемы исследования и проектирования машин» (г, Пенза, 2005), «Машиностроение и техносфера XXI века» (г. Севастополь, 2006), «Технологическое

обеспечение и автоматизированное управление параметрами качества поверхностного слоя, точности обработки деталей и сборки газотурбинных двигателей» (г. Рыбинск, 2007); на Всесоюзных и Российских научно-технических конференциях: «Проблемы повышения производительности и качества продукции в условиях автоматизации машиностроительного производства» (г. Рыбинск, 1986), «Проблемы автоматизации проектирования и изготовления изделий в машино- и приборостроении» (г. Алушта, 1986), «Состояние, опыт и направления работ по комплексной автоматизации на основе ГАП, РТК и ПР» (г. Пенза, 1987, 1989, 1990), «Использование вычислительной техники и САПР в научно-исследовательских и опытных разработках» (г. Владимир, 1987), «Проблемы создания и внедрения гибких производственных и робототехниче-ских комплексов на предприятиях машиностроения» (г. Одесса, 1989), «Ресур-со-энергосберегающие и наукоемкие технологии в машино- и приборостроении» (г. Нальчик, 1991), «Наукоемкие технологии в машиностроении и приборостроении» (г. Рыбинск, 1994), «Методы и средства измерения физических величин» (г. Н. Новгород, 1999), «Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве» (г. Н. Новгород, 1999), «Информационные технологии в науке, проектировании и производстве» (г. Н. Новгород, 2003), «Механика и процессы управления» (г. Екатеринбург, 2003, 2004, 2005, 2007) и др.

В полном объеме содержание диссертационной работы доложено и обсуждено на расширенном заседании кафедры «Технология авиационных двигателей и общего машиностроения» (Рыбинск, 2007), «Технология машиностроения» Брянского государственного технического университета (Брянск, 2007), «Динамика и прочность машин» Орловского государственного технического университета (Орел, 2008), на научно-техническом совете РГАТА имени П.А. Соловьева (Рыбинск, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 60 научных работ, в том числе 1 монография, 12 статей в научных журналах, рекомендованных ВАК РФ, тезисы 18 докладов, получено 17 авторских свидетельств и патентов на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка использованных источников из 244 наименований, изложена на 400 страницах и содержит 121 рисунок и 43 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследуемой проблемы, сформулированы цель и задачи работы, определены научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе приводится аналитический обзор путей и способов повышения эффективности автоматизированных сборочных производств в машиностроении, приведена классификация транспортно-загрузочного оборудования и сформулированы основные требования, предъявляемые к сборочным и транспортно-загрузочным манипуляторам.

Исследованы различные подходы к повышению эффективности сборочных и вспомогательных операций с точки зрения теории машин-автоматов и автоматических линий, которые наиболее полно отражены в фундаментальных трудах Артоболевского И.И., Ачеркана Н.С., Бежанова Б.Н., Волчкевича Л.И., Егорова И.Н., Клусова И. А., Кожевникова С.Н., Кошкина Л.Н., Крайнева А.Ф., Кулешова B.C., Нахапетяна Е.Г., Петрокаса Л.В., Прейса В.В., Проникова A.C., Семенова Е.И., Сысоева С.Н., Тира К.В., Усенко H.A., Черпакова Б.И., Шаумяна Г.А. и многих других отечественных и зарубежных ученых. Анализ позволил установить, что, несмотря на большое количество разных подходов к решению данной проблемы, наиболее перспективным в настоящее время является подход, связанный с разработкой новых быстродействующих механизмов и автоматических устройств транспортно-загрузочного оборудования.

Рассмотрены наиболее распространенные схемы компоновок автоматизированного сборочного оборудования и соответствующие им траектории перемещения заготовок в рабочем пространстве. Отмечено, что в условиях мелкосерийного и частично серийного сборочных производств, характерных для современного машиностроения, ПР являются тем универсальным средством автоматизации, которое позволяет создавать высокоэффективные ГАСП, представляющие собой совокупность основного сборочного оборудования и сборочных манипуляторов, способных быстро перестраиваться на сборку новых видов продукции.

Анализ обобщенной технологической схемы автоматизированного сборочного процесса (на примере сборки форсунки для впрыска топлива) выявил следующие основные и вспомогательные операции:

1. Подача и установка базовой детали в приспособление или в рабочую зону пресса.

2. Контроль положения базовой детали в приспособлении.

3. Захват, ориентирование и подача сопрягаемой детали в зону сборки.

4. Контроль наличия и положения присоединяемой детали.

5. Выполнение сборочной операции.

6. Послеоперационный контроль.

7. Удаление собранного узла с позиции сборки.

8. Складирование или передача собранного узла на общую сборку.

Операции 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8 являются вспомогательными, причем к транспортами - загрузочным и ориентирующим относятся операции 1, 3, 7, 8.

Комплексный анализ повышения эффективности вспомогательных операций ГАСП показал, что эффективность их работы во многом определяется быстродействием ТЗО: манипуляторов ПР, кантователей, питателей, устройств вторичной ориентации деталей и т. п. Как правило, производительность манипуляторов на транспортно-загрузочных и сборочных операциях не превышает 8-14 циклов в минуту, что уступает производительности человека на тех же операциях. Производительность оборудования при вальцовке, клепке и сборке прессовых соединений без термического воздействия при относительно небольших усилиях запрессовки может достигать от 40 до 60 ходов в минуту. Это значит, что производительность сборочного оборудования используется далеко не полностью. Вместе с тем, для сборки небольших по габаритам и массе изделий (весом до 2Н) экономически целесообразно использовать ТЗО с наибольшим быстродействием от 0,5 до 1 с/цикл и точностью позиционирования от 0,05 до 0,15 мм.

Возникает проблема, связанная с теоретическим обоснованием путей и способов повышения быстродействия вспомогательного ТЗО. С этой целью рассмотрены типовые компоновки гибких сборочных комплексов, используемых в машиностроении, и соответствующих им траектории перемещения собираемых деталей в рабочем пространстве. В результате выявлен ряд требований к манипуляторам ПР, определяющих их экономическую целесообразность: быстродействие - 60 - 70 циклов в минуту для сверхлегких ПР и 20 - 30 циклов в минуту для легких ПР; число степеней подвижности - 2 - 4 (3 транспортные и 1 ориентирующая); привод - электромеханический или пневматический; погрешность позиционирования - ±(0,05 - 0,15) мм; номинальная грузоподъемность - не более 1 кг; захватывающие устройства - универсальные; система управления - цикловая; малые габариты и низкая стоимость. В результате анализа установлено, что около 77% ПР, применяемых в отечественных и зарубежных ГАСП, имеют пневматический привод и цикловой способ управления. Средняя производительность отечественных ПР сверхлегкого типа составляет 16-18 цикл./мин; максимальная - 30 - 40 цикл/мин.

К общим механизмам, применяемым в ТЗО, можно отнести: приводы, передаточные механизмы для передачи движения от привода к рабочему органу: шиберу, револьверному диску питателя через механизм периодического движения, грейферным линейкам и захвату манипулятора; механизмы блокировки, а также конструктивные элементы для загрузки питателя, фиксации и удаления предмета сборки (рис.1).

Правильность выбора конструкции передаточного механизма для ТЗО во многом определяет производительность автоматического сборочного оборудования и надежность процесса сборки.

Транспортно-загрузочкое оборудование автоматизированного сборочного производства

по функционально*)' назначению

Загрузочные Устройства Транспортные

устройства ориентации устройства

Захватывающие устройства

Манип)ляторы -1-

Кантователи

Врашатели

Автооператоры

Манипуляторы

I- Питатели

Механические

по конструктивному признаку

- Револьверные

Шиберные

Грейферные

> виОу привода

Пневматические

- Элекгроиеханпческне

Комбинированные

па характеру движения рабочего орсина

по типам переоишочных ж-дшаиой

С возвратно-поступательным движением

С возвратно-враща-телышм движением

С вращательным движением

- Комбинированные

Сложным движением

Фрикционные

К&ссстиые

Храповые

РеПка-

зчбч «неси

Зубчато-рычажные

Кулисно-рычажные

Пламегарно-к\лпсные

| Получервячные

С ибгинноЛ муфгоП

Рис. 1. Классификация ТЗО автоматизированного сборочного производства

Оптимальную конструкцию механизма ТЗО выбирают с учетом обеспечения в первую очередь выполнения операции загрузки-выгрузки или межоперационного транспортирования сборочных деталей за минимально возможное время, что определяет повышенные требования к приводам с точки зрения динамики реализуемых законов движения. В первую очередь законы движения ТЗО должны обеспечивать плавность движения исполнительного устройства, отсутствие скачков скорости и ускорения, приводящих к ударам и значительным возрастаниям усилий, действующих на механизмы, а, следовательно, быстрому износу и потере точности позиционирования.

По воспроизводимым законам движения механизмы приводов ТЗО подразделяют на три группы:

1. С жестким ударом в точках позиционирования со(у) ф 0, г(а) * 0.

2. С мягким ударом в точке позиционирования = 0, е(а) Ф 0.

3. С теоретически безударным законом движения со(у) = 0, в (а) = 0.

Подавляющее большинство серийно выпускаемых зарубежных и отечественных цикловых манипуляторов ПР имеют приводы, относящиеся к первой

группе механизмов. Позиционирование осуществляется по упорам, при этом возникает удар и появляются низкочастотные затухающие колебания (рис.2). Время успокоения колебаний tycn соизмеримо со временем поворота /поа и составляет более 50 % от общего времени Тп позиционирования независимо от типа привода манипулятора, С точки зрения динамики такие механизмы в высокоскоростных приводах ТЗО не пригодны.

Законы движения механизмов второй группы имеют плавный характер изменения скорости, отсутствие жесткого удара в начале и конце движения и наличие мягкого удара, в результате которого в точках позиционирования возникают упругие колебания, амплитуда и длительность которых значительно возрастают с увеличением операционных скоростей. Последнее обстоятельство существенно ограничивает увеличение быстродействия данных механизмов.

К третьей группе приводов ТЗО относятся разработанные автором плоские и сферические ПЦКМ, имеющие теоретически безударные законы движения, высокую точность и плавность поворота или линейного перемещения исполнительного звена, а также возможность бесступенчатого регулирования выходных параметров.

Проведен комплексный анализ путей повышения быстродействия манипуляторов ПР применительно к автоматизированным сборочным производствам. Разработке теоретических и практических вопросов повышения быстродействия манипуляторов ПР посвящены труды ряда российских ученых: Беля-нина П.Н., Воробьева Е.И., Елисеева C.B., Жавнера В.Л., Козырева Ю.Г., Ко-рендясева А.И., Кравченко Н.Ф., Макарова И.М., Нахапетяна Е.Г., Никифорова С.О., Пашкова Е.В., Попова Е.П., Саламандра Б.Л., Семенова Е.И., Тывеса Л. И., Шифрина Я.А., Юревича Е.И. и многих других. Эти исследования ведутся по следующим основным направлениям: увеличение скоростей перемещения звеньев; уменьшение колебаний звеньев в крайних положениях; оптимизация циклограммы ПР; оптимизация компоновочных решений.

Систематизация материалов и обобщение результатов исследований в области динамического анализа и синтеза механизмов с целью устранения или уменьшения упругих колебаний в точках позиционирования проведены на основании изучения работ следующих авторов: Антонюка Е.А., Бессонова А.П., Вейца В.Л., Вульфсона И.И., Герц Е.В., Дащенко А.И., Елисеева C.B., Кожевникова С.Н., Коловского М.З., Левитского Н.И., Митрофанова В.П., Панов-

звена циклового манипулятора ПР

коЯ.Г., Петрука А.И., Попова Д.П., Рагульскиса K.M., Савина JI.A., Сергеева С.И., Синева A.B., Тира К.В., Ткаченко A.C., Шахматова Е.В., Шехвица Э.И., Barton Р., Dubovsky S., Hammerschmidt Ch., Oledzki A.,Volmer I. и др.

Анализ показал, что важнейшим резервом повышения быстродействия цикловых механизмов ТЗО является уменьшение времени успокоения колебаний на режимах разгона и торможения за счет реализации безударных законов движения, имеющих следующие особенности: увеличение участков разгона и торможения и обеспечение их симметричности; исключение участка установившегося движения; равенство нулю скорости и ускорения в моменты начала и конца движения. В связи с этим актуальность приобретает научная проблема, состоящая в разработке совокупности быстродействующих механизмов безударного типа для транспортно-загрузочного и ориентирующего оборудования с целью повышения производительности автоматизированной сборки за счет уменьшения вспомогательного времени.

Во второй главе дается теоретическое обоснование условий осуществления безударных законов движения исполнительных механизмов ТЗО. В общем случае, отсутствие удара второго рода в крайних положениях \})(0,Г) = 0 ведомого звена (рис. 3), совершающего сложное движение в пространстве, предполагает выполнение одного из условий: v(0,7) = 0, рк(0,7) = оо, где V - скорость центра цевки, рк - радиус кривизны траектории цевки, Т - продолжительность движения ведомого звена. Первое условие предполагает мгновенную остановку ведущего звена. Второе условие справедливо в точках перегиба или спрямления кривой, реализуемой с помощью сферических механизмов.

Используя дифференциальную геометрию кривых в трехмерном евклидовом пространстве,

получены необходимые условия для исключения жесткого и мягкого ударов в точках позиционирования механизма

|Я0)/х(0)| = |>(Г)/х(Г)| = ^0, (1)

k = p;l=ylx2 + y2+z2=0 (2)

или в векторном виде к = рк~' = |r х У|/г3, (3)

где ¿и р^- соответственно кривизна и радиус кривизны относительной пространственной траектории цевки; г = г(ф) - радиус-вектор; точками обозначено дифференцирование по времени t\ vj/0 =\)/1/2 - половина угла размаха ве-

Рис.З. Расчетная схема механизма с пространственным движением цевки

домого звена; x,y,z - вторые производные от координат х, у, z сферической траектории центра цевки:

х = ах =-А соБф - Q cos ф со5(/^ф) + Лг8тф5ш(/1л2Ф); у-а =-Asm<?-Qsin<pcos(i!i,2(p)-Nco$(ps'm(tf2q>y, 'i-а, - Icos(jj^),

коэффициенты A, Q, N, L: A = ¿¡'2 + cos5; Q = p

(/12 J" cos 5 + 2/,2 + cos 6

N = p

(i'^J2 + 2if2cos5 + l ; L = p (zf2)2sin5

i',2 - передаточное отношение

планетарной передачи, г12 > 1 - целое число; ф - угол поворота водила; б - угол между осями образующего круга и направляющей окружности, 0 < 8 < 90°- для образования сферических эпициклоид; 90° < 5 < 180° - для сферических гипоциклоид.

Частным случаем сферических циклоидальных кривых при значении угла неортогональности 5 = 0 или 5 = 180° являются плоские эпи - и гипоциклоиды при вращательном движении и плоские циклоиды - при поступательном движении ведущего звена.

Для получения сферических ПЦКМ цевка 4 должна быть закреплена на оси сателлита 1, кинематически связанного с неподвижным центральным колесом 2 внешнего (рис. 4, а) или колесом 3 внутреннего (рис. 4, 6) зацепления. При вращении ведущего звена цевка 4 совершает сложное движение, описывая сферическую эпи- или гипоциклоиду, складывающееся из вращательного движения относительно оси водила 3 и переносного движения вместе с во-дилом. В схеме планетарного ^ механизма с наружным и внутренним зацеплением конических колес (рис. 4, б) радиус водила есть расстояние между осью сателлита 1 (Г) и осью центральных конических колес 2,3.

Структура пространственных ПЦКМ зависит от комбинаций ведущей и ведомой систем с различными структурными признаками. Если рабочий участок циклоиды образован одной ветвью траектории при соблюдении условия симметрии, то исполнительное звено механизма может совершать следующие виды периодического движения с остановками: однонаправленное вращатель-

Рис.4. Варианты ведущей системы сферических ПЦКМ

ное; возвратно-вращательное; возвратно-поступательное. При использовании участков двух смежных ветвей циклоидальной кривой в качестве рабочей траектории цевки получим возвратно-вращательное движение кулисы с углами размаха < 30° и длительными остановками.

На основе обобщенной схемы получены зависимости для инвариантов подобия перемещения, скорости, ускорения и кинетической мощности пространственных и плоских ПЦКМ с угловым и поступательным перемещениями ведомого звена. Доказано, что рабочие участки плоских укороченных эпи- и гипоциклоид, а также циклоид имеют на концах точки перегиба. Анализ видов сателлитных кривых позволил систематизировать безударные плоские ПЦКМ с вращательным и поступательным движением ведомого звена. Рассмотрены вопросы синтеза рассматриваемых механизмов применительно к приводам ТЗО автоматизированной сборки.

Выполнено параметрическое исследование и рассмотрены вопросы синтеза последовательно соединенных мальтийских механизмов (ММ) для возможных вариантов зацепления обоих крестов: с внешним зацеплением (2МННХР2); с внутренним и внешним зацеплением (2МВНЧ/2); с внутренним зацеплением (2МВЧ!2). В результате показано, что законы движения комбинированных мальтийских механизмов отличаются большим многообразием и обеспечивают не только отсутствие ударов второго рода в точках позиционирования, но и существенное уменьшение пиков ускорений и крутящих моментов на ведущем и ведомом валах, что является благоприятным фактором для повышения их быстроходности и снижения энергозатрат приводного двигателя в системе привода сборочных машин-автоматов.

На основе критериев качественной оценки законов движения В, С, Д Е, где В = £/соми; С = и2щеми; £ = С/3\|/еМ,и; Е = ^\|/2;ми; И = фхАуь VI - суммарный угол поворота ведомого звена; фх - угол полного перемещения ведущего звена при щ; соми, ем„, уми, М«и - соответственно константы пиков угловой скорости, ускорения, пульса и кинетической мощности ведомого звена, дан сравнительный анализ динамических свойств семейства теоретически безударных цикловых механизмов с угловым позиционированием ведомого звена (рис. 5).

Законы движения плоских ПЦКМ тип II и двукратных ММ с внутренним зацеплением являются в некотором смысле оптимальными, так как уменьшение пиков ускорения не связано с ростом пиков кинетической мощности. Наихудшими динамическими свойствами при углах размаха ведомого звена > 90° обладают механизмы: по критериям В к С (рис. 5, а, б) - ММЛМЧ внешнего (3) и внутреннего (4) зацепления, ПЦКМ с планетарным приводом цевки с эпи (5) - и гипоциклоидальной (6) траекторией цевки, 2МНШ'2 (9) при любом со-

ч 9

X 6 si, sis

ю 2

чегании пазов ведущего и ведомого крестов; по критерию В (рис. 5, в) -ММЛМЧ внешнего зацепления (3), ПЦКМ (5 и 6) с планетарным приводом цевки, ПЦКМ I (1); по критерию Е - ПЦКМ I (1), 2ШШ2 (8). На рис. 5 заштрихованы области критериев, верхние границы которых соответствуют синусоидальному закону движения ведомого звена. Анализ показывает, что законы движения механизмов ПЦКМ тип II (2) и двукратных мальтийских Рис- Критерии качественной оценки законов движения

ведомого звена безударных механизмов приводов ТЗО: механизмов с внутрен- , тп-кг т 0 Пгпги^ ™-> хл-клпхлп

* г 1 - ПЦКМ тип I; 2 - ПЦКМ тип II; 3 - ММЛМЧ внешнего и

НИМ зацеплением крестов 4 _ внутреннего зацепления; 5 - ПЦКМ с эпи - и 6 - гипо-2ЫBЧ/Z (7) превосходят циклоидальной траекторией цевки; 7 - двукратные ММ синусоидальный (10) по с внутренним зацеплением обоих крестов; 8 - внутренним

и наружным зацеплением; 9 - наружным зацеплением обоих всем рассмотренным крестов; 10 - ММКЦ с синусоидальным законом движения критериям.

Третья глава посвящена исследованию кинетостатики и разработке типовых динамических моделей цикловых механизмов ТЗО ГАСП с учетом привода, упругости звеньев, зазоров и диссипации энергии.

Получены зависимости в безразмерном виде величин максимального давления ведущей цевки на стенку паза ведомого звена, суммарной мощности и крутящего момента, усилия на штоке пневмоцилиндра, мгновенного КПД.

Мгновенный КПД рассматриваемых механизмов определяется как

1

1 /

1

| в

2 \

90'

W

^1,2 " ®и (^-ic,., - C0S_I Фтр ' Лпр )

(4)

Лф ^1 + 2рсо8ф + р2+/пр + /3пр(1 + ши) гДе Jinp =fi V'î /2пр = /2^02^; /зпр =fz'rJr ~ приведенные коэффициенты трения в опорах зубчатого колеса, кулисы и цевки; ф = arctgи /^-приведенные угол трения и коэффициент трения; À.K|j = l^Jr\ /K j - расстояние от

центра вращения кулисы до центра цевки; д{=соБу и д2=со5 у, соответственно для ПЦКМ тип I и II; у - угол между направлением силы ^ и

Анализ показал, что с точки зрения уменьшения потерь на трение и энергетических затрат более предпочтительным является ПЦКМ тип II, у которого цикловой КПД наибольший, а силы нормального давления и потребная суммарная мощность - наименьшие (рис. 6).

Приводы исполнительных механизмов ТЗО в автоматизированных сборочных системах представляют собой машинный агрегат, в со-

1,0 0,8 0,6 0,4 0.2 0

бо°

^ 90° ПЦКМ! \ V - 90°

\ \ ^60° \___г: ^ПЦКМ! 120°

г" 3 \ \ \ \ ^£=120 \

\ N Х^ 4

о

45

90

135

180

225

Рис. 6. Графики мгновенного КПД цикловых планетарно-цевочных кулисных механизмов

став которого входят электро - или пневмодвигатель и передаточные механизмы, кинематически связанные с поворотным ротором многопозиционного сборочного автомата или исполнительным органом манипулятора. Динамика таких систем определяется рядом факторов: реальным законом движения исполнительного звена, характеристиками упруго-диссипативных связей привода и ведомых звеньев системы.

'о _ _

та

с г-н

п.

с

г%

¡О с, >1

(п

п1 п\ П2 фЛд.+дЛд, Яо "г Ч, ^ п2

а) 0) фЛЯо+дМ

/» г—/•> !р 1'г с2 4

/о £> '/ со '2

}СН

-Е1ШН (ъ С

н^н

д^

п2 Ъ

(НКЦокЯг

д^ л, д1 Ч^до^

в) г)

Рис. 7. Типовые динамические модели цикловых механизмов автоматизированных

сборочных систем

Обобщенная динамическая модель (рис. 7, а) привода ТЗО в первом приближении может быть представлена в виде двухмассовой системы, содержащей ведущую и ведомые подсистемы, где д, - обобщенная координата; /0 = (7р + /м)г'пр - приведенный к валу ведущего звена момент инерции /р ротора

электродвигателя и масс /м, закрепленных на валу ротора; гпр - передаточное отношение привода; /2 - приведенный к валу ведомого звена момент инерцик ведомых масс; с\, с2, яь п2 - приведенные жесткости и коэффициенты диссипа-

дии энергии ведущей и ведомой подсистем; Мс - момент статических сопротивлений перемещению ведомой массы.

Динамическая модель циклового механизма, включающая динамическую характеристику электродвигателя, описывается системой дифференциальных уравнений, записанных в безразмерных параметрах:

= Ра2 {2пгЯз + к1ъ) + ЧЛ';

<?3 + + к1ь = -^ст.и®ср - Р2 (^1 + )2 - «2 + ); (

2 И,42 + pk^lk2q2 = а2р(2п24з + );

где g-j - обобщенные координаты, г = 1, 2, 3; р = /2//i; £,=<:,/<;,; к2 = ^с2!/2 ;

Мсти= Мс/(/2ш2р); Сйср - средняя угловая скорость ведущего звена;

а2 = ^и + еи<у2; Р2 = еи + где сои = сои(«?,), ви = еи(<?, ),уи = ун) - инварианты подобия угловой скорости, ускорения и пульса ведомого звена; Мд -вращающий момент на валу двигателя; уд - коэффициент крутизны статической характеристики; тд - электромагнитная постоянная времени; со0 - угловая скорость идеального холостого хода для электродвигателя постоянного тока или асинхронная скорость для асинхронного двигателя.

Оценка динамики цикловых механизмов ТЗО без учета динамических характеристик электродвигателя (со = const) может быть выполнена по математической модели, изображенной на рис. 7, б. Соответствующая система уравнений для данной модели имеет вид:

+ + + р'аДсо) + = -а,со2 [р'р, +р(л/сти +^r2V2)];

д2 + 2п^2 + k2q2 = )2 -^ (ю + <?,)2 - ,

где q0 = coi; р' = (/2 +Г2)/1Х\ сои = а>и(со/); еи = еи(оо/);Уи = j„(at); 0<аз/<2тст; 1\ - приведенный момент инерции масс, упруго связанных с ротором электродвигателя; /2 и /2 - приведенные моменты инерции ведомого звена циклового механизма и исполнительного звена транспортного органа, упруго связанных между собой; къ=^схИ{ \ а, =шир, = еи + jHq}; функции ши,би,Уи получены для ряда законов движения цикловых механизмов.

В зависимости от соотношения жесткостей подсистем, характерных для данного класса автоматических сборочных устройств, из обобщенных моделей получены описания динамики, соответствующие с2» с, (рис. 7, в) и с, »с2 (рис. 7, г). Из анализа динамических параметров систем привода сборочных

машин и ТЗО следует, что для поворотных роторов многопозиционных сборочных автоматов обычно с2»сх. Для модулей сборочных манипуляторов, кантователей, питателей и ориентирующих устройств с, » с2.

Дифференциальное уравнение движения ведомой системы для динамической модели механизма по рис. 7, в (с2 -> оо) имеет вид

<?1 + ра?) + Цх (я, + раДсо) + к\Чх = -а,ш2р((3, + М„м). (7)

Движение ведомой массы циклового механизма по рис. 7, г (с, -> оо) описывается линейным дифференциальным уравнением

q2 + 2n2q2 + k¡q2 = -(MCTM+e„)

(8)

Если принять в качестве обобщенной координаты угол поворота \|/2, то в общем случае, когда функцию eH((út) можно представить в виде тригонометрического ряда Фурье, решение уравнения (8) при Мпя= const и нулевых начальных условиях будет иметь вид

00

\}/2 = е** (С, cos + С2 sin £/) ■- ■cúf X (Qn cos Nm + PN sin Nat) - Mn hcof / k\, (9)

I

где N - порядковый номер гармоники, qN и р^ - коэффициенты ряда,

С, = -ш? ZQv+M^/k} ;С2=^-

N=1

r = (¿22-Q)1iV2)2 + 4«22co^2; C = ^2-«22-

Решение дифференциальных уравнений (5) - (8) осуществлялось с помощью системы моделирования динамических систем БмшНпк. Анализ результатов моделирования динамики цикловых ПЦКМ по рис. 7, б показывает, что моменты сил упругости (М= с2\у2) ведомых звеньев возрастают с уменьшением отношения кх жесткостей ведомой и ведущей подсистем механизма и уменьшаются с увеличением коэффициента демпфирования колебаний (рис. 8). При заданном быстродействии циклового механизма продолжительность «успокоения» колебаний ведомой массы в точке позиционирования зависит от частоты и коэффициента демпфирования собственных колебаний системы.

Для изучения влияние зазоров, уп-

0.1 0,2 0,3 0.4 0.5 0,в с I

Рис.8. Моменты сил упругости на валу привода многопозиционного сборочного автомата

ругости звеньев, диссипации энергии контактирующих элементов ведущей системы цикловых механизмов на динамику высокочастотных колебательных

слое контактирующих элементов ппс соответственно. Масса 5 представляет собой приведенную к нормали удара массу тк изогнутого паза кулисы.

Математическая модель механизма с учетом рассматриваемых факторов описывается системой дифференциальных уравнений:

АФ1 + сжа(аЬ ~х) + ' ^(е) =

~ сжа(аЬ -х)- пце2а • + ск1к (с1 + х) + п2 (у21к + х) = тк1ке2; ^

к^гК + с* (¿К + х) + пг(ЧгК + х)1к = + + пЛч ~ ¥2);

¡ТУ + СК% + Пк(у - М>2) = ~Мт ■ ^"(Ч7 + ^2 ) - ^2' где Ъ = ф, - ф10 ; с1 = \|/2 - \|/20; £ = е = ф,а - х; 1\ - момент инерции масс

ведущего звена; 1г - суммарный момент инерции ведомых масс; г - радиус расположения ведущей цевки; у - угол между нормалью удара и направлением линейной скорости цевки (рис. 9, а)\ М11з М2£ - моменты внешних сил, действующих на ведущее и ведомое звенья; Мт- суммарный момент сил трения; 1К- расстояние от оси цевки до оси вращения кулисы; а = г собу; ф,- угловое положение ведущего зубчатого колеса в колебательном движении относительно угла ф; \)/2 - угловое положение ведомого звена в колебательном движении относительно угла у; ф10 и ц/10 - угловые положения ведущего и ведомого звеньев в момент наступления контакта кулисы с цевкой без силового взаимодействия; у - угловое положение исполнительного звена механизма; со2,е2-угловые скорость и ускорение кулисы; ск, сж - жесткость паза ведомой кулисы, приведенная к нормали удара и локальная жесткость элементов механизма; пи,

процессов цикловых ПЦКМ разработана динамическая модель (рис. 9, б), где пружины 1, 2 представляет жесткость ск паза ведомой кулисы 2 (рис. 9, а), приведенную к нормали удара; и локальную жесткость сж, описываемую уравнениями Герца; демпферы 3 и 4 реализуют рассеяние энергии «к в изогнутом пазу кулисы и в поверхностном

■с:

а; о)

Рис.9. Расчетная динамическая модель ПЦКМ с учетом зазоров, упругости элементов механизма и диссипации энергии в паре «цевка-паз кулисы»

пк - коэффициенты демпфирования в поверхностном слое контактирующих элементов цевки и паза кулисы и в изогнутом пазу кулисы соответственно.

Углы v|/2 и ф, при наличии зазора Д связаны между собой зависимостью

V2 = %{w-w)(x2 + y2)~l+4&\](x2+y2)~V2, (11)

где знак «+» или «-» соответствует контакту с одной из двух плоскостей паза кулисы; 2Д - суммарный зазор между цевкой и стенкой паза кулисы; значения параметров х, у, х, у- координаты траектории цевки и их первые производные; hi - расстояние между осями вращения ведущего и ведомого звеньев.

Решение дифференциальных уравнений (10) осуществлялось с применением солверов MATLAB. В результате анализа данных моделирования динамики ПЦКМ установлено, что период успокоения колебаний ведомых масс, соответствующий 3 фазе цикла движения (рис. 10, а), в значительной степени зависит от зазоров Д в паре «цевка-паз кулисы», радиального зазора б в фиксирующем устройстве и параметров упругой системы механизма. Вследствие зазоров и погрешностей изготовления начало движения механизма сопровождается мягким ударом. Момент перехода точки контакта цевки с одной плоскости паза на другую, соответствующий середине фаз 1 и 2, сопровождается значительными импульсами ускорения, приводящими к явлению, близкому к мягкому удару.

Задача оптимизации динамических параметров цикловых ПЦКМ с целью повышения быстродействия транспортно-загрузочных операций при обеспечении заданной точности позиционирования связана с уменьшением продолжительности успокоений колебаний исполнительного органа в точках позиционирования и предполагает поиск оптимальных динамических параметров системы, удовлетворяющих условию: min max у,-(*,/), где у,-- упругая деформация

jrex teT

исполнительного звена, целевые функции которой определяются с помощью уравнений (5)-(Ю). Вектор искомых параметров х находится в области X, ограничиваемой рядом условий: max\j/(. <[\j/,] для Тп ^<2л/со, где [у,.]- допускаемое по технологическим условиям сборки изменение положения детали в

со, = 10,5 с'1; Д = 0,025 мм

Рис. 10. Диаграммы угловых ускорений колебаний ведомого звена цикловых ПЦКМ: а - моделирование; б - эксперимент

точке позиционирования. Определение оптимальных динамических параметров системы осуществляется в результате решения задачи нелинейного математического программирования методом направленного поиска.

Четвертая глава посвящена исследованию динамики цикловых ПЦКМ с учетом пневмопривода. Математическая модель цикловых ПЦКМ с учетом пневмопривода описывается системой уравнений в безразмерных параметрах:

</с1/Л = 1,4Й01+а[ф(о1)-а,(^/Л)]; (12)

йъг ¡¿х = 1,4(1 + ^02 -3Ф(аа /а2) - а2№/с1т)], где а0=/2со;/(тпг2); 60 =/2Л^иЯ/(/«/); Х = П = ^/02/(ц2/01);

= *о, /Я; ий = 765/оЛ'^да^/^Я); П = 52/5,; и 52- площади торцов поршня; х, ? > £ = х/Н, С/о - безразмерные параметры: нагрузка, время, координата и конструктивный параметр; ц.ь ц2 - коэффициенты расхода подводящей и выхлопной линий; О - коэффициент пропускной способности соединительных линий привода; СТ] =

1.2

0.8

0.4

о

со,# сог^

^ J

/ со, - со

а)

0.4

¡,2 1,0 л 0,8 0,6

X °'4 0,2

0

б)

0.8 т

1.2

2.0

Р\/Рм, 02=рг/рм, аа=рУрм, ра - атмосферное давление; рм - давление воздуха в магистрали; ^х = ^ + Мссои/1 - суммарная приведенная сила, обусловленная моментом сопротивления Мс и силами трения ^ в цилиндре; /2 и т„ - приведенные момент инерции и масса; г - радиус зубчатого колеса; Я - ход поршня; Ши, - инварианты подобия угловой скорости и кинетической мощности ведомого звена; 1 = 1,2.

Для решения системы уравнений (12) разработаны алгоритм и программа динамического анализа ПЦКМ с учетом пневмопривода. В результате моделирования установлено, что по критерию быстродей- Рис- 1 Характеристики быстродействия (а)

, и нагрузочной способности (б) цикловых

ствия ПЦКМ имеют значительное „.„„„„„„

^^ механизмов ТЗО с пневмоприводом:

преимущество перед цикловыми 1 - ПЦКМ тип П; 2 - рейка-зубчатое колесо; механизмами с постоянным переда- 3 - механизм с качающейся кулисой

ц>-3 - 0,3 — \|/1=60° — \yE-45" — Уг=45° ш.»соп«

7

/ / С/о8 =0,3 3

¡1 I \ у

У \ / /

IV ч « \

0 1

2 3 т -

точным отношением (рис. 11, а), которое проявляется в большей степени с ростом нагрузок, действующих на механизм (рис. 11, б). Так при заданном быстродействии, например т = 1, нагрузочная способность % привода с ПЦКМ тип II (&>и Ф const) при \jZj- = 45° в 4 раза превышает одноименную характеристику механизма с постоянной передаточной функцией. При увеличении нагрузочной способности % > 0,6 применение механизмов с постоянным передаточным отношением при заданных условиях нагружения и значениях безразмерного конструктивного параметра Uq становится невозможным. В этом случае требуется значительное повышение диаметра пневмоцилиндра, что не всегда приемлемо по конструктивным и габаритным ограничениям.

С целью осуществления равномерного движения штока пневмоцилиндра решена задача динамического синтеза параметров пневмопривода, которая заключалась в выборе эффективной площади поршня S и эффективных проходных сечений каналов подводящей /¡ji и выхлопной f02 магистрали по заданной скорости Van- поршня.

Пятая глава посвящена решению задач оптимизационного синтеза цикловых механизмов ТЗО, которая является типичной задачей нелинейного программирования и формулируется следующим образом. Определить такой вектор искомых параметров х*, чтобы /(x*) = minmax/(x,i), где/ - целевая

хеХ ieT

функция; Х - область возможных значений искомых параметров, определяемых габаритными ограничениями и условиями взаимного расположения 0j(X)<O (/ = 1,2....), а также дополнительными критериальными ограничениями fj(xj)^fj

max (j = 1,2 ....).

В качестве целевой функции приняты контактные напряжения ак тах в кинематической паре «цевка-паз кулисы» ПЦКМ

(13)

где Zy, - коэффициент, учитывающий свойства материалов; для стали ZM = 271 (Н/мм)1/2; ka = FnMf/k- безразмерный коэффициент контактных напряжений (рис. 12); [Лгст] = [crH ]2 br2QTlZ~2- допускаемое значение

коэффициента контактных напряжений; F^ Рис 12 Графшси коэффициентов - константа пика силы нормального давле- контактных напряжений на рабочем ния; ^ц=гц/ r\ b, ru - рабочая ширина и радиус профиле ведомого звена ПЦКМ тип II

цевки; С1 = 0,5/пю?, /„ - приведенный момент (Ац= 0,2; М<™ = 0)

инерции ведомых масс; u>i - угловая скорость ведущего зубчатого колеса исходного планетарного механизма.

Дополнительные критериальные ограничения разделяются на прочностные и геометрические. К прочностным относятся: прочность оси цевки на изгиб сгио, условие ограничения удельного давления на ось цевки qQ, прочность паза кулисы на изгиб сгик. Геометрические ограничения включают проверку условий взаимного расположения звеньев ПЦКМ: условие соседства цевки и вала кулисы; цевки и вала зубчатого колеса; кулисы и вала ведущего зубчатого колеса. Учитывая, что при синтезе ПЦКМ заданы значения: \\iZl Лi. , Люв (^'шт ) и для материалов цевки и паза кулисы известны величины [i/0], [<уно], [cvl, геометрические параметры механизма выбирают таким образом, чтобы удовлетворились вышеприведенные ограничения

Максимальное значение контактных напряжений актах уменьшается с увеличением диаметра цевки dn, поэтому его следует выбирать максимально возможным для данной конструкции механизма, Допускаемое значение безразмерного коэффициента [ка] контактных напряжений увеличивается с ростом ширины кулисы Ь и радиуса зубчатого колеса г. Однако увеличение ширины Ъ приводит к росту динамической нагрузки в зацеплении и к возрастанию максимальной силы нормального давления на стенку паза ведомого звена. Задача минимизации контактных напряжений носит оптимизационный характер. Для решения данной Минимаксной задачи использовались функции библиотеки Optimization Toolbox из пакета программ MATLAB. Даны примеры оптимизационного синтеза параметров ПЦКМ с учетом пневмопривода l заданном быстродействии транспортно-загрузочного оборудования ГАСП.

В шестой главе приведены результаты экспериментальных исследований динамики и точности углового позиционирования при раздельной и совместной работе приводов манипулятора ПР с ПЦКМ. Исследования проводились на промышленном образце ПР «Икар-ОДбМ» (рис. 13) с применением стандартной аппаратуры ВИ6-6ТН. В результате получены сведения по динамике манипулятора с учетом изменения нагрузки, времени поворота, длины вылета руки, давления питания воздуха.

Проверка динамических параметров манипулятора на рабочих режимах показала количественное и качественное совпадение результатов экспериментальных исследований и математи-

Рис. 13. Экспериментальный стенд для исследования динамики механизмов позиционирования ПР

ческого моделирования при низком и среднем быстродействии (рис. 14, а). При повышенном быстродействии (гпоа < 0,3 с) и максимальной нагрузке (т =0,15 кг) вследствие зазоров в кинематических парах и упругости руки манипулятора величины ускорений торможения руки резко возрастают по сравнению с моделью.

Рис. 14. Динамические циклограммы манипулятора при раздельном (а, б) и совместном (в) движении по степеням подвижности: уг = 90'/ Ятгх = 0,25 м; 1П = 0,0025 кг-м2

При совместном движении по степеням подвижности (поворот - выдвижение руки манипулятора) резко возрастают динамические нагрузки на звенья механизма из-за возникающего ускорения Кориолиса, линия действия которого совпадает с направлением тангенциальной составляющей ускорения поворота руки. Более предпочтительным в динамическом отношении является совмещение движений поворот-втягивание руки (рис. 14, в). Наилучшая динамика и максимальное быстродействие соответствует режиму поворота с втянутой рукой ПР. Результаты экспериментов свидетельствуют о благоприятных динамических характеристиках и высоком быстродействии экспериментального образца манипулятора ПР «Икар - 0,16». Высокая плавность и безударность движения, характеризуемая низким коэффициентом динамичности, подтвердили возможность исключения в конструкции манипулятора тормозных устройств.

В седьмой главе представлены результаты технической реализации и практического использования, полученных в работе решений, при проектировании и эксплуатации транспортно-загрузочного и ориентирующего оборудования ГАСП.

1. Разработаны и внедрены в ОАО «Октябрь» и «Заря» г. Ворсма Нижегородской обл., ОАО «НПФ «Интеграл» г. Рыбинск, ОАО «Металлоштамп» г. Новокузнецк конструкции быстродействующих манипуляторов «Икар -0,16М», «Икар -0,16С» (рис. 15), «М - ОД» и «Икар - 2,5», имеющих предел быстродействия 60 циклов в минуту, что позволяет в 1,5 - 2 раза увеличить быстродействие транспортно-загрузочного оборудования ГАСП.

Рис. 15. Сборочные манипуляторы ПР «Икар - 0.16М» и «Икар - 0,160

2. Разработаны и внедрены структурно-компоновочные схемы и конструктивные элементы гибких технологических линий для автоматизированной сборки узлов топливной и гидравлической аппаратуры дизельных автотракторных двигателей и мобильной грузоподъемной техники в ОАО Гаврилов-Ямский машиностроительный завод «Агат».

3. Разработаны и запатентованы конструкции быстродействующих цикловых приводов ТЗО и семейства захватывающих устройств безударного типа для автоматизированных сборочных производств.

4. Разработана и внедрена в ОАО «НПФ Старт» (г. Рыбинск) система автоматизированного моделирования и расчета динамики цикловых механизмов машин-автоматов (рис. 16), включающая 3 этапа: моделирование силового воздействия на звенья привода на основе кинематической и динамической модели; верификация параметров динамической модели при сравнении полученных результатов с экспериментальными данными; оптимизационный синтез параметров механизма по критериям быстродействия и прочности. Выходные параметры данной системы могут передаваться в зкспресс-модели для оценки напряженного состояния звеньев и узлов привода CAD/CAM систем.

Теоретические и прикладные результаты работы используются в учебном процессе при чтении курсов «Детали машин и основы конструирования», «Механика промышленных роботов и мехатронных систем», «Автоматизация технологических процессов» в РГАТА имени П.А. Соловьева и МГТУ «СТАНКИН» для студентов специальностей 150900, 150001, 151002, 160301.

Sgl

® 3 с

В а а

б Я i

g s а i 11 8

Управляющий модуль

0

Подсистема моделирования динамики механизмов позиционирования ПР

О

©

Рис. 16. Структура автоматизированной системы динамического анализа цикловых механизмов ТЗО

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В диссертации изложены научно-обоснованные решения по повышению быстродействия транспортно-загрузочных и ориентирующих систем гибких автоматизированных сборочных производств на основе разработки высокодинамичных цикловых механизмов безударного типа и методов их динамического анализа, внедрение которых в машиностроение вносит существенный вклад в ускорение научно-технического прогресса.

Основные результаты диссертационной работы:

1. На основе выполненного анализа путей повышения эффективности гибких автоматизированных сборочных производств на предприятиях машиностроения определены направления совершенствования и повышения быстродействия применяемых механизмов вспомогательного транспортно-загрузочного и ориентирующего оборудования. Установлено, что затраты времени на выполнение вспомогательных операций в автоматизированных сборочных производствах составляют значительную часть цикла и могут достигать более 100 % от длительности технологического процесса сборки.

2. Сформулированные и научно обоснованные требования к цикловой производительности манипуляторов ПР, применяемых в гибких автоматизированных сборочных системах машиностроения, позволили установить их предельное быстродействие в зависимости от номинальной грузоподъемности и требуемой точности позиционирования. Показано, что с учетом экономической целесообразности предел быстродействия для сверхлегких манипуляторов должен быть не менее 60 циклов в минуту; для легких ПР - 20-30 циклов е минуту.

3. В результате выполненного анализа законов движения, реализуемых в приводах сборочного и транспортно-загрузочного оборудования, установлено, что существенным резервом повышения их быстродействия является уменьшение времени успокоения колебаний на режимах разгона и торможения за счет реализации безударных законов движения.

4. Разработанная обобщенная пространственная модель ПЦКМ с угловым и линейным позиционированием ведомого звена позволяет получить условия осуществления безударных законов движения.

5. Анализ динамических характеристик группы безударных цикловых механизмов углового и линейного позиционирования на основе разработанных геометрических и кинематических моделей и предложенных критериев динамической оценки законов движения показал, что наилучшими динамическими свойствами по критерию динамической мощности обладают плоские ПЦКМ с поступательным движением ведущего звена.

6. Разработанные математические модели и методы расчета упругих колебаний исполнительных звеньев цикловых механизмов ТЗО, учитывающие характеристики электропривода, зазоры, контактные деформации, демпфирование и упругость наиболее податливых элементов механизма, позволяют произвести оценку длительности колебательных процессов в точках позиционирования. Установлено, что период успокоения колебаний ведомых масс в значительной степени зависит от зазоров в паре «цевка-паз кулисы» и зубчатом зацеплении, радиального зазора в фиксирующем устройстве и параметров упругой системы механизма. Вследствие зазоров начало движения механизма сопровождается мягким ударом.

7. Разработанная методика и алгоритмы решения задач динамического анализа цикловых механизмов ТЗО с учетом пневмопривода позволяют изучать влияние геометрических и нагрузочных характеристик пневмомеханической системы на динамическое поведение исполнительного звена механизмов ТЗО с различными передаточными функциями. Показано, что по критерию быстродействия ПЦКМ имеют значительное преимущество перед цикловыми механизмами с постоянным передаточным отношением, которое проявляется в большей степени с ростом внешних нагрузок.

8. Предложенная методика и разработанные алгоритмы оптимизационного синтеза с учетом динамических и прочностных условий связи позволяют решать задачи многокритериального поиска оптимальных размеров звеньев безударных цикловых механизмов ТЗО.

9. В результате сопоставления результатов выполненных физического и вычислительного экспериментов по исследованию динамики манипулятора ПР с ПЦКМ установлено, что при низком и среднем быстродействии и умеренных нагрузках результаты экспериментальных исследований и моделирования имеют хорошее совпадение. Экспериментально подтверждена возможность увеличения в 2 - 2,5 раза быстродействия механизмов ТЗО за счет безударных законов движения.

10. Практическая ценность полученных результатов подтверждается их внедрением и использованием при разработке транспортно-загрузочного оборудования ГАСП: сборочных робототехнических линий для автоматизированной сборки узлов топливной и гидравлической аппаратуры дизельных автотракторных двигателей, мобильной грузоподъемной техники, дорожно-строительных машин и манипуляторов в ОАО Гаврилов-Ямский машиностроительный завод «Агат»; сборочных и транспортно-загрузочных манипуляторов ПР «Икар - 0,16М», «Икар - 0,16С», «М - 0,1», «Икар - 2,5» и их модификаций в ОАО «НПФ «Интеграл» г. Рыбинск, ОАО «Октябрь» и ОАО «Заря» г. Ворсма Нижегородской обл., ОАО «Металлоштамп» г. Новокузнецк; система автома-

-газированного моделирования и расчета динамики цикловых механизмов машин-автоматов в ОАО «Научно-производственная фирма «Старт» г. Рыбинск. Программное обеспечение и разработанные экспериментальные стенды используются также в учебном процессе при подготовке дипломированных специалистов и кадров высшей квалификации.

Реализованные в работе технические решения защищены 17 авторскими свидетельствами и патентами на изобретения.

Экономический эффект от внедрения научных разработок в проектных организациях и на предприятиях машиностроения составляет 1,2 млн. рублей.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ РАБОТЫ

1. Надеждин, И.В. Высокодинамичные механизмы вспомогательных операций автоматизированных сборочных производств. Монография. М.: Машиностроение, 2008. - 270 с.

Статьи в журналах, входящих в «Перечень периодических изданий, рекомендованных ВАК России для публикации основных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора наук»:

2. Надеждин, И.В. Повышение производительности автоматизированной сборки за счет увеличения быстродействия транспортно-загрузочнбго оборудования [Текст] / В. Ф. Безъязычный, И. В. Надеждин // Сборка в машиностроении и приборостроении. - 2007. - № 4. - С. 6 - 11.

3. Надеждин, И.В. Сравнительная оценка кинематических характеристик механизмов вспомогательного оборудования автоматизированного сборочного производства [Текст] / В. Ф. Безъязычный, И. В. Надеждин // Сборка в машиностроении и приборостроении. -2007. -№ 5. - С. 3 - 13.

4. Надеждин, И.В. Проектирование узлов топливной аппаратуры дизельных двигателей с учетом требований технологичности автоматизированной сборки [Текст] / В. Ф. Безъязычный, И. В. Надеждин // Справочник. Инженерный журнал // Управление технологическими процессами механической обработки и сборки. Приложение № 8 - 2007. - № 8. - С. 19-21.

5. Надеждин, И.В. Применение мальтийских механизмов в промышленных роботах [Текст] / О. Д. Егоров, И. В. Надеждин // СТИН. - 1988. -№ 11.-С. 36-38.

6. Надеждин, И. В. Проектирование прямолинейно-направляющих кри-вошипно-ползунных механизмов [Текст] / И. В. Надеждин // Изв. вузов. Машиностроение- 1979. - № 12. - С. 46 - 49.

7. Надеждин, И. В. Проектирование безударных механизмов периодического движения аналитическим методом [Текст] / И. В. Надеждин // Изв. вузов. Машиностроение-1981.-№ 1. - С. 44 - 49.

8. Надеждин, И. В. К синтезу прямолинейно-направляющих кривошип -но-кулисных механизмов [Текст] / И. В. Надеждин // Изв. вузов. Машиностроение.-1983.-№ 3.-С. 35-40.

9. Надеждин, И. В. Самоустанавливающиеся цикловые механизмы машин-автоматов [Текст] / И. В. Надеждин // Изв. вузов. Машиностроение.- 1987.

-№7-с. 49-53.

10. Надеждин, И. В. Быстродействующие манипуляторы для автоматизации процессов сборки мелких деталей в машиностроении и приборостроении

[Текст] / И. В. Надеждин // Сборка в машиностроении и приборостроении. -2005.-№ 8.-С. 20-27.

11. Надеждин, И. В. Проектирование механических захватных устройств промышленных роботов с высокой жесткостью и точностью позиционирования рабочих элементов [Текст] / И. В. Надеждин // Инженерный журнал. Справочник. - 2005. - № 11. - С. 27 - 34.

12. Надеждин, И. В. Синтез планетарно-цевочных кулисных механизмов многопозиционных машин-автоматов по условиям прочности [Текст] / И. В. Надеждин // Инженерный журнал. Справочник. - 2006. - № 6. - С. 24 - 30.

13. Надеждин, И. В. Загрузочные устройства с вертикальной подачей плоских деталей для автоматизированной сборки [Текст] / И. В. Надеждин // Сборка в машиностроении и приборостроении. - 2007. - № 12. - С. 19-23.

Статьи в других научных журналах, материалах международных и всероссийских научных конференций и сборниках научных трудов:

14. Надеждин, И. В. Диалоговая система машинного проектирования механизмов позиционирования транспортных систем [Текст] / И. В. Надеждин // Проблемы автоматизации проектирования и изготовления изделий в машино- и приборостроении: Труды Всесоюзной конф.- Москва, 1986. - С. 30 -32.

15. Надеждин, И. В. Диалоговый комплекс программ машинного проектирования механизмов позиционирования приводов манипуляторов промышленных роботов [Текст] / И. В. Надеждин // Использование вычислительной техники и САПР в научно-исследовательских и опытных разработках: сб. науч. трудов респ. науч. техн. конф. - Владимир, 1987. - С. 20 - 21.

16. Надеждин, И. В. Промышленный робот [Текст] / И. В. Надеждин, Ю. Б. Поляков //Рекламный листок - № 16 - 89Р-Ярославль: ЦНТИ, 1989.-3 с.

17. Надеждин, И. В. Проектирование быстродействующих манипуляторов робототехнических комплексов листовой штамповки [Текст] / И. В. Надеждин, Е. П. Солдаткин // Проблемы создания и внедрения ГПС и РТК на предприятиях машиностроения: Материалы Всесоюз. науч.- практ. конф - Одесса, 1989.-С. 72-73.

18. Надеждин, И. В. Быстродействующие циклоидальные манипуляторы для ГПС листовой штамповки мелких деталей [Текст] / И. В. Надеждин // Состояние, опыт и направление работ по комплексной автоматизации на основе ГПМ, РТК и ПР: сб. докл. зон. семинара,- Пенза, 1990. - С. 14 - 15.

19. Надеждин, И. В. Обобщенная теория быстродействующих циклоидальных манипуляторов [Текст] / И. В. Надеждин, Е. П. Солдаткин // Ресурсо-энергосберегающие и наукоемкие технологии в машино- и приборостроении: ТрудыП Всесоюз. науч.-техн. конф., Нальчик, 1991.-С. 85 -87.

20. Надеждин, И. В. Опыт создания и внедрения высокоэффективных роботизированных комплексов на базе быстродействующих циклоидальных манипуляторов [Текст] / И. В. Надеждин, Е. П. Солдаткин // Технология - 94: сб. докл. Междунар. конф. - С.-Петербург, 1994. - С. 123 - 125.

21. Надеждин, И. В. Математическое и программное обеспечение САПР исполнительных модулей углового перемещения быстродействующих пневматических промышленных роботов [Текст] / И. В. Надеждин // Наукоемкие технологии в машиностроении и приборостроении: Сб. трудов Российской науч. -техн. конф. - Рыбинск, 1994.-С. 214-215.

22. Надеждин, И. В. Проблемы создания высокопроизводительных автоматизированных комплексов в моторостроении на базе быстродействующих циклоидальных промышленных роботов [Текст] / И. В. Надеждин, Е. П. Солдаткин // Информатизация в моторостроении: Сб. докл. Всемирного конгресса «Информационно-измерительные и вычислительные системы специального назначения». - М., 1994.-С. 12-13.

23. Надеждин, И. В. Имитационное моделирование кинематики меха-тронных транспортных систем [Текст] / И. В. Надеждин // Автоматизация и информатизация в машиностроении. Сб. трудов I Международной электронной науч.-техн. конф. - Тула: ТулГУ, 2000. - С. 252 - 253.

24. Надеждин, И. В. Оптимизационный синтез зубчато-цевочных циклоидальных механизмов приводов машин-автоматов [Текст] / И. В. Надеждин // Современные проблемы и методология проектирования и производства силовых зубчатых передач. Сб. научных трудов - Тула: ТулГУ, 2000. - С. 40 - 43.

25. Надеждин, И. В. Проектирование безударных цикловых механизмов углового позиционирования машин-автоматов [Текст] / И. В. Надеждин // Механика и процессы управления. Серия «Проблемы машиностроения»: сб. трудов XXXIII Уральского семинара по механике и процессам управления - Екатеринбург, 2003. - С. 217 - 232.

26. Надеждин, И. В. Компьютерное моделирование динамики зубчато-цевочных кулисных механизмов с учетом привода [Текст] / И. В. Надеждин // Информационные технологии в науке, проектировании и производстве: тез. докл. Всероссийской науч.-техн. конф - Н. Новгород: НГТУ, 2003. - С. 11-12.

27. Надеждин, И. В. Исследование динамики механизмов транспортных систем многопозиционных машин-автоматов на математической модели [Текст] / И. В. Надеждин // Динамика систем, механизмов и машин: тез. докл.

Y Междунар. науч.- техн. конф.- Омск: ОмГТУ, 2004. - С. 108-111.

28. Надеждин, И. В. Экспериментальное исследование динамики механизмов углового позиционирования быстродействующих мехатронных систем [Текст] / И. В. Надеждин // Динамика систем, механизмов и машин: тез. докл.

Y Междунар. науч.- техн. конф. - Омск: ОмГТУ, 2004. - С. 452 - 455.

29. Надеждин, И. В. Синтез планетарно-цевочных кулисных механизмов по критериям прочности [Текст] / И. В. Надеждин // Механика и процессы управления. Сб. трудов XXXY Уральского семинара по механике и процессам управления - Екатеринбург, 2004. - С. 156 - 167.

30. Надеждин, И. В. Анализ и синтез безударных цикловых механизмов многопозиционных машин-автоматов [Текст] / И. В. Надеждин // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П. А. Соловьева: сб. науч.трудов-Рыбинск, 2004. -№1-2 -С. 131-141.

31. Надеждин, И. В. Синтез одного вида пространственного механизма периодического движения [Текст] / И. В, Надеждин // Проблемы исследования и проектирования машин: сб. статей Междунар. науч.-техн. конф-Пенза, 2005. -С. 98-101.

32. Надеждин, И. В. Силовой анализ планетарно-цевочных кулисных механизмов многопозиционных машин-автоматов [Текст] / И. В. Надеждин // Механика и процессы управления: Сб. трудов XXXY Уральского семинара по механике и процессам управления - Екатеринбург: УрО РАН, 2005 - С. 210 - 220.

33. Надеждин, И. В. Динамика быстродействующих манипуляторов для автоматизации производственных процессов в машиностроении [Текст] / В. Ф. Безъязычный, И. В. Надеждин // Машиностроение и техносфера XXI века: Труды XIII Междунар. науч.-техн. конф. - Севастополь, 2006. -С. 95 - 101.

34. Надеждин, И. В. Динамика сферических планетарно-кулисных механизмов многопозиционных сборочных машин-автоматов [Текст] / И. В. Надеждин // Наука и технологии. Серия «Динамика и прочность»: сб. кратк. сообщений XXYII Российской школы. - Екатеринбург: УрО РАН, 2007. - С. 42 - 44.

35. Надеждин, И. В. Проектирование узлов топливной аппаратуры дизельных двигателей с учетом особенностей технологии автоматической сборки [Текст] / В. Ф. Безъязычный, И. В. Надеждин // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П. А. Соловьева: сб. науч. трудов.-Рыбинск, 2007.-№ 1 (11)-С. 154- 157.

32

Л

Jtr 1 1 * V

36. Надеждин, И. В. Проектирование изделий с учетом особенностей технологии автоматической сборки [Текст] / И. В. Надеждин // Динамика систем, механизмов и машин». Со. трудов YI Междунар. науч.- техн. конф-Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007.- Кн. 2.- С. 248 - 252.

Авторские свидетельства и патенты на изобретения:

37. Пат 1646848 Российская Федерация, МКП В 25 J 9/08, В 25 J 11/00.

Модуль поворота манипулятора [Текст] / И. 6. Надеждин, Е. П. Солдаткин; заявитель и патентообладатель РГАТА им. П. А. Соловьева - №4711086/08; заявл. 27.06.89; опубл. 07.05.91, Бюл. № 17.-3 с.

38. Пат 2304242 Российская Федерация, МПК F 16 Н 27/ 06. Поворотное устройство [Текст] / И. В. Надеждин; заявитель и патентообладатель ООО «НПФ Интеграл»,- № 2006100577/11; заявл. 10.01.06; опубл. 10.08.07 г., Бюл. № 22.- 7 с.

39. Пат 2307271 Российская Федерация, МПК F 16 Н 27/ 06. Регулируемое устройство для преобразования вращательного движения в колебательное [Текст] / И. В. Надеждин; заявитель и патентообладатель РГАТА им. П. А. Соловьева;-№ 200513966/19;заявл. 19.12.05;опубл. 27.09.07г., Бюл. № 27. - 6 с

40. А. с. 1227874 СССР, МКИЗ F 16 Н 27/06. Механизм периодического движения ГТекст] / И. В. Надеждин, В. М. Абрамов (СССР). - № 3843269/25 -28; заявл. 06.12.84; опубл. 30.04.86, Бюл. № 16. - 3 е.: ил.

41. А. с. 1273669 СССР, МКИЗ F 16 Н 27/06 Автооператор [Текст] / И. В. Надеждин, В. В. Михрютин (СССР). - № 3930080/25 - 28; заявл. 17.06.85; опубл. 30.11.86, Бюл. № 44 - 4 е.; ил.

42. А. с. 1298462 СССР, МКИЗ F 16 Н 27/06. Механизм периодического движения [Текст] / И. В. Надеждин, В. М. Абрамов В. В Михрютин (СССР). -№ 3973620/25-28; заявл. 10.11.85; опубл. 23.03.87, Бюл. № 11.- 3 е.: ил.

43. А. с. 1308798 СССР, МКИ F 16 Н 27/06. Пространственный механизм прерывистого движения [Текст] / И. В. Надеждин, В. В Михрютин (СССР). -№ 4009450/25-28; заявл. 21.01.86; опубл. 07.05.87, Бюл. № 17.- 4 с.

44. А. с. 1315698 СССР, МКИ F 16 Н 27/06. Кантователь Текст] / И. В. Надеждин, В. М. Абрамов, В. В. Михрютин (СССР). - № 3975546/25 - 28; заявл. 10.11.85; опубл. 07.06.87, Бюл. №21.-3 с.

45. А. с. 1370345 СССР, МКИ F 16 Н 27/06. Механизм прерывистого движения ГТекст] / И. В. Надеждин, В. В Михрютин (СССР). - № 4134308/25 -28; заявл. 16.10.86; опубл. 30.01.88, Бюл. № 4.-4 с.

46. А. с. 1420286 СССР, МКИ F 16 Н 27/06. Поворотное устройство манипулятора [Текст] / И. В. Надеждин (СССР). - № 4198160/25 - 28; заявл. 24.02.87; опубл. 30.08.88, Бюл. № 32.- 3 с.

47. А. с. 1481054 СССР, МКИ В 25 J 11/00. Механизм поворота исполнительного органа манипулятора [Текст] / И. В. Надеждин, В. М. Абрамов, Ю. Д. Жаботинский, В. А. Ларионов, М. Д. Чистяков (СССР). -№4316611/25-28; заявл. 13.10.87; опубл. 30.05.89, Бюл. №20.-3 с.

48. А. с. 1483139 СССР, МКИ F 16 Н 27/06. Устройство для образования вращательного движения в колебательное [Текст] / И. В. {еждин. В. М. Абрамов (СССР)Г-№ 4316611/25-28; заявл. 13.10.87; опубл. )5.89, Бюл. № 20.- 3 с.

49. А. с. 1668130 СССР, МКИ В 25 J 11/00. Захват [Текст] / И. В. (еждин, В. М Абрамов (СССР). - № 4358289/25 - 28; заявл. 04.01.88; опубл.

Ю )8.91, Бюл. № 29- 4 с.

N шская государственная авиационная технологическая академия имени П.А. Соловьева (РГАТА) ¡с редакции: 152934, г. Рыбинск, ул. Пушкина, 53 чатано в множительной лаборатории РГАТА 34, г. Рыбинск, ул. Пушкина, 53

оо

ю h-

Зав. РИО М. А. Салкова Подписано в печать 23.09.2008. Формат 60x84 1/16. Уч.-изд. л. 2,0. Тираж 100. Заказ 92.

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Обзор существующих технологических процессов автоматизированной сборки в машиностроении и анализ путей повышения производительности транспортно-загрузочного и ориентирующего оборудования.

1.1. Обзор типовых схем автоматизированных сборочных систем, классификация механизмов транспортно - загрузочного и ориентирующего оборудования и основные требования, предъявляемые к сборочным манипуляторам.

1.1.1. Классификация и структура транспортно-загрузочного оборудования автоматизированного сборочного производства.

1.1.2. Основные требования, предъявляемые к транспортно-загрузочным манипуляторам ПР автоматизированных сборочных производств.

1.2. Анализ путей повышения быстродействия сборочных ПР

1.2.1. Увеличение скоростей перемещения звеньев сборочных манипуляторов ПР.

1.2.2. Уменьшение колебаний ИУ манипуляторов ПР в точках позиционирования.

1.2.3. Оптимизация циклограммы ПР.

1.2.4. Оптимизация компоновочных решений.

1.3. Анализ исполнительных устройств манипуляторов ПР и передаточных механизмов ТЗО по критериям быстродействия и быстроходности.

1.4. Выводы из обзора литературы, уточнение цели и основные задачи исследования

Глава 2. Теоретические основы проектирования и динамический анализ безударных цикловых механизмов транспортно-загрузочного оборудования.

2.1. Обобщенная пространственная модель планетарно-цевочных кулисных механизмов с угловым и линейным позиционированием исполнительного звена.

2.1.1. Условия осуществления безударных законов движения пространственных планетарно-цевочных кулисных механизмов.

2.2. Исследование плоских безударных планетарно-цевочных кулисных механизмов углового и линейного позиционирования ТЗО.

2.2.1. Плоские безударные планетарно-цевочные кулисные механизмы углового и линейного позиционирования с вращательным движением ведущего звена

2.2.2. Обобщенная кинематическая модель плоских планетарно-цевочных кулисных механизмов возвратно-вращательного движения с поступательным движением ведомого звена.

2.2.3. Обобщенная кинематическая модель полуоборотных плоских планетарно-цевочных кулисных механизмов с возвратно-вращательным движением ведомого звена.

2.3. Синтез и исследование безударных последовательно соединенных мальтийских механизмов.

2.4. Критерии качественной оценки законов движения квазибезударных механизмов приводов ТЗО.

2.5. Выводы по главе 2.

Глава 3. Динамический анализ и синтез безударных планетарно-цевочных кулисных механизмов транспортно-загрузочного оборудования.

3.1. Кинетостатический анализ планетарно-цевочных кулисных механизмов возвратно-вращательного периодического движения.

3.2. Динамические модели цикловых механизмов ТЗО автоматизированных сборочных производств.

3.3. Динамика планетарно-цевочных кулисных механизмов с учетом зазоров, контактной жесткости и упругости элементов механизма.

3.4. Выводы по главе 3.

Глава 4. Динамика безударных планетарно-цевочных кулисных механизмов с учетом пневмопривода.

4.1. Разработка динамической модели планетарно-цевочных кулисных механизмов с учетом пневмопривода.

4.2. Описание алгоритма программы динамического анализа планетарно-цевочных кулисных механизмов с учетом пневмопривода

4.3. Результаты моделирования динамики планетарноцевочных кулисных механизмов с учетом пневмопривода.

4.4. Синтез параметров пневмопривода для осуществления равномерного движения поршня.

4.5. Выводы по главе 4.

Глава 5. Общие задачи оптимизационного синтеза цикловых механизмов транспортно-загрузочного оборудования по критериям прочности.

5.1. Условия прочности характерных кинематических пар безударных планетарно-цевочных кулисных механизмов.

5.2. Задачи оптимизационного синтеза безударных цикловых механизмов ТЗО по критериям прочности.

5.3. Выводы по главе 5.

Глава 6. Экспериментальные исследования динамики и быстродействия манипуляторов ПР с безударными цикловыми механизмами.

6.1. Задачи экспериментальных исследований.

6.2. Методика проведения экспериментальных исследований

6.2.1. Условия проведения экспериментов, средства измерений и регистрации параметров.

6.2.2. Методика измерения параметров.

6.3. Результаты экспериментальных исследований.

6.3.1. Анализ динамики углового перемещения исполнительного устройства манипулятора ПР при раздельной работе приводов.

6.3.2. Анализ динамики манипулятора ПР при совмещении движений по степеням подвижности.

6.4. Выводы по главе 6.

Глава 7. Практическая реализация результатов диссертационной работы.

7.1. Разработка технологической линии и ее компонентов для автоматизированной сборки узлов топливной и гидравлической аппаратуры дизельных автотракторных двигателей.

7.2. Разработка конструкций быстродействующих транспортно-загрузочных манипуляторов для автоматизированной сборки.

7.3. Разработка конструкций захватывающих устройств ПР с высокой жесткостью и точностью позиционирования.

7.4. Разработка конструкций быстродействующих приводов транспортно-загрузочного оборудования безударного типа с плавным регулированием выходных параметров.

7.5. Разработка алгоритмов и прикладных программ синтеза квазибезударных цикловых механизмов ТЗО по критериям быстродействия и прочности.

7.6. Пример расчетов параметров приводов транспортно-загрузочного оборудования с ГТЦКМ

7.7. Выводы по главе 7.

Актуальность темы. Завершающим этапом выпуска изделий машиностроения является операция сборки, от производительности и качества которой в значительной степени зависят их себестоимость, надежность и долговечность. Автоматизированная сборка позволяет повысить производительность труда, исключить воздействие на человека таких отрицательных факторов как шум, вибрации, грязь, пыль, токсичные вещества, а главное - обеспечить стабильно высокое качество изделий.

Доля трудоемкости сборки в общей трудоемкости изделий во многих производствах довольно велика. В промышленном производстве многих экономически развитых стран на долю сборки приходится от 40 до 50 % общей трудоемкости изготовления изделия, более 50% всей себестоимости продукции и свыше 40 % фонда заработной платы. Операции обработки деталей автоматизированы на 90 - 95 %, тогда как сборочные - на 5 - 7 %. Это объясняется тем, что процессы сборки наиболее сложны для автоматизации. Недаром академик И. И. Артоболевский отмечал: «Процессы сборки до сих пор в большинстве своем представляют собой такую область технологии, которая при любой попытке что-то автоматизировать оказывается полна неясностей и неожиданных сложностей. Неспроста так низок уровень автоматизации этих процессов».

В машиностроительном производстве объем сборочных операций велик. Например, при сборке легкового автомобиля среднего класса только крепежных деталей используют от 2,5 до 3 тысяч. По всему миру ежедневно в автомобильной промышленности собирают 6-1010 резьбовых, шпоночных и прессовых соединений.

Главным фактором, сдерживающим автоматизацию сборки, является исключительная сложность обеспечения точного совмещения сопрягаемых поверхностей соединяемых деталей. Кроме того, имеется целый ряд других причин.

1. Конструктивные:

• большое многообразие и существенное различие деталей по форме, размерам, массе.

2. Технологические:

• низкая технологичность конструкций узлов и деталей с точки зрения автоматизации сборки; перед конструкторами не ставят задачу обеспечения механизированной или автоматизированной сборки;

• необходимость выполнения пригоночных и регулировочных работ;

• применение узкой специализации при сборке изделий;

• отсутствие научно обоснованных руководящих материалов и требований к изделиям, собираемым в автоматизированном производстве;

3. Экономические:

• высокая стоимость средств и автоматизированной сборки;

• низкая производительность средств автоматизации сборочных операций и вспомогательных транспортно-загрузочных и ориентирующих устройств;

• необходимость подготовки специалистов высокой квалификации для обслуживания и ремонта автоматизированного сборочного оборудования.

В настоящее время проблему автоматизации сборки пытаются решить не на базе разработки технически обоснованных методов и средств, а путем создания набора конструктивных решений, либо на основе применения адаптивных и следящих систем, что часто приводит к значительному удорожанию и, как правило, низкой надежности данных систем в реальных производственных условиях.

В связи с тенденцией уменьшения серийности производства в промышленно развитых странах робототехника становится одним из основных резервов повышения производительности труда, особенно для сборочного производства, как наиболее трудоемкого по сравнению с механической обработкой.

Эффективность работы гибких производственных сборочных систем (ГПСС) во многом определяется быстродействием транспортно-загрузочного оборудования (ТЗО): манипуляторов, промышленных роботов (ПР), кантователей, питателей, устройств вторичной ориентации деталей и т. п. Как правило, производительность манипуляторов ПР на транспортно-загрузочных и сборочных операциях не превышает 8-14 циклов в минуту, что уступает производительности человека на тех же операциях. Производительность оборудования при вальцовке, клепке и сборке прессовых соединений без термического воздействия при относительно небольших усилиях запрессовки, в зависимости от типа, может достигать от 40 до 60 ходов в минуту. Это значит, что производительность сборочного оборудования используется далеко не полностью. Вместе с тем, для сборки небольших по габаритам и массе изделий (весом до 2Н) экономически целесообразно использовать манипуляторы производительностью не менее 60 циклов в минуту, а средних (весом до 10 Н) - не менее 20 - 30 циклов в минуту.

Задача повышения быстродействия ТЗО относится к классу оптимизационных. Например, увеличение мощности приводов вспомогательных устройств приводит к увеличению массы последних и ухудшению инерционных характеристик. Кроме того, при увеличении быстродействия резко возрастают амплитуды колебаний исполнительного устройства при остановке манипулятора ПР. Чтобы избежать этого, приходится резко уменьшать скорости перемещения звеньев до подхода к заданной точке и подходить плавно, что вновь уменьшает быстродействие.

Одним из наиболее перспективных направлений повышения быстродействия транспортно-загрузочного оборудования является повышение быстродействия их приводов, в значительной степени определяемого законами движения передаточных механизмов. Механизмы ТЗО работают в напряженных динамических условиях и дальнейшее повышение их производительности связано с необходимостью исследования динамики и решения комплекса задач динамического синтеза. Насущными задачами в области автоматизированной сборки являются исследование и разработка научно обоснованных методов повышения быстродействия приводов ТЗО и поиск таких передаточных механизмов, которые обеспечат максимальное быстродействие при наличии ограничений на динамические, прочностные и точностные параметры.

Поставленным задачам в большей степени отвечают разработанные автором быстродействующие электро - и пневмомеханические приводы ТЗО, основой которых являются сферические и плоские планетарно-цевочные кулисные механизмы. Недостаточная изученность динамики рассматриваемых цикловых механизмов с учетом реальных физических свойств звеньев (упругости, диссипативности, зазоров и др.) и проработанность методологии их динамического анализа и синтеза с целью обеспечения максимального быстродействия и повышения производительности ГАСП за счет уменьшения вспомогательного времени выполнения транспортно-загрузочных и ориентирующих операций, обуславливают актуальность данной работы.

Настоящая диссертация выполнялась в рамках хозяйственных договоров и договоров о научно-техническом сотрудничестве. Работа соответствует «Приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники Российской Федерации» (2006 г.) по направлению «Транспортные, авиационные и космические системы», направлена на развитие технологий, входящих в «Перечень критических технологий Российской Федерации» (2006 г.) по направлениям «Технологии мехатроники и создания микросистемной техники», « Технологии создания и управления новыми видами транспортных систем».

Объектом исследования в данной работе являются транспортно-загрузочные и ориентирующие системы гибких автоматизированных сборочных производств в машиностроении.

Предметом исследования служат динамические и прочностные характеристики механизмов ТЗО автоматизированных сборочных производств и колебательные процессы в точках позиционирования исполнительных устройств манипуляторов с цикловыми сферическими и плоскими планетарно-цевочными кулисными механизмами.

Целью настоящей работы является развитие научно-технического направления, связанного с разработкой методов проектирования и динамического анализа быстродействующих цикловых механизмов транспортно-загрузочных и ориентирующих систем гибких автоматизированных сборочных производств в машиностроении.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1. Провести анализ современных направлений повышения быстродействия вспомогательного транспортно-загрузочного и ориентирующего оборудования ГАСП в машиностроении. Определить направления совершенствования и повышения эффективности применяемых приводов ТЗО на основе системного анализа кинематических и динамических моделей.

2. Обобщить основные классификационные признаки, отражающие особенности механизмов вспомогательного оборудования ГАСП, проанализировать и сформулировать пути их развития с точки зрения предельного быстродействия.

3. Теоретически обосновать возможность достижения предельного быстродействия ТЗО автоматизированных сборочных производств за счет обеспечения безударных законов движения.

4. Разработать обобщенную методологию динамического анализа и синтеза семейства цикловых безударных пространственных и плоских планетарно-цевочных кулисных механизмов (ПЦКМ) с вращательным и поступательным движениями исполнительного звена. Исследовать влияние привода на динамику углового и линейного позиционирования безударных цикловых механизмов ТЗО. Разработать методику оценки качества работы ПЦКМ транспортно-загрузочного оборудования и методы их сравнения, доступные для практики исследования и проектирования.

5. Разработать методику оптимизационного синтеза параметров ПЦКМ по критерию максимального быстродействия с учетом ограничений на динамические и прочностные параметры. Выполнить экспериментальные исследования динамики промышленных образцов быстродействующих сборочных манипуляторов. Экспериментально подтвердить возможность существенного повышения быстродействия сборочных манипуляторов ПР при сохранении заданной точности позиционирования и ограничениях на динамические нагрузки.

6. Разработать конструкции быстродействующих цикловых приводов ТЗО и захватывающих устройств безударного типа с плавным регулированием выходных параметров.

7. Разработать алгоритмы и пакеты прикладных программ для динамического анализа и синтеза группы безударных механизмов углового и линейного позиционирования ТЗО автоматизированного сборочного производства.

Общая методика исследований. Основные расчетные зависимости получены в результате аналитического исследования соответствующих геометрических, кинематических и динамических моделей. Численная реализация задачи осуществлялась на ЭВМ с помощью разработанного пакета прикладных программ. Проверка адекватности моделей произведена с помощью экспериментальных методов исследования с использованием аппарата математической статистики. При разработке критериев качественной оценки применялись методы теории подобия и анализа размерностей. В основу создания алгоритмов оптимизационного синтеза положены методы системного подхода, теории машин-автоматов, многокритериальной оптимизации.

Достоверность результатов обеспечивается обоснованностью использованных теоретических зависимостей, допущений и ограничений, корректностью постановки задачи, применением рациональных математических методов и подтверждается качественным и количественным согласованием результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными как лично автором, так и другими исследователями, а также положительным опытом внедрения полученных результатов.

Научная новизна работы состоит в получении новых теоретических результатов в области повышения эффективности вспомогательных операций ГАСП в машиностроении и сконцентрирована в следующем:

1. Разработаны теоретические положения, обосновывающие возможность достижения предельного быстродействия ТЗО автоматизированных сборочных производств за счет обеспечения безударных законов движения, реализуемых с помощью разработанного семейства цикловых пространственных и плоских механизмов углового и линейного позиционирования.

2. Разработана методология динамического анализа и синтеза семейства безударных цикловых пространственных и плоских планетарно-цевочных кулисных механизмов с вращательным и поступательным движением исполнительного звена.

3. Разработаны математические модели для силового и динамического анализа различных вариантов исполнения безударных механизмов с учетом привода, упругости звеньев, зазоров и диссипации энергии.

4. Разработаны алгоритмы оптимизационного синтеза безударных цикловых механизмов углового и линейного позиционирования ТЗО по динамическим и прочностным критериям.

5. Предложена методика оценки динамических свойств цикловых механизмов ТЗО автоматизированной сборки. Теоретически и экспериментально доказана возможность увеличения в 2-2,5 раза быстродействия механизмов ТЗО.

6. Разработаны и созданы экспериментальные стенды для исследования динамики цикловых механизмов транспортно-загрузочных систем ГАСП и методики оценки их динамического состояния с учетом требуемой точности позиционирования.

На защиту выносятся:

1. Научно обоснованные методы решения задач динамического анализа и синтеза быстродействующих цикловых механизмов ТЗО гибких автоматизированных сборочных производств, основанные на применении разработанных математических моделей, методов и алгоритмов расчета.

2. Направления совершенствования и повышения эффективности применяемых приводов вспомогательного оборудования ГАСП на основе системного анализа кинематических и динамических моделей квазибезударных пространственных и плоских планетарно-цевочных кулисных механизмов.

3. Методология и алгоритмы оптимизационного синтеза безударных цикловых механизмов ТЗО, учитывающие геометрические, кинематические, динамические и прочностные условия связи.

4. Комплекс инструментальных средств для выполнения динамического анализа транспортно-загрузочных систем с безударными цикловыми ПЦКМ и решения задач их исследования, проектирования и оценки динамического состояния.

5. Рекомендации по проектированию семейства быстродействующих сверхлегких сборочных манипуляторов ПР номинальной грузоподъемностью 0,1 кг; 0,16 кг; 2,5 кг и захватывающих устройств безударного типа, а также оригинальные конструкции устройств ТЗО, позволяющие повысить на 20 -40% производительность автоматизированной сборки узлов топливной аппаратуры для автотракторных дизельных двигателей и гидроаппаратуры мобильной грузоподъемной техники.

Практическая значимость и реализация работы.

На основе теоретических положений теории машин-автоматов разработаны методики автоматизации вспомогательных операций в автоматизированном сборочном производстве узлов топливной и гидравлической аппаратуры дизельных автотракторных двигателей и мобильной грузоподъемной техники. Разработаны алгоритмы и программные средства для проектирования пространственных и плоских ПЦКМ быстродействующих приводов ТЗО, реализующих безударные законы движения исполнительного органа. Совокупность спроектированных и внедренных модулей приводов манипуляторов ПР и транспортно-загрузочного и подающего оборудования позволила более чем в 2 раза повысить их быстродействие. Предложенные способы безударного позиционирования исполнительного органа позволяют сократить время позиционирования цикловых механизмов и исключить тормозные или демпфирующие устройства. Разработана гамма захватывающих устройств для сборочных манипуляторов ПР.

Промышленная эксплуатация разработанных алгоритмов проектирования и технических решений для цикловых механизмов приводов ТЗО в течение более десяти лет на предприятиях дорожного, полиграфического и дизельного машиностроении показала практическую обоснованность разработанного в диссертационной работе направления.

На основе выполненных исследований издано два учебных пособия, одно из которых имеет гриф Министерства образования Российской Федерации. Теоретические и методические разработки используются в процессе преподавания дисциплин «Детали машин и основы конструирования», «Механика промышленных роботов и мехатронных систем», «Автоматизация технологических процессов» в РГАТА имени П.А. Соловьева и МГТУ «СТАНКИН» (г. Москва).

Апробация работы. Научные положения и результаты диссертационной работы докладывались автором и обсуждались на 29 научных конференциях, в т. ч. на Международных научно-технических конференциях: «Технология - 94» (г. С.-Петербург, 1994), «Информационно-измерительные и вычислительные системы специального назначения. Информатизация в моторостроении» (г. Москва, 1994), «Автоматизация и информатизация в машиностроении» (г. Тула, 2000), «Динамика систем, механизмов и машин» (г. Омск, 2004, 2007), «Проблемы исследования и проектирования машин» (г. Пенза, 2005), «Машиностроение и техносфера XXI века» (г. Севастополь, 2006), «Технологическое обеспечение и автоматизированное управление параметрами качества поверхностного слоя, точности обработки деталей и сборки газотурбинных двигателей» (г. Рыбинск, 2007); на Всесоюзных и Российских научно-технических конференциях: «Проблемы повышения производительности и качества продукции в условиях автоматизации машиностроительного производства» (г. Рыбинск, 1986), «Проблемы автоматизации проектирования и изготовления изделий в машино- и приборостроении» (г. Алушта, 1986), «Состояние, опыт и направления работ по комплексной автоматизации на основе ГАП, РТК и ПР» (г. Пенза, 1987, 1989, 1990), «Использование вычислительной техники и САПР в научно-исследовательских и опытных разработках» (г. Владимир, 1987), «Проблемы создания и внедрения гибких производственных и робототехнических комплексов на предприятиях машиностроения» (г. Одесса, 1989), «Ресурсо-энергосберегающие и наукоемкие технологии в машино- и приборостроении» (г. Нальчик, 1991), «Наукоемкие технологии в машиностроении и приборостроении» (г. Рыбинск, 1994), «Методы и средства измерения физических величин» (г. Н. Новгород, 1999), «Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве» (г. Н. Новгород, 1999), «Информационные технологии в науке, проектировании и производстве» (г. Н. Новгород, 2003), «Механика и процессы управления» (г. Екатеринбург, 2003, 2004, 2005, 2007) и др.

В полном объеме содержание диссертационной работы доложено и обсуждено на расширенном заседании кафедр: «Технология авиационных двигателей и общего машиностроения», «Резание материалов, станки и инструменты», «Основы конструирования машин» РГАТА имени П. А. Соловьева (Рыбинск, 2007), «Технология машиностроения» Брянского государственного технического университета (Брянск, 2007), «Динамика и прочность машин» Орловского государственного технического университета (Орел, 2008), на научно-техническом совете РГАТА (Рыбинск, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 60 научных работ, в том числе 1 монография, 12 статей в научных журналах, рекомендованных ВАК РФ, тезисы 29 докладов, получено 17 авторских свидетельств и патентов на изобретения.

Структура и объем. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка использованных источников из 244 наименований, изложена на 400 страницах и содержит 121 рисунок и 43 таблицы. В приложениях размещены справочные результаты теоретических и экспериментальных исследований, копии актов о внедрении результатов работы в учебный процесс и народное хозяйство.

Основные результаты диссертационной работы:

1. Сделан анализ состояния проблемы повышения производительности ГАСП на предприятиях машиностроения, на основе которого определены направления совершенствования и повышения эффективности применяемых механизмов вспомогательного транспортно-загрузочного и ориентирующего оборудования. Показано, что затраты времени на выполнение вспомогательных операций в автоматизированных сборочных производствах составляет значительную часть цикла и могут достигать более 100 % от длительности технологического процесса сборки.

2. Научно обоснованы требования к цикловой производительности манипуляторов ПР, применяемых в гибких автоматизированных сборочных системах машиностроения. Отмечено, что с учетом экономической целесообразности предел быстродействия для сверхлегких манипуляторов должен быть не менее 60 циклов в минуту; для легких ПР - 20-30 циклов в минуту.

3. В результате выполненного анализа законов движения, реализуемых в приводах сборочного и транспортно-загрузочного оборудования, установлено, что существенным резервом повышения их быстродействия является уменьшение времени успокоения колебаний на режимах разгона и торможения за счет реализации безударных законов движения.

4. На основе разработанных геометрических и кинематических моделей и критериев динамической оценки законов движения группы безударных цикловых механизмов углового и линейного позиционирования произведен сравнительный анализ их динамических характеристик. Установлено, что наилучшими динамическими свойствами по критерию динамической мощности обладают плоские ПЦКМ с поступательным движением ведущего звена.

5. Разработаны математические модели и методы расчета упругих колебаний исполнительных звеньев цикловых механизмов ТЗО, учитывающие характеристики электропривода, зазоры, контактные деформации, демпфирование и упругость наиболее податливых элементов механизма. Показано, что период успокоения колебаний ведомых масс в значительной степени зависит от зазоров в паре «цевка-паз кулисы» и зубчатом зацеплении, радиального зазора в фиксирующем устройстве и параметров упругой системы механизма. Вследствие зазоров начало движения механизма сопровождается мягким ударом.

6. Разработана методика решения задач динамического анализа цикловых механизмов ТЗО с учетом пневмопривода. На основе разработанного программного комплекса изучено влияние геометрических и нагрузочных характеристик пневмомеханической системы на динамическое поведение исполнительного звена механизмов ТЗО с различными передаточными функциями. Установлено, что по критерию быстродействия ПЦКМ имеют значительное преимущество перед цикловыми механизмами с постоянным передаточным отношением, которое проявляется в большей степени с ростом внешних нагрузок.

7. Разработаны методики и алгоритмы оптимизационного синтеза с учетом динамических и прочностных условий связи, позволяющие решить задачу многокритериального поиска оптимальных размеров звеньев безударных цикловых механизмов ТЗО.

8. В результате сопоставления результатов выполненных физического и вычислительного экспериментов по исследованию динамики манипулятора ПР с ПЦКМ установлено, что при низком и среднем быстродействии и умеренных нагрузках результаты экспериментальных исследований и моделирования имеют хорошее совпадение. При повышенном быстродействии и максимальной нагрузке ПР вследствие зазоров в кинематических парах и упругости руки манипулятора величины ускорений торможения резко возрастают по сравнению с данными математического моделирования.

9. Высокая скорость и плавность движения исполнительных звеньев манипуляторов сборочных и транспортно-загрузочных ПР, характеризуемая низким коэффициентом динамичности, подтвердили возможность исключения в конструкции тормозных демпфирующих устройств, а также состоятельность авторской концепции повышения производительности транспорт-но-загрузочного оборудования за счет использования квазибезударных законов движения.

10. Практическая ценность полученных результатов подтверждается их внедрением и использованием при разработке транспортно-загрузочного оборудования ГАСП: сборочных участков и линий для автоматизированной сборки узлов топливной и гидравлической аппаратуры дизельных автотракторных двигателей, мобильной грузоподъемной техники, дорожно-строительных машин и манипуляторов в ОАО Гаврилов-Ямский машиностроительный завод «Агат»; сборочных и транспортно-загрузочных манипуляторов ПР «Икар - 0,16М», «Икар - 0Д6С», «М - 0,1», «Икар - 2,5» и их

1. А. с. 1227874 СССР, МКИ3 F 16 Н 27/06. Механизм периодического движения Текст. / И. В. Надеждин, В. М. Абрамов (СССР). № 3843269/25 -28; заявл. 06.12.84; опубл. 30.04.86, Бюл. № 16. - 3 е.: ил.

2. А. с. 1273669 СССР, МКИ3 F 16 Н 27/06. Автооператор Текст. / И. В. Надеждин, В. В. Михрютин (СССР). № 3930080/25 - 28; заявл. 17.06.85; опубл. 30.11.86, Бюл. № 44.- 4 е.: ил.

3. А. с. 1298462 СССР, МКИ3 F 16 Н 27/06. Механизм периодического движения Текст. / И. В. Надеждин, В. М. Абрамов В. В Михрютин (СССР). -№ 3973620/25-28; заявл. 10.11.85; опубл. 23.03.87, Бюл. № 11- 3 е.: ил.

4. А. с. 1305481 СССР, МКИ3 F 16 Н 27/06. Мальтийский механизм Текст. / И. В. Надеждин, В. В Михрютин (СССР). № 3939243/25 - 28; заявл. 02.08.85; опубл. 23.04.87, Бюл. № 15.-4 е.: ил.

5. А. с. 1308798 СССР, МКИ3 F 16 Н 27/06. Пространственный механизм прерывистого движения Текст. / И. В. Надеждин, В. В Михрютин (СССР). № 4009450/25 - 28; заявл. 21.01.86; опубл. 07.05.87, Бюл. № 17.4 е.: ил.

6. А. с. 1315698 СССР, МКИ3 F 16 Н 27/06. Кантователь Текст. / И. В. Надеждин, В. М. Абрамов, В. В. Михрютин (СССР). № 3975546/25 - 28; заявл. 10.11.85; опубл. 07.06.87, Бюл. № 21.-3 е.: ил.

7. А. с. 1335762 СССР, МКИ3 F 16 Н 27/06. Мальтийский механизм Текст. / И. В. Надеждин, В. В Михрютин (СССР). № 4024935/25 - 28; заявл. 20.02.86; опубл. 07.09.87, Бюл. № 33.-2 е.: ил.

8. А. с. 1370345 СССР, МКИ3 F 16 Н 27/06. Механизм прерывистого движения Текст. / И. В. Надеждин, В. В Михрютин (СССР). № 4134308/25 -28; заявл. 16.10.86; опубл. 30.01.88, Бюл. № 4.-4 е.: ил.

9. А. с. 1404714 СССР, МКИ3 F 16 Н 27/06. Мальтийский механизм Текст. / И. В. Надеждин, В. В Михрютин (СССР). № 4167893/25 - 28; заявл. 26.12.86; опубл. 23.06.88, Бюл. № 23- 3 е.: ил.

10. А. с. 1420286 СССР, МКИ3 F 16 Н 27/06. Поворотное устройство манипулятора Текст. / И. В. Надеждин (СССР). № 4198160/25 - 28; заявл. 24.02.87; опубл. 30.08.88, Бюл. № 32.- 3 е.: ил.

11. А. с. 1420287 СССР, МКИ3 F 16 Н 27/06. Механизм прерывистого движения Текст. / И. В. Надеждин, В. Н Синев (СССР). № 4198161/25 - 28; заявл. 24.02.87; опубл. 30.08.88, Бюл. № 32.- 3 е.: ил.

12. А. с. 1483139 СССР, МКИ5 F 16 Н 27/06. Устройство для преобразования вращательного движения в колебательное Текст. / И. В. Надеждин, В. М. Абрамов (СССР). № 4316611/25 - 28; заявл. 13.10.87; опубл. 30.05.89, Бюл. № 20.- 3 е.: ил.

13. А. с. 1668130 СССР, МКИ5 В 25 J 11/00. Захват Текст. / И. В. Надеждин, В. М Абрамов (СССР). № 4358289/25 - 28; заявл. 04.01.88; опубл. 07.08.91, Бюл. № 29.- 4 е.: ил.

14. Абрамов, А. А. Синтез и исследование планетарно-кривошипныхкулисных механизмов Текст.: дис.канд. техн. наук./ А. А. Абрамов М.,1973.-267 с.

15. Абрамов, В. М. Мальтийский крест с приводом от симметричного шарнирного четырехзвенника Текст. / В. М. Абрамов // Известия Вузов. Машиностроение. 1977. -№ 2 - С. 43 - 46.

16. Абрамов, В. M. Мальтийские механизмы с приводом от симметричного X образного шарнирного четырехзвенника Текст. / В. М. Абрамов // Теория механизмов и машин. - 1978 - Вып. 24.- С. 108 - 111.

17. Абрамов, В. М. Регулируемые мальтийские механизмы возвратно -вращательного движения Текст. / В. М. Абрамов // Известия Вузов. Машиностроение 1980. - № 1- С. 15 - 17.

18. Абрамов, В. М. Проектирование полуоборотных кулисных и мальтийских механизмов Текст. / В. М. Абрамов // Теория механизмов и машин.- 1980.- Вып. 29.- С. 42 46.

19. Абрамов, В. М. Использование циклоиды при синтезе механизмов Текст. / В. М. Абрамов // Проектирование механизмов и динамика машин. -М.: ВЗМИ. Вып. 15.- 1983.- С. 99 - 103.

20. Автоматические линии в машиностроении Текст.: Справочник в 3-х т. Т. 3. Комплексные автоматические линии и участки / под ред. А. И. Дащенко, Г. А. Навроцкого. М.: Машиностроение, 1985. - 480 с.

21. Андронов, А. А. Теория колебаний Текст. / А. А. Андронов, А. А. Витт, С. Э. Хайкин. М.: Машиностроение, 1982 - 915 с.

22. Анурьев, В. И. Справочник конструктора-машиностроителя Текст.: в 3-х т. Т.1. 9-е изд., перераб. и доп. / под ред. И. Н. Жестковой. -М.: Машиностроение, 2006. - 928 с.

23. Ануфриев, И. Е. MATLAB 7 Текст. /.И. Е. Ануфриев, А. Б. Смирнов, Е. Н. Смирнова. СПб.: БХВ - Петербург, 2005. - 1104 с.

24. Аншин, С. С. Проектирование и разработка конструкций промышленных роботов Текст. / С. С. Аншин, А. В. Бабич, А. Г. Баранов [и др.]; под ред. Я. А. Шифрина и П. Н. Белянина. М.: Машиностроение, 1989.-320 с.

25. Артоболевский, И. И. Механизмы в современной технике Текст.: в 7 т. / И. И. Артоболевский. 2 изд. -М.: Наука, 1979 - 1981.- 3244 с.

26. Артоболевский, И. И. Синтез плоских механизмов Текст. / И. И. Артоболевский, Н. И. Левитский, С. А. Черкудинов М.: Физматгиз, 19591084 с.

27. Архипенко, Н. А. Исследование быстродействия промышленных роботов Текст. /Н. А. Архипенко, Н. Ф. Кравченко // Станки и инструмент-1984-№ 6.- С. 11-13.

28. Банди, Б. Методы оптимизации Текст.: пер. с англ./ Б. Банди. -М.: Радио и связь, 1988.- 128 с.

29. Баранов, Г. Г. О решении некоторых задач Чебышева Текст. / Г. Г. Баранов // Труды семинара по ТММ. М., 1948. - т. У - Вып. 20. -С. 45 -55.

30. Бежанов, Б. Н. Производственные машины-автоматы Текст. / Б. Н. Бежанов, В. Т. Бушунов. М. - Л.: Машгиз. - 1973- 368 с.

31. Бейер, Р. Кинематический синтез механизмов Текст. : пер. с нем. / Я. JI. Геронимус .-М.: Машгиз, 1959.-318 с.

32. Белый, Е. М. Автоматизация сборочных процессов с применением промышленных роботов Текст. / Е. М. Белый. М.: ВНИИТЭМР, 1986. -40 с.

33. Белянин, П. Н. Промышленные роботы и их применение Текст. / П. Н. Белянин М.: Машиностроение, 1983.-310 с.

34. Бидерман, В. JI. Теория механических колебаний Текст. / В. Л. Бидерман. -М.: Машиностроение, 1980.-408 с.

35. Биргер, И. А. Расчет на прочность деталей машин. Справочник. Текст. / И. А. Биргер, Б. Ф. Шорр, Г. Б.Иосилевич. Изд. 3-е. - М.: Машиностроение, 1979. - 704 с.

36. Блох, 3. Ш. К теории конхоидальных механизмов Текст. / 3. Ш. Блох // Изв. АН СССР. ОТН. 1941. - № 4.

37. Блох, 3. Ш. К синтезу кривошипно-шатунных прямолинейно-направляющих механизмов Текст. / 3. Ш. Блох // Изв. АН СССР. ОТН-1962.-36 с.

38. Бляхеров, И. С. Автоматическая загрузка технологических машин Текст.: справочник / И. С. Бляхеров, Г. М. Варъяш, А. А. Иванов [и др.]; под общ. ред. И. А. Клусова. М.: Машиностроение, 1990 - 460 с.

39. Бобров, В. П. Транспортные и загрузочные устройства автоматических линий Текст. / В. П. Бобров, Л. И. Чеканов. М.: Машиностроение, 1980.-289 с.

40. Ботез, И. Г. Механизация и автоматизация сборочных работ Текст. / И. Г. Ботез, В. К. Замятин, В. М. Попа. Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1987. -213 с.

41. Бруевич, Н. Г. Основы нелинейной теории точности и надежности устройств Текст. / Н. Г. Бруевич, В. И. Сергеев. М.: Наука, 1976. - 136 с.

42. Булаева, Е. К. Динамический синтез пневмопривода при разных нагрузках и рабочих ходах Текст. / Е. К. Булаева, В. М. Гуслиц, Е. Н. Докучаева // Пневматика и гидравлика- М.: Машиностроение, 1990-Вып. 15.-С. 51-61.

43. Булгаков, Б. В. Колебания Текст. / Б. В. Булгаков. М,- Л., 1949. - 464 с.

44. Вейц, В. Л. Динамика управляемых машинных агрегатов Текст. / В. Л. Вейц, М. 3. Коловский, А. Е. Кочура. М.: Машиностроение, 1984351 с.

45. Вернигор, В. Н. Модальный анализ механических колебаний упругих систем Текст. / В. Н. Вернигор, А. Л. Михайлов. Рыбинск, 2001. -288 с.

46. Вибрации в технике Текст.: в 6-и т. М.: Машиностроение, 1978- 1981.-т. 1-6.

47. Волчкевич, Л. И. Автоматизация и управление научно-техническим прогрессом производства Текст. / Л. И. Волчкевич // Проблемные вопросы автоматизации производства: тез. докл. Всесоюз. науч.- техн. симпоз. Воронеж, 1987 - С. 7 - 10.

48. Воробьев, Е. И. Механика промышленных роботов Текст.: уч. пособие для втузов в 3-х кн. Кн. 1. Кинематика и динамика / Е. И. Воробьев, С. А. Попов, Г. И. Шевелева; под ред. К. В. Фролова, Е. И.Воробьева.- М.: Высш. шк., 1988.-304 с.

49. Воронин, А. В. Механизация и автоматизация в машиностроении Текст. / А. В. Воронин, А. И. Гречухин, А. С. Калашников [и др.].- М.: Машиностроение, 1985. -272 с.

50. Вульфсон, И. И. Динамические расчеты цикловых механизмов Текст. / И. И. Вульфсон.- Л.: Машиностроение, 1976 328 с.

51. Герц, Е. В. Динамика пневматических систем машин Текст. / Е. В. Герц М.: Машиностроение, 1985 - 256 с.

52. Герц, Е. В. Расчеты пневмоприводов Текст.: справочное пособие / Е. В. Герц, Г. В. Крейнин М.: Машиностроение, 1975 - 272 с.

53. Гибкие сборочные системы Текст.: пер с англ. / Д. Ф. Миронов; под ред. А. М. Покровского. М.: Машиностроение, 1988. - 400 с.

54. ГОСТ 25686-98. ГОСТ 26228-98. Манипуляторы, автооператоры и промышленные роботы. Системы производственные гибкие. Термины и определения Текст.-М.: Изд-во стандартов, 1998 10с.

55. ГОСТ 27312-87. Роботы промышленные. Исполнительные модули углового перемещения. Типы и основные параметры Текст.- М.: Изд-во стандартов, 1987.-3 с.

56. Гусев, А. А. Адаптивные устройства сборочных машин Текст. / А. А. Гусев. -М.: Машиностроение, 1979.-208 с.

57. Гусев, А. А. Автоматизация сборки зубчатых передач Текст. / А. А. Гусев. -М.: Машиностроение, 1990.-154 с.

58. Дальский, А. М. Сборка высокоточных соединений в машиностроении Текст. / А. М. Дальский, 3. Г. Кулешова- М.: Машиностроение, 1988.-304 с.

59. Донской, А. С. Пневматические исполнительные системы для роботов Текст. / А. С. Донской, В. А. Королев, С. М. Сергеев // Робототехнические системы в отраслях народного хозяйства. Минск, 1981.-Ч. 1.-С. 127-128.

60. Дэбни, Дж. Б. 8тшНппк® 4. Секреты мастерства Текст. / Дж. Б. Дэбни, Т.Л. Харман; пер. с англ. М. Л. Симонов. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003.-403 с.

61. Егоров, О. Д. Конструирование механизмов дискретного позиционирования роботов Текст.: уч. пособие для вузов / О. Д. Егоров, И. В. Надеждин.- М.: Изд-во МПИ, 1989.- 102 с.

62. Егоров, О. Д. Применение мальтийских механизмов в промышленных роботах Текст. / О. Д. Егоров, И. В. Надеждин // Станки и инструмент. 1988. - № 11.- С. 36 - 38.

63. Елисеев, С. В. Управление колебаниями роботов Текст. / С. В. Елисеев, Н. К. Кузнецов, А. В. Лукьянов. Новосибирск: Наука, 1990 - 320 с.

64. Жавнер, В. JI. Пружинные приводы ПР для немашиностроительных отраслей промышленности Текст. / В. JI. Жавнер // Промышленная робототехника в реализации программы «Интенсификация-90»: матер, семинара Д., 1987 - С. 70 - 76.

65. Житников, Б. Ю. Обоснование предельного быстродействия механизма свободного хода храпового типа Текст. / Б. Ю.Житников, И. Н. Марихов // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2005. - № 10-С. 14-15.

66. Житников, Б. Ю. Обеспечение максимальной скорости перемещения узлов сборочного оборудования Текст. / Б. Ю.Житников, // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2006. -№8.-С. 12-13.

67. Замятин, В. К. Технология и автоматизация сборки Текст.: учебник / В. К. Замятин М.: Машиностроение, 1993. - 314 с.

68. Замятин, В. К. Технология и оснащение сборочного производства машино- приборостроения: справочник Текст. / В. К. Замятин- М.: Машиностроение, 1995. -608 с.

69. Зиновьев, В. А. Пространственные механизмы с низшими парами. Кинематический анализ и синтез Текст. / В. А. Зиновьев- М- Л.: Машиностроение, 1952. 308 с.

70. Золотарёва, О. В. Обоснование и разработка метода самоориентации деталей на основе выявленных взаимосвязей, действующихв процессе их поштучной выдачи из бункера Текст.: автореф. дис.канд.техн. наук / О. В. Золотарева М., 2006 - 24 с.

71. Иванов, А. А. Автоматизация сборки миниатюрных и микроминиатюрных изделий Текст. / А. А. Иванов М.: Машиностроение, 1977.-248 с.

72. Кабаева, О. Н. Разработка способа и средств пассивной адаптации деталей различных видов соединений при автоматизированной сборке наоснове метода позиционирования Текст.: автореф. дис.канд. техн. наук /

73. О. Н. Кабаева. М., 2006.- 15 с.

74. Карелин, В. С. Аналитический синтез механизмов измерительных приборов Текст. / В. С. Карелин М.: Машгиз, 1969. - 49 с.

75. Карелин, В. С. Проектирование рычажных и зубчато-рычажных механизмов Текст.: справочник / В. С. Карелин М.: Машиностроение, 1986.-184 с.

76. Карклиньш, А. К. Исследование и усовершенствование динамических свойств пневмомеханических поворотных устройств Текст.: дис.канд. техн. наук/ А. К. Карклиньш. Рига, 1979. - 213 с.

77. Клюкин, В. Ю. Разработка методов расчета и оптимизации ПР с пневматическими и гидравлическими приводами по критериюбыстродействия Текст.: дис.канд. техн. наук / В. Ю. Клюкин. Д.,1984.-285 с.

78. Кобринский, А. Е. Механизмы с упругими связями Текст. / А. Е. Кобринский. М.: Наука, 1964. 390 с.

79. Кожевников, С. Н. Динамика машин с упругими звеньями Текст. / С. Н. Кожевников. Киев: Изд-во АН УССР, 1961. - 160 с.

80. Кожевников, С. Н. Динамика нестационарных процессов в машинах Текст. / С. Н. Кожевников. Киев, 1986. - 288 с.

81. Козырев, Ю. Г. Промышленные роботы Текст.: справочник / Ю. Г. Козырев М.: Машиностроение, 1988. - 392 с.

82. Козырев, Ю. Г. Промышленная робототехника, мехатроника и проблемы автоматизации сборочных операций Текст. / Ю. Г. Козырев // Сборка в машиностроении и приборостроении. 2006. - № 2. - С. 16 - 24.

83. Корендясев, А. И. Цикловые роботы с аккумуляторами механической энергии. Многопозиционные системы с одной и несколькими степенями подвижности Текст. / А. И. Корендясев, Б. Л. Саламандра, Л. И. Тывес // Станки и инструмент 1984. -№ 6.-С.8-12.

84. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров Текст. / Г. Корн, Т. Корн.-М.: Наука, 1974 831с.

85. Косилов, В. В. Технологические основы проектирования автоматического сборочного оборудования Текст. / В. В. Косилов- М.: Машиностроение, 1976. -248 с.

86. Кошкин, Л. Н. Комплексная автоматизация производства на базе роторных линий Текст. / Л. Н. Кошкин М.: Машиностроение, 1972. - 352с.

87. Кошкин, Л. Н. Роторные и роторно-конвейерные линии Текст. / Л. Н. Кошкин М.: Машиностроение, 1986. - 400 с.

88. Крейнин, Г. В. Пневматические приводы промышленных роботов Текст. / Г. В. Крейнин // Станки и инструмент 1978. - № 7. - С. 24 - 26.

89. Кривицкий, А. А. Промышленные роботы агрегатной конструкции Текст. / А. А. Кривицкий, Ю. В. Мальков, Б. И. Ватолин // Кузнечно-штамповочное производство 1984. -№ 1- С. 14-19.

90. Крайнев, А. Ф. Идеология конструирования Текст. / А. Ф. Крайнев. М.: Машиностроение-1, 2003. - 384 с.

91. Крючков, М. А. Вспомогательные устройства для роботизации процессов листовой штамповки и эффективность внедрения РТК Текст. / М. А. Крючков, Ю. М. Артёмов, В. А. Поникаров [и др.]: сер. Робототехника. М.: ВНИИТЭМР, 1986. - 40 с.

92. Кулиев, Ш. Динамический анализ систем связанных жестких и упругих тел с прерывистым движением Текст. / Ш. Кулиев // Конструирование и технология машиностроения 1986. - № 1- С. 88-98.

93. Кухаренко, П. Г. Систематика кулисно-рычажных механизмов прерывистого движения Текст. / П. Г. Кухаренко // Анализ и синтез механизмов-М.: Наука, 1970. С. 127- 131.

94. Лебедев, П. А. Кинематика пространственных механизмов Текст. / П. А. Лебедев М.: Машиностроение, 1966. - 280 с.

95. Лебедовский, М. С. Автоматизация сборочных работ Текст. / М. С. Лебедовский, А. И. Федотов Л.: Машиностроение, 1970. - 448 с.

96. Лебедовский, М. С. Научные основы автоматической сборки Текст. / М. С. Лебедовский, В. Л. Вейц, А. И. Федотов- Л.: Машиностроение, 1985. 316 с.

97. Левитский, Н. И. Синтез механизмов по Чебышеву Текст. / Н. И. Левитский.- Изд. АН СССР, 1946.

98. Лихтенхельд, В. Синтез механизмов Текст. / В. Лихтенхельд-М.: Наука, 1964.-227 с.

99. Лурье, А. И. Аналитическая механика Текст. / А. И. Лурье. М.: Физматгиз, 1961. - 824 с.

100. Марихов, И. Н. Оптимальное управление вращением подающего устройства при торможении внешними силами Текст. / И. Н. Марихов // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2005. - № 12. - С. 26 - 28.

101. Марихов, И. Н. Повышение производительности автоматизированной сборки на основе выявления предельных режимов работывспомогательного оборудования Текст.: автореф. дис.канд. техн. наук /

102. И. Н. Марихов. Ковров, 2006 - 27 с.

103. Методы обработки результатов наблюдений при измерениях Текст. / М.: Стандарты, 1972. Вып. 134 (194). - 117 с.

104. Мухамеджанов, Б. К. Исследование автоматических транспортных устройств с пневматическим приводом Текст.: автореф. дис. . канд. техн. наук/Б. К. Мухамеджанов. -М., 1974. 15 с.

105. ПОМуценек, К. Я. Автоматизация сборочных процессов Текст. / К. Я. Муценек Л.: Машиностроение, 1969 - 107 с.

106. Надеждин, И. В. Проектирование прямолинейно-направляющих кривошипно-ползунных механизмов Текст. / И. В. Надеждин // Изв. вузов. Машиностроение 1979. - № 12. - С. 46 - 49.

107. Надеждин, И. В. Проектирование безударных мальтийских механизмов аналитическим методом Текст. / И. В. Надеждин // Изв. вузов. Машиностроение 1981. - № 1. - С. 44 - 49.

108. Надеждин, И. В. Кинематическое исследование мальтийского механизма с приводом от шарнирного четырехзвенника Текст. / И. В. Надеждин // Теория механизмов и машин 1983. - Вып. 35. - С. 52 - 57.

109. Надеждин, И. В. К синтезу прямолинейно-направляющих кривошипно-кулисных механизмов Текст. / И. В. Надеждин // Изв. вузов. Машиностроение 1983. - № 3. - С. 35 - 40.

110. Надеждин, И. В. К синтезу прямолинейно-направляющих кривошипно-ползунных механизмов Текст. / И. В. Надеждин // Теория механизмов и машин 1984. - Вып. 37. - С. 13-18.

111. Надеждин, И. В. К проектированию и исследованию мальтийских механизмов с приводом от шарнирного четырехзвенника Текст. / И. В. Надеждин // Теория механизмов и машин 1985. - Вып. 38. - С. 80 - 86.

112. Надеждин, И. В. Влияние погрешностей изготовления на динамику и износ мальтийских механизмов транспортных систем машин-автоматов Текст. / И. В. Надеждин // Всесоюз. совещ. по методам расчета полиграфических машин: тез. докл. Львов, 1987. - С. 25 - 26.

113. Надеждин, И. В. Самоустанавливающиеся мальтийские механизмы Текст. / И. В. Надеждин // Изв. вузов. Машиностроение 1987. -№7.-С. 49-53.

114. Надеждин, И. В. Промышленный робот Текст. / И. В. Надеждин // Рекламный листок № 16-89 Р.- Ярославль: ЦНТИ, 1989 - 3 с.

115. Всемирного конгресса «Информационно-измерительные и вычислительные системы специального назначения». М., 1994. - С. 12-13.

116. Надеждин, И. В. Быстродействующие манипуляторы для автоматизации процессов сборки мелких деталей в машиностроении иприборостроении Текст. / И. В. Надеждин // Сборка в машиностроении и приборостроении. 2005. - № 8. - С. 20 - 27.

117. Надеждин, И. В. Проектирование механических захватных устройств промышленных роботов с высокой жесткостью и точностью позиционирования рабочих элементов Текст. / И. В. Надеждин // Инженерный журнал. Справочник. 2005. - № 11. - С. 27 - 34.

118. Надеждин, И. В. Синтез одного вида пространственного механизма периодического движения Текст. / И. В. Надеждин // Проблемы исследования и проектирования машин: сб. статей. Междунар. науч.-техн. конф.— Пенза, 2005. С. 98 - 101.

119. Надеждин, И. В. Синтез планетарно-цевочных кулисных механизмов многопозиционных машин-автоматов по условиям прочности Текст. / И. В. Надеждин // Инженерный журнал. Справочник. 2006. - № 6. - С. 24 - 30.

120. Надеждин, И. В. Загрузочные устройства с вертикальной подачей плоских деталей для автоматизированной сборки Текст. / И. В. Надеждин // Сборка в машиностроении и приборостроении. 2007. - № 12. -С. 19-23.

121. С. П. Королева и 60-летию Государственного ракетного центра «КБ им. Академика В. П. Макеева» Екатеринбург: УрО РАН, 2007. - С. 42 - 44.

122. Нахапетян, Е. Г. Оценка быстроходности механизмов позиционирования манипуляторов и промышленных роботов Текст. / Е. Г. Нахапетян // Вестник машиностроения. 1976. - № 2. - С. 50-53.

123. Нахапетян, Е. Г. Определение критериев качества и диагностирование механизмов Текст. / Е. Г. Нахапетян. М.: Наука, 1977. -139 с.

124. Нахапетян, Е. Г. Диагностирование оборудования гибкого автоматизировнного производства Текст. / Е. Г. Нахапетян. М.: Наука, 1985.-225 с.

125. Нахапетян, Е. Г. Квалиметрия механизмов машин-автоматов Текст. /Е. Г. Нахапетян // Дис.д-ра техн. наук. М., 1977. - 375 с.

126. Нахапетян, Е. Г. Экспериментальное исследование динамики механизмов промышленных роботов Текст. / Е. Г. Нахапетян // Механика машин. М.: Наука, 1978. - Вып. 53. - С. 110 - 122.

127. Нелинейные задачи динамики и прочности Текст. / Под ред. В. Л. Вейца. Л, 1983. - 336 с.

128. Никифоров, С. О. К методике расчета шарнирных циклоидальных манипуляторов Текст. / С. О. Никифоров // Вестник машиностроения. 1987. - № 3. - С. 5 - 7.

129. Никифоров, С. О. Быстродействующие циклоидальные манипуляторы Текст. / С. О. Никифоров, И. Б. Челпанов, В. В. Слепнев. -Улан Удэ.: Изд-во БИЕН СО РАН, 1996. - 111 с.

130. Никифоров, С. О. Циклоидальные манипуляторы: новые схемы, механика, управление, применение Текст. / С. О. Никифоров // Вестник машиностроения. 2002. - № 6. - С. 3 - 8.

131. Основные направления развития роботизации в отраслях народного хозяйства Текст. / Метод, рек.: ЭНИИМС. М., 1989. - 61 с.

132. Панов, А. А. Тенденции применения автоматических манипуляторов Текст. / А. А. Панов // Машиностроитель. 1983. - № 9-С. 43 - 44.

133. Пановко, Я. Г. Основы прикладной теории упругих колебаний Текст. / Я. Г. Пановко. М.: Машиностроение. - 1967. - 316 с.

134. Пат 2304242 Российская Федерация, МПК F16 Н 27/ 06. Поворотное устройство Текст. / И. В. Надеждин; заявитель и патентообладатель ООО «НПФ Интеграл».- № 2006100577/11; заявл. 10.01.06; опубл. 10.08.07г., Бюл. № 22.- 7 с.

135. Пат 2307271 Российская Федерация, МПК F 16 Н 27/ 06.

136. Регулируемое устройство для преобразования вращательного движения в колебательное Текст. / И. В. Надеждин; заявитель и патентообладатель РГАТА им. П. А. Соловьева;- № 200513966/19; заявл. 19.12.05; опубл. 27.09.07 г., Бюл. № 27. 6 с.

137. Переналаживаемые сборочные автоматы Текст. / Под ред. В. А. Яхимовича. Киев: Техшка, 1979. - 176 с.

138. Полухин, В. П. Проектирование механизмов швейно-обметочных машин Текст. / В. П. Полухин. М.: Машиностроение, 197253 с.

139. Поляков, Д. И. Развитие автоматизации в станкостроении Текст. / Д. И. Поляков, А. И. Костин. М.: Машиностроение, 1983. - 336 с.

140. Попов, Д. Н. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем Текст. / Д. Н. Попов. -М.: Машиностроение, 1977. -424 с.

141. Попов, Е. П. Робототехника и гибкие производственные системы Текст. / Е. П. Попов. М.: Наука, 1987. - 191 с.

142. Пособие по применению промышленных роботов Текст. / Под ред. Нода Кацухимо; пер. с япон. под ред. П. Н. Белянина. М.: Мир, 1975. -451 с.

143. Прейс, В. В. Технологические роторные машины: Вчера, сегодня, завтра Текст. / В. В. Прейс. М.: Машиностроение, 1986.

144. Промышленные роботы и манипуляторы с ручным управлением, производимые в странах-членах СЭВ Текст.: каталог М., 1989.- 173 с.

145. Промышленные роботы развитых капиталистических стран. Ч. 1. Промышленные роботы для автоматизации вспомогательных операций Текст. М.: ВНИИТЭМР, 1988. - 120 с.

146. Промышленная робототехника Текст. // Под ред. Я. А. Шифрина. М., 1982. - 416 с.

147. Промышленная робототехника и гибкие автоматизированные производства Текст. / Под ред. Е. И. Юревича. Л.: Лениздат, 1984. - 223 с.

148. Промышленные роботы в сборочном производстве Текст. / В. И. Костюк, Л. С. Ямпольский, И. Б. Иваненко. Киев: Техника, 1983. -183 с.

149. Рабинович, А. Н. Автоматизация механосборочного производства Текст. / А. Н. Рабинович. К.: Вища шк., Головное изд-во, 1969.-542 с.

150. Рагульскис, К. М. Механизмы на вибрирующем основании. (Вопросы динамики и устойчивости) Текст. / К. М. Рагульскис. Каунас: АН ЛитССР. - 1963. - 232 с.

151. Райнес, Я. К. Расчет и проектирование циклоидальных манипуляторов Текст. / Я. К. Райнес, П. Б. Слиеде, В. Я. Янсонс: тез. докл. III Всесоюзного совещания по робототехническим системам- Воронеж, 1984.-Ч. 4.-С. 78-79.

152. Разработка конструкции опытного образца полуавтоматического комплекса штамповки на базе гипоциклоидального манипулятора Текст.: отчет о НИР (заключ.); исполн. Слиеде П. Б. [и др.]. РПИ - М., 1984. - 94 с. -№ ГР 0183058558. - инв. № 02840040864.

153. Роботизированые комплексы, разработанные в СССР и ЧССР Текст.: каталог; под ред. Ю. Г.Козырева. М: ВНИИТЭМР, 1985.- 148 с.

154. Робототехнические системы в сборочном производстве Текст. / Под ред. Е. В. Пашкова. Киев: Вища школа, 1987. - 272 с.

155. Савин, JI.A. Автоматизированное проектирование роторных машин Текст. // JI.A. Савин, О.В. Соломин, Д.Е. Устинов [и др.] М.: Машиностроение, 2006. - 360 с.

156. Саламандра, Б. JI. Манипуляционные системы роботов Текст. // Б. J1. Саламандра, JI. И. Тывес, И. JI. Владов [и др.]: под ред. А. И. Карендясева. М.: Машиностроение, 1989. - 472 с.

157. Сборка изделий в машиностроении Текст. : справочник / Под ред. В. С. Корсакова, В. К. Замятина. М.: Машиностроение, 1983. - 480 с.

158. Семенов, Е. И. Автоматизация дискретного производства Текст. / Под общей редакцией Е. И. Семенова, JI. И. Волчкевича. М.: Машиностроение, 1987. - 376 с.

159. Сергеев, В. И. Исследование динамики плоских механизмов с зазорами Текст. / В. И. Сергеев, К. М. Юдин. М.: Наука, 1974. - 112 с.

160. Синев, А. В. Системы виброзащиты с использованием инерционности и диссипации реологических сред Текст. / А. В. Синев. М.: Физматлит, 2004. - 286 с.

161. Симаков, A. JI. Автоматический комплекс сборки бортовой передачи трактора Т-25 Текст. / A. JI. Симаков, Б. Ю. Житников, О. H Кабаева, Д. С. Воркуев //Сборка в машиностроении, приборостроении. -2003.-№8.-С. 18-21.

162. Симаков, A. JI. Автоматический комплекс установки крышек коренных подшипников в картер двигателя трактора Текст. / A. JI. Симаков,

163. Б. Ю. Житников, О. Н Кабаева //Сборка в машиностроении, приборостроении. 2003. - № 11. - С. 26 - 30.

164. Слиеде, П. Б. Конструкция, кинематика и динамика исполнительных механизмов манипуляционных роботов Текст. / П. Б. Слиеде. М: ЦПНТО «Приборпром», 1986.- 59 с.

165. Современные промышленные роботы Текст. : каталог / Под ред. Ю. Г. Козыева, Я. А. Шифрина М.: Машиностроение , 1984. - 152 с.

166. Сперанский, Н. В. Проектирование мальтийских механизмов Текст. / Н. В. Сперанский. М.: изд-во АН СССР, 1960. - 96 с.

167. Справочник по промышленной робототехнике Текст.: Кн.1.; пер. с англ. / Под ред. Ш. Нофа М.: Машиностроение, 1989. - 478 с.

168. Средства технологического оснащения и системы сборки Текст.: справочное пособие. М.: ЦП ВНТОМ, 1990. - 221 с.

169. Суетина, М. П. Повышение производительности листовой штамповки за счет увеличения быстродействия исполнительных механизмовсредств автоматизации Текст.: автореф. дис.канд. техн. наук / М. П.1. Суетина.-М., 1987.- 15 с.

170. Сулейманов, Б. Исследование динамики ПР и разработка технологических рекомендаций по их применению в условияхлистоштамповочного производства Текст. : автореф. дис.канд. техн.наук / Б. Сулейманов. М., 1980. - 16 с.

171. Султан-Заде, Н. М. Надежность и производительность автоматических систем Текст.: уч. пособие для вузов / Н. М. Султан-Заде. -М., 1983.-89 с.

172. Тир, К. В. Метод инвариантов подобия в механике машин Текст. / К. В. Тир. Львов, 1974.- 101 с.

173. Тир, К. В. Критериальный метод многопараметрического оптимизационного синтеза цикловых машин Текст. / К. В. Тир // Механика машин. М., 1979 .- № 56. - С. 101 - 105.

174. Усенко, Н. А. Автоматические загрузочные и ориентирующие устройства Текст. / Н. А. Усенко, И. С. Бряхиров. М.: Машиностроение, 1984.- 112 с.

175. Федорец, В. А. Расчет гидравлических и пневматических приводов гибких производственных систем Текст. / В. А. Федорец. Киев: Высшая школа, 1988. - 180 с.

176. Фишин, М. Е. Расчет механизмов транспортно-подающих систем полиграфических машин Текст. / М. Е. Фишин. М.: Машиностроение, 1979. - 256 с.

177. Хутский, Г. И. Промышленные роботы в действии Текст. / Г. И. Хутский, А. М. Титов, Д. А. Своятыцкий Мн.: Выш. шк., 1986. - 192 с.

178. Хаяси, Т. Нелинейные колебания в физических системах Текст. / Т. Хаяси. М.: Изд-во «Мир». - 1968. - 432 с.

179. Черкудинов, С. А. Метод наилучшего приближения в синтезе механизмов Текст. / С. А. Черкудинов // Изв. ОТН АН СССР, 1948. № 10.

180. Черпаков, Б. И. Загрузочные и транспортные устройства в автоматизированном производстве Текст. / Б. И. Черпаков. М.: Высшая школа, 1977. - 55 с.

181. Шаумян, Г. А. Комплексная автоматизация производственных процессов Текст. / Г. А. Шаумян. М.: Машиностроение, 1973.

182. Шенк, X. Теория инженерного эксперимента Текст. / X. Шенк. -М.: Мир, 1972.-384 с.

183. Шехвиц, Э. И. Методы инженерного динамического расчета агрегатов машин-автоматов с поворотными механизмами, основанные наобобщенном математическом моделировании Текст. / Э. И. Шехвиц, Ф. М. Шлыков // Динамика машин. М.: Наука, 1969. - С. 267 - 277.

184. Яманин, А.И. Динамика поршневых двигателей Текст. / А. И. Яманин, A.B. Жаров М.: Машиностроение, 2003. - 463 с.

185. Яманин, А.И. Компьютерно-информационные технологии в двигателестроении Текст. / А. И. Яманин, Ю.В. Голубев- М.: Машиностроение, 2005. 480 с.

186. Яхимович, В. А. Автоматизация сборки резьбовых соединений Текст. / В. А. Яхимович, В. Е. Головащенко, И. Я. Кулинич Львов: Вища школа, 1982. - 160 с.

187. Яхимович, В. А. Транспортно-загрузочные и сборочные устройства и автоматы Текст. / В. А. Яхимович Киев: Техника, 1976. -192 с.

188. Яхимович, В. А. Переналаживаемые сборочные автоматы Текст. / В. А. Яхимович, Ю. А. Хащин, О. Н. Вертоградов [и др.]. Киев: Техшка, 1979. - 176 с.

189. Begci, С. General forms of index rations and generation of variable index rations by series-connected Geneva mechanisms with single or multiple driving pins Text. / C. Begci // ASME Journal of mechanical design, vol. 101, July, 1979.-P. 438-448.

190. Bickford, J. H. Mechanisms for intermittent motion Text. / Industrial press, inc. New York, 1972. - 568p.

191. Bock, A. Der systematische Aufbau der Schaltgetriebe Text. / Maschinenbautechnik, Berlin, 3, 1955.

192. Dijksman, E. A. Jerk-free Geneva wheel driving Text. / E. A. Dijksman // Journal of mechanisms. 1966. - № 3. - P. 235 - 283.

193. Dobbins, Donald B. Sweden at Work: Counting on its people and FMS Text. / Donald B. Dobbins // Toolings and Production. 1988. - № 4. -P. 22-23, 26-30,35-36.

194. Dubovsky, S. The dynamic response of mechanical and electromechanical systems Text. / S. Dubovsky. Columb. Univ. Dissertation, 1971.-239 p.

195. Fenton, R. G. Geneva mechanisms connected in Series Text. / R. G. Fenton // ASME, Journal of engineering for industry, vol. 97, No. 2, 1975. -P. 603 608.

196. GADFLY the answer to electronic component assembly Text. // Assembly automation, 1983. - P. 20 - 22/

197. Gammel, H. Automation has design on assembly Text. / H. Gammel // Metalwork Production. N 9, 1984. - P. 64 - 67.

198. Geneva constructions all movements in robot made by Taylor Ltd Text. / Nottingham 1st. CIRT, Birmingham 2-nd CIRT, IFS Ltd, Felmersham, Bedford England AM Tom Brock, 1995.- 129 p.

199. Gottner, R. Roboter heute und morgen Text. / R. Gottner.- UraniaVerlag, Leipzig, 1988.

200. Hain, K. Systematik mehrgliedriger Kurvengetriebe und ihre Anvendungsmöglichkeiten Text. / K. Hain // Maschinenbautechnik № 12. -1960.

201. Handbook of Industrial Robotics Text. // Shimon Y. Noff, Editor, School of Industrial Engineering Purdue University West Lafayette, Indiana, 1985 by John Wiley & Sons, Inc.

202. Hartley, J. Robot assembly machines Text. / J. Hartley // Assembly Automation, 1983, v. 3, N. 4. P. 232 - 236.

203. Hollingum, J. Measuring in automated manufacturing processes Text. / J. Hollingum // Sensor Review, 1982, N. 4. P. 81 - 84.

204. Isoda, K. Assembly automation Text. / K. J. Isoda // Rapp. Ingenjörsvetenskapsakad, 1984. N. 258. - P. 5 - 19.

205. Jonson, R. C. Optimum design of mechanical elements Text. / R.C. Jonson: New York etc: Wiley, 1980. 519 p.

206. Kahler, S. Automatic assembly in Japan Text. / S. Kähler // Assembly Automation. 1984, v. 4, N. 1. - P. 48 - 50.

207. Neubert, G. Flexible automatisierte Montagezelle fur Drehmaschinenspannfutter Text. / G. Neubert, U. Walter, K. Kunze // Fertigungstechnik und Betrieb. Berlin. - № 7. - 1989. - P. 405 - 408.

208. Redford, A. Product design for general purpose assembly Text. / A. Redford // Assembly Automation, 1984. v. 4. - N. 3. - P. 133 - 136.

209. Rooks, B. ASEA stakes its claim in assembly robot market Text. / B. Rooks // Assembly Automation, 1984. v. 4. - N. 4. - P. 190 - 193.

210. Seicosha Daini Robot applications. Tokyo, Japan, 1977.

211. Stauffer, R. Robotic assembly. Text. / R. N. Stauffer // Robotics Today. v. 6, N. 5. - 1984. - P. 45 - 52.

212. Volmer, I., Die Konstruktion von Gelenkvierecken mit Hilfe von Kurventafeln Text. /1. Volmer // Maschinenbautechnik, S-Ig, H. G., 1956.

213. Volmer, I. Arbeitsblätter Auslegung von Getrieben Text. / I. Volmer, Th.Voigt // Maschinenbautechnik. - Berlin. - № 29. - 1980.

214. Warnecke, H. J. Results of the examination of industrial robots on a test stand Text. / H.J. Warnecke, B. Brodbeck, G. Schiele // Proceedings of the 5th congress on theory of machines and mechanisms vol. 1.- Montreal, Canada, 1979.-P. 816-820.367