关于机器人类论文范文,与码垛机器人手臂的有限元优化相关毕业论文范文

本论文为关于机器人类论文前言范文,关于码垛机器人手臂的有限元优化相关毕业论文范文，可用于机器人论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文开题报告范文和优秀学术职称论文参考文献资料下载。免费教你怎么写机器人及手臂及位移方面论文范文。

【摘 要】对国内外码垛机器人现状进行分析,在码垛机器人手臂的设计中,使用SolidWorks及其Simulation模块进行建模设计及有限元分析,结合码垛机器人手臂的结构及其性能要求,对分析结果进行深入剖析,并优化码垛机器人手臂结构使其更加合理,达到加快设计周期、设计手段更丰富、产品结构更合理的目的.

【关 键 词 】码垛机器人 受力分析 优化

一、前言

日本早在二十世纪70年代已开始将码垛机器人用于其工业制造.如今,国际上在码垛领域较为出色的包括日本FANUC,德国的KUKA以及瑞士ABB等,他们对CAD＼CAE＼FAE等计算机辅助技术的运用已经相当成熟,为客户带来的是机器人自动化生产线成套装备解决方案.而在我国,目前码垛机器人还未成产业,国内多数厂家仍处于自主研发、或小批量成产的初步阶段,面临的问题包括：生产力落后,产品通用性不高以及产品的可靠性较低等.而这些问题最终都归结到国内的机器人设计手段较落后这一根本原因.要缩小与国外同行的差距,重中之重就是要提高设计能力.本文码垛机器人手臂在设计中使用SolidWorks三维建模以及使用其Simulation模块进行有限元分析,并对零件结构进行优化,以此彰显CAD＼CAE技术在机械设计中的重要性.

二、建模和分析前准备

三维建模是进行计算机辅助分析的第一步.首先按照设计尺寸在SolidWorks上进行草图绘制、拉伸等在维建模操作,码垛机器人手臂为焊接组合件,在此把模型简化成一体化的实体模型,以利于接下来的分析和优化.三维模型完成后进入Simulation模块,新建新算例,按照要求进行网格划分.

机器人本科毕业论文怎么写啊
播放:32610次 评论:5330人

三、有限元分析及优化

有了前面的准备工作,要模拟码垛机器人极限位姿下的实际加减速运行状况（如无特殊说明,本文所描述的手臂分析状态皆为码垛机器人的加减速阶段）,首先将定义材料为Q235-A.然后对手臂的末端添加符合运行情况的边界约束条件,对手臂的前端添加两部分载荷,一部分为码垛机器人前部及负载所产生的载荷；另一部分为码垛机器人的加减速阶段,在加速度条件下等效的惯性载荷.最后,在运算结果中添加应力分析及位移分析.运行算例后,得到图1及图2的分析结果.

图1.码垛机器人手臂 图2. 码垛机器人手臂

应力分析图 位移分析图

由图1可见,在码垛机器人作加减速动作时,最大应力发生在方钢与手臂末端的接合处,应力值为120MPa.而Q235材料的屈服强度为235MPa左右,故安全系数为1.95,并未达到设计的预期值.由图2可见,加减速状态时码垛机器人手臂越靠近手臂末端,位移值最大,达到4.663mm,这个位移值偏离设计要求,如果不给予优化,将导致码垛机器人运行时产生较严重的振动,影响机器整体性能.

为解决上面的问题,较直接的方法是满足设计要求的前提下,修改手臂相应的结构和焊接形式.首先,在码垛机器人手臂前端,增加手臂前端方钢的壁厚,使方钢与焊接件的结合处过渡得更平滑,增加两轴承孔间的跨距.然后,在码垛机器人的末端,在两个板的中间处,增加加强筋,同时确保此加强筋在整个工作空间运行时不会与其他零部件发生干涉.此加强筋的作用是,增加影响发生位移的两板之间的刚性联结,减小位移变形的发生.采取这些措施后,在同样的条件下再次运行算例进行分析.

优化后的最大应力只有68MPa,安全系数符合设计要求,位移变形虽然仍然是越接近手臂末端,位移值越大,但是最值已减少到1.749mm,这对于码垛机器人的实际码垛工况,是可以接受的.如表1中所示,进行有限元分析后,优化前与优化后的对比,有力的证明了有限元分析及优化对传统设计的帮助是很大的.

表1 优化前和优化后的分析对比

项目 优化前 优化后

应力最大值 120MPa 68MP