QH-3型數(shù)控機(jī)械手的特性分析及優(yōu)化.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、在當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中,數(shù)控技術(shù)越來越趨于成熟,為了大幅度提高工業(yè)自動(dòng)化水平,數(shù)控機(jī)床功能部件的研發(fā)至關(guān)重要。機(jī)械手作為數(shù)控加工中心的關(guān)鍵部件,介于主軸和刀庫之間,主要作用就是將下一個(gè)工序所用的刀具和即將完成加工的當(dāng)前工序所用的刀具進(jìn)行調(diào)換,這樣可以提高加工效率。因此,本文以QH-3型數(shù)控機(jī)床換刀機(jī)械手為研究對(duì)象,針對(duì)現(xiàn)有機(jī)械手結(jié)構(gòu)中存在的不穩(wěn)定的因素,對(duì)其進(jìn)行三維建模、運(yùn)動(dòng)學(xué)驗(yàn)證、有限元分析和疲勞分析,找出其中薄弱的環(huán)節(jié),對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,

2、該方法具有重要的理論指導(dǎo)意義以及實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
  本研究主要內(nèi)容包括:⑴介紹了數(shù)控機(jī)床機(jī)械手在國內(nèi)外歷史上發(fā)展的研究狀況從而引出本課題的研究意義又簡單表述了有限元法的中心思想和它廣泛的應(yīng)用,對(duì)現(xiàn)有機(jī)械手的圖紙中的每個(gè)零部件進(jìn)行三維建模,然后再將其組成一個(gè)完整的機(jī)械手系統(tǒng);對(duì)機(jī)械手系統(tǒng)進(jìn)行分析,掌握系統(tǒng)里面各零部件的作用,就可以有針對(duì)性的進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,通過建立坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)方程論述機(jī)械手的工作過程,因?yàn)樵摴ぷ鬟^程符合機(jī)械手實(shí)際的運(yùn)

3、動(dòng)方式,所以得出的方程是正確的。⑵對(duì)機(jī)械手進(jìn)行靜態(tài)和模態(tài)分析。將簡化后機(jī)械手的模型導(dǎo)入到 ANSYS Workbench中得到有限元模型。靜力分析主要目的就是得出機(jī)械手的最大變形和應(yīng)力、應(yīng)變,并給出了變形和應(yīng)力云圖。從云圖中分析了最大變形和應(yīng)力發(fā)生的部位,為機(jī)械手的優(yōu)化提供了思路。模態(tài)分析時(shí),首先闡明了機(jī)械手進(jìn)行模態(tài)分析的必要性,模態(tài)分析后得出機(jī)械手前六階固有頻率和振型,通過振型圖得出會(huì)影響機(jī)械手抓取刀具精度的振型。⑶對(duì)機(jī)械手進(jìn)行優(yōu)化設(shè)

4、計(jì)和花鍵軸的疲勞壽命分析。針對(duì)靜態(tài)分析中得出機(jī)械手中固定手爪處產(chǎn)生的位移比較大,故對(duì)固定手抓進(jìn)行了優(yōu)化;對(duì)固定手爪單獨(dú)分析優(yōu)化后重新裝配再進(jìn)行靜力分析,得到的位移相對(duì)于優(yōu)化前的減小了16.6%,說明優(yōu)化的部位是正確的。優(yōu)化后整個(gè)機(jī)械手的固有頻率發(fā)生了改變,其中第一階固有頻率(基頻)相對(duì)于優(yōu)化前的得到了增加,這也從側(cè)面驗(yàn)證了優(yōu)化部位的合理性。隨后,分別對(duì)花鍵軸在軸向力和扭矩這兩種情況下進(jìn)行了疲勞分析,得出花鍵軸在這兩種情況下的損傷云圖和壽

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