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焊接机器人的结构建模与静力分析

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-10-06 23:59:47 * 浏览: 0
焊接机器人的结构建模和静态分析在上一节中,对焊接机器人的动臂等关键部件进行了模态分析,并获得了固有振动模式。然而,机器人的身体结构由连接的多个部件组成。在实际操作中,不仅组件之间可能发生共振,而且组件与整体之间也可能发生共振。同时,整个机器人的模态分析也有利于确定整个系统与主要振动部件的薄弱环节,并为后续的结构优化提供建议。 PR1400焊接机器人建模为整个机器人建模时,为了减少计算量,简化了一些不必要的结构,例如挡板。焊接机器人的无相对运动的组件被视为一个整体。例如,RV减速器和伺服电机集成在一起,并由“ PointMass”代替。 “ PointMass”的位置是其质心,可以在SolidWorks中获得特定的坐标。设置各个组件的接触面的组合,以在腰部座椅和地面之间添加固定约束。 PR1400焊接机器人的最终边界设置如图3.26所示:PR1400焊接机器人的静态分析与每个组件的有限元分析过程相似。步骤如下:(1)设置每个部件,动臂的材料臂和其他部件为ZL104,其余部件为45钢。 (2)划分网格时,由于整机结构复杂,采用自动划分网格获得964586个单元,1654429个结点,并施加(3)边界条件。整个机器由许多部分组成,这些部分是“键合”接触的,重力加速度是-y方向,腰部座椅固定在地面上,并且(4)进行分析和解决。 PR3.2焊接机器人在额定载荷下的变形总变形云图如图3.27所示,变形为0.73906mm。如图3.28所示,机器人的应力云在肩部关节处可获得16.88 MPa的应力值。 ZL104的屈服强度为220 MPa,45钢的屈服强度为355 MPa。从静态分析的结果可以看出,机器人的整体结构强度非常丰富。 ? PR1400焊接机器人的模态分析每个组件的固有特性对整个结构的动态特性具有决定性的影响。对主要成分进行了模态分析,并获得了每个成分的前六个固有频率。然而,仍然有必要对整个机器进行模态分析以获得整个机器的固有频率。 PR1400焊接机器人是六自由度机器人,可以用六个广义坐标表示。因此,前六个模式可以清楚地描述系统的动态特性。由于姿势在焊接机器人的工作过程中具有复杂的变化,因此所选机器人的危险姿势更具代表性。因此,在对整个机器进行模态分析之前,应将其调整为危险姿势。整机的固有频率和关键部件的前六个固有频率如表3.10所示。为了直观地显示组件之间的模态关系,请根据表中的数据绘制每个组件的模态分布图,如图3.29所示。从图3.30可以看出,尽管各个部分的固有频率值也相对相似。例如,肩部和肘部的第一阶和第二阶的固有频率相似,而动臂的第四阶固有频率类似于肘部的第三阶固有频率。如果相互连接的零件的固有频率相似,则有可能发生共振,但肩部未连接到肘部,并且动臂和肘部的固有频率也不相似。此外,进一步观察后,上述部分的固有频率相似,但是振动模式不同,因此不会发生局部共振。在上一章的ADAMS分析的基础上,本章使用d力和扭矩值是每个组件以及PR1400焊接机器人的主要组件(例如动臂,手臂,肘部和腰部)的有限元分析的边界条件。进行了静力分析和模态分析,得到了每个关键构件的应力,变形云和固有频率。同时以吊杆为例,详细分析了构件在预应力条件下的固有频率变化。本章还研究了现有结构中共振的存在。进行整机的静态和模态分析,以获得整机的固有频率。研究结果表明,现有结构不存在共振问题。 ???