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桁架機(jī)械手的方案研究與設(shè)計(jì)及其仿真分析

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桁架機(jī)械手的方案研究與設(shè)計(jì)及其仿真分析

桁架機(jī)械手的方案研究與設(shè)計(jì)及其仿真分析 摘要:隨著科學(xué)技術(shù)在不斷的向前開(kāi)展,制造業(yè)和數(shù)字控制產(chǎn)業(yè)的開(kāi)展也變得非常重要,傳統(tǒng)的生產(chǎn)中,工件需要人來(lái)進(jìn)行搬運(yùn),而現(xiàn)在生產(chǎn)線和機(jī)床上,出現(xiàn)了機(jī)械手,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的自動(dòng)化搬運(yùn),本文研究分析桁架機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案,對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),同時(shí)利用三維軟件進(jìn)行機(jī)械手的仿真分析。關(guān)鍵詞:設(shè)計(jì)方案;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);軟件仿真分析1設(shè)計(jì)方案桁架機(jī)械手的設(shè)計(jì)中,需要考慮的主要問(wèn)題如下:1機(jī)械手在搬運(yùn)工件的時(shí)候,能搬運(yùn)的距離要設(shè)計(jì)的大一些,確保可以滿足工作要求;2負(fù)載量要大,機(jī)械手可以搬運(yùn)零件的重量要大;3效率要高,機(jī)械手的實(shí)現(xiàn)就是解決人工作中的效率;4機(jī)械手的強(qiáng)度和剛度要好,機(jī)械手的結(jié)構(gòu)中有很多關(guān)節(jié)、立柱、梁等,所以要保證一定的剛度;5經(jīng)濟(jì)性要好。方法桁架機(jī)械手的設(shè)計(jì)方法有兩種,分別如下:1三自由度龍門(mén)式機(jī)械手,如圖1,這種設(shè)計(jì)方案具有行程大、負(fù)載能力強(qiáng)的特點(diǎn),在兩個(gè)平行軸上的剛度和強(qiáng)度都非常好,但是也是有一定的缺點(diǎn),占地面積大、不易放置。2二自由度機(jī)械手,如圖2,二自由度的結(jié)構(gòu)是在兩個(gè)立柱上有一個(gè)橫梁,這種結(jié)構(gòu)與三自由度相比,優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小、同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)行程大,負(fù)載強(qiáng)。2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)桁架機(jī)械手的設(shè)計(jì)采用二自由度機(jī)械手,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面,X軸傳送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),X軸主要是實(shí)現(xiàn)水平直線運(yùn)動(dòng),結(jié)構(gòu)中主要是有齒條、齒輪等,如圖3,該結(jié)構(gòu)中導(dǎo)軌和齒條是通過(guò)內(nèi)六角螺栓緊固在X軸加強(qiáng)版上。末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)方案如圖4,主要的設(shè)計(jì)要求如下:1夾緊力可靠,機(jī)械手主要是抓取零件,所以要求機(jī)械手爪夾緊力要大;2工作效率高,機(jī)械手在桁架上工作時(shí)候,手爪的上下行,張開(kāi)、抓取都需要速度快;3具有反響能力,要求執(zhí)行器在抓取、移動(dòng)的時(shí)候,具有檢測(cè)反響的能力。3軟件仿真分析ADAMS軟件是樣機(jī)仿真分析軟件,軟件主要是有根本模塊、擴(kuò)展模塊、接口模塊等。特點(diǎn)如下:1使用該軟件具有交互式圖形環(huán)境,可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)的參數(shù)建模;2可以進(jìn)行靜力學(xué)和準(zhǔn)靜力學(xué)分析;3求解的非常精準(zhǔn)、快;4可以與CAD和FEA軟件實(shí)現(xiàn)通信。對(duì)于桁架機(jī)械手模型的建立主要是通過(guò)以下幾個(gè)步驟進(jìn)行:1對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化,將桁架機(jī)械手的三局部進(jìn)行模型簡(jiǎn)化,在ADAMS分析中,將裝配體所有部件視為剛體;2運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,通過(guò)設(shè)置重力加速度、材料屬性、約束設(shè)置,完成機(jī)械手的仿真。ADAMS中有移動(dòng)副、轉(zhuǎn)動(dòng)副、螺旋副、固定副4種,最終對(duì)機(jī)械手的約束設(shè)計(jì)如下表。4結(jié)論對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)中,機(jī)械手的出現(xiàn),優(yōu)點(diǎn)為解決生產(chǎn)單位對(duì)人員招聘的難題,可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的機(jī)械化,自動(dòng)化,對(duì)人員得到平安保障,防止在一些危險(xiǎn)系數(shù)較高位置,出現(xiàn)員工工傷的現(xiàn)象,對(duì)零件的生產(chǎn)效率也能得到提升,降低公司企業(yè)的制造本錢(qián),但是我國(guó)的機(jī)械手還在開(kāi)展階段,不能到達(dá)世界先進(jìn)領(lǐng)域,需要設(shè)計(jì)人員不斷的努力,將我國(guó)機(jī)械手行業(yè)向世界高端領(lǐng)域前進(jìn)。參考文獻(xiàn):【1】周正干,李然.點(diǎn)焊機(jī)器人動(dòng)態(tài)性能有限元分析J.北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào),2021.285:566569.【2】張紅.SCARA機(jī)器人小臂結(jié)構(gòu)特性分析D.天津:天津大學(xué),2021.【3】王瑋.步進(jìn)內(nèi)置式深孔加工機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)特性研究D.蘭州:蘭州理工大學(xué),2021.

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