【摘要】：行星齒輪減速器憑借其結構緊湊、效率高、承載能力強等優(yōu)點被廣泛應用于各個工業(yè)領域。左支承座作為減速器外殼的一部分,需要經歷多道工序加工。由于工件尺寸大、加工時間長,工件上下料需要占用天車,加工過程中需要工人長時間駐守。為了降低生產成本,提高勞動效率,制造廠家對應用專用運料機械臂具有迫切需求。首先,為了提高運料機械臂的動態(tài)性能,對其原有結構進行了優(yōu)化設計。利用拉格朗日方程建立了機械臂的運動微分方程,明確了影響固有頻率的主要因素。以機械臂伸縮臂的尺寸作為優(yōu)化變量,在ANSYS Workbench中完成了尺寸優(yōu)化計算。并用ANSYS軟件對優(yōu)化后的運料機械臂進行了仿真分析,驗證了結構優(yōu)化的有效性。然后,設計了基于PLC的運料機械臂控制系統(tǒng)和基于Kingview的上位機監(jiān)控系統(tǒng)。通過對控制系統(tǒng)的功能需求進行分析,搭建了控制系統(tǒng)硬件部分。設計了系統(tǒng)供電電路、PLC接線電路和伺服電機驅動器接線電路。分析了機械臂的工作流程,制作了程序框圖,并編寫了PLC控制程序,對關鍵程序的原理進行了闡述。另外,利用Kingview設計了運料機械臂的監(jiān)控系統(tǒng),包含信息記錄、監(jiān)控面板和動態(tài)監(jiān)控三大功能,可以實現(xiàn)信息的錄入查詢、機械臂及其關聯(lián)設備的操作和狀態(tài)監(jiān)視以及整個運料系統(tǒng)的圖形監(jiān)控。最后,研制了運料機械臂的小型樣機,模擬機械臂的實際工作環(huán)境進行布置,并利用樣機完成了運料實驗,驗證了控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的可行性和可靠性。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH132.46
【圖文】：

一體化集成控制技術、理論之間的相互綜合[2]。近年來國家經動化進程的推進，中央政府相繼出臺的“十二五”發(fā)展規(guī)劃、顯示了對機械臂技術的重視，國外機械臂企業(yè)也很看好中國投資近 100 億日元在江蘇蘇州建廠[3]，德國 KUKA 公司接受了將積極拓展中國市場，再加上我國在 2016 年每萬名工人擁有的，低于全球水平的 74 臺，更遠低于歐、美、日等發(fā)達國家的巨大，可以預見國內的機械臂技術將會迎來一波發(fā)展高潮。因運料機械臂技術的研究，正是迎合時代背景具有實際意義的課齒輪減速器被廣泛用于各種工業(yè)運輸領域，它的最大特點是可的條件下實現(xiàn)大功率傳動[5]。行星齒輪減速器的制造精度要求為減速器外殼的一部分，所有表面都要求進行車削加工，工序工時間長，而且工件的尺寸、質量大，導致上下料需要占用天在工廠的數(shù)控部人員緊張，而采用立式車床加工大端面時又需致工人無法離開，可以說目前的生產方式大大的拖慢了車間的支承座的實物如圖 1-1 所示。

方向直線運動，具有工作節(jié)拍短、定位精度高且定位控制容易的優(yōu)點，不過空間利用率低，靈活性差。圓柱坐標型機器人的構型如圖 1-2 b）所示，這種機器人擁有能夠旋轉的基座，手臂部分則能夠完成升降和伸縮的動作，它的優(yōu)點是結構簡單，空間利用率高，不過定位精度隨工作空間擴大而降低的缺點限制了它的使用場合。SCARA 型機器人的構型如圖 1-2 c）所示，這種機械臂在 x、y方向具備順應性，在 z方向具備剛性，避障能力略差不過適合用來完成裝配工作。球坐標型機器人的構型如圖 1-2 d）所示，這種機器人能在水平面內轉動和垂直面內擺動，并且手臂能進行伸縮。關節(jié)型機器人的構型如圖 1-2 e）所示，這種機器人空間利用率高，動作靈活，不過控制方式較復雜。a）直角坐標型機器人 b）圓柱坐標型機器人

名稱 特點寸優(yōu)化 對機構的尺寸進行優(yōu)化，不改變結構形狀狀優(yōu)化 對機構中的幾何形狀進行優(yōu)化撲優(yōu)化 對機構的拓撲結構或者部件材料進行優(yōu)化結構優(yōu)化計算時，最常用的算法是啟發(fā)式算法，包括粒子群算經網絡法。其中遺傳算法是基于自然選擇和遺傳進化思想的自法[20]，用于結構優(yōu)化時還存在許多改進版本，如非支配精英排-II)、多目標遺傳算法(MOGA)等。趙欣翔[21]在考慮關節(jié)柔性的由度澆注機器人的動力學模型，將振動性能、靜剛度性能和速標函數(shù)用 NSGA-II 完成了優(yōu)化模型求解。Ghiorghe[22]以輕量據為設計變量，用遞歸有限元分析確定了 3R 機器人的最優(yōu)設用遺傳算法對三軸機器人的腕關節(jié)進行了結構優(yōu)化，在滿足許輕了腕關節(jié)的重量。ANSYS Workbench 具備相當成熟的結構SYS Workbench 進行尺寸優(yōu)化的流程如圖 1-3 所示。

【參考文獻】

相關期刊論文 前4條

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相關碩士學位論文 前5條

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本文編號：2805059