本文關(guān)鍵詞：3自由度Delta并聯(lián)機器人動靜態(tài)特性分析與優(yōu)化

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【摘要】：目前,應(yīng)用于工業(yè)高速分揀的三自由度Delta并聯(lián)機器人成為并聯(lián)機構(gòu)領(lǐng)域內(nèi)研究的熱點,在前人研究內(nèi)容的基礎(chǔ)上,本文對Delta并聯(lián)機構(gòu)的動靜態(tài)特性做以分析及優(yōu)化。本文簡介了并聯(lián)機器人國內(nèi)外研究進展、各領(lǐng)域應(yīng)用及特點。運動學(xué)分析部分,一方面,通過幾何方法對并聯(lián)機構(gòu)的位置逆解分析,另一方面,通過幾何法和解析法對并聯(lián)機構(gòu)的位置正解的求解。同時,本文采用基于Adam s軟件進行運動學(xué)仿真分析,通過虛擬樣機的分析可較準(zhǔn)確、直觀地得到機構(gòu)的運動位姿及輸入驅(qū)動變化關(guān)系。綜合尺寸誤差、轉(zhuǎn)動間隙誤差、驅(qū)動誤差來對機構(gòu)做誤差分析,對機構(gòu)運動過程的可靠性進行分析。并聯(lián)機構(gòu)執(zhí)行端的定位精度和機構(gòu)控制系統(tǒng)編程的跟蹤精度均受整個機構(gòu)的動、靜態(tài)剛度的影響。整機剛度的提高會節(jié)約機構(gòu)控制部分的造價成本及系統(tǒng)編程要求�？紤]并聯(lián)機構(gòu)剛度的一般方法為綜合機構(gòu)鉸鏈剛度和外載荷因素的影響,本文還通過考慮到各桿件本身重力和各桿件所受約束力影響下的機構(gòu)彈性變形。建立剛度的數(shù)學(xué)模型,利用MATLAB的數(shù)值求解功能,求解得到整機在不同外部負載及位姿變化下的機構(gòu)剛度。同時,在三維建模軟件CATIA中建立Delta并聯(lián)機構(gòu)整機模型,基于大型有限元分析軟件Ansys Workbench 14.0對機構(gòu)進行動靜態(tài)剛度分析,得到分析后的靜剛度結(jié)果與剛度數(shù)學(xué)模型對比分析。基于有限元對整體進行模態(tài)分析,得到整機的各階固有頻率,得到整機動態(tài)剛度特性。采用目前流行的響應(yīng)曲面法對機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,通過優(yōu)化降低機構(gòu)關(guān)鍵部位所受應(yīng)力最大值,提高機構(gòu)整體工作過程的安全性,為機構(gòu)設(shè)計理論依據(jù)及參考。
【關(guān)鍵詞】：Delta并聯(lián)機器人 運動學(xué) 可靠性 靜剛度 有限元 模態(tài)分析 響應(yīng)曲面
【學(xué)位授予單位】：遼寧工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP242;TH112
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 并聯(lián)機器人概述11-15
• 1.2.1 并聯(lián)機器人國內(nèi)外發(fā)展概述11-13
• 1.2.2 并聯(lián)機器人特點13-14
• 1.2.3 并聯(lián)機器人的應(yīng)用14-15
• 1.3 Delta并聯(lián)機器人的應(yīng)用與研究15-17
• 1.4 虛擬樣機技術(shù)的研究與發(fā)展17-18
• 1.5 主要研究內(nèi)容18-20
• 2 Delta并聯(lián)機構(gòu)運動學(xué)及可靠性分析20-35
• 2.1 引言20
• 2.2 Delta并聯(lián)機構(gòu)結(jié)構(gòu)介紹20-21
• 2.3 Delta運動學(xué)分析21-30
• 2.3.1 Delta并聯(lián)機構(gòu)結(jié)構(gòu)的自由度21-22
• 2.3.2 建立機構(gòu)坐標(biāo)系22-23
• 2.3.3 位置逆解分析23-25
• 2.3.4 位置正解分析25-29
• 2.3.5 算例分析29-30
• 2.4 Delta并聯(lián)機器人運動學(xué)仿真30-32
• 2.4.1 虛擬樣機建立30
• 2.4.2 舉例仿真分析30-32
• 2.5 運動可靠性分析32-34
• 2.5.1 并聯(lián)機構(gòu)誤差分析32-33
• 2.5.2 機構(gòu)運動可靠性33-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 3 并聯(lián)機器人靜剛度分析35-44
• 3.0 引言35
• 3.1 靜剛度模型建立35-36
• 3.2 速度與靜力求解36-39
• 3.2.1 Jacobian矩陣36-37
• 3.2.2 鉸接點及構(gòu)件質(zhì)心點速度映射37
• 3.2.3 平衡驅(qū)動力37
• 3.2.4 約束反力37-39
• 3.3 靜剛度分析39-41
• 3.3.1 轉(zhuǎn)換剛度矩陣39
• 3.3.2 考慮約束反力及自身重力下的彈性變形39-40
• 3.3.3 考慮約束反力及自身重力下的剛度分析40-41
• 3.4 剛度評估41-42
• 3.5 舉例分析42-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 4 基于Ansys Workbench 14.0的機構(gòu)有限元分析仿真44-55
• 4.1 引言44-45
• 4.2 Ansys Workbench 14.0軟件分析流程45
• 4.3 有限元靜剛度分析45-51
• 4.3.1 有限元靜力分析基礎(chǔ)46
• 4.3.2 有限元模型的建立46-47
• 4.3.3 有限元靜剛度仿真47-49
• 4.3.4 靜剛度結(jié)果處理及分析49-51
• 4.4 基于有限元的模態(tài)分析51-54
• 4.4.1 模態(tài)分析基礎(chǔ)51-52
• 4.4.2 模態(tài)結(jié)果分析52-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 5 Delta并聯(lián)機構(gòu)響應(yīng)曲面優(yōu)化設(shè)計55-63
• 5.1 引言55
• 5.2 響應(yīng)曲面法理論概述55-57
• 5.2.1 響應(yīng)曲面概念55-56
• 5.2.2 響應(yīng)曲面分析步驟56-57
• 5.3 基于Ansys Workbench 14.0的響應(yīng)曲面優(yōu)化57-62
• 5.3.1 選取優(yōu)化構(gòu)件57-58
• 5.3.2 參數(shù)化設(shè)置58-61
• 5.3.3 優(yōu)化點求解61-62
• 5.3.4 結(jié)果處理62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 6 結(jié)論與展望63-65
• 6.1 結(jié)論63
• 6.2 展望63-65
• 參考文獻65-69
• 作者簡介69-71
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集71

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本文編號：976888