本文關鍵詞：旋轉電弧傳感器的振動分析與結構優(yōu)化

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【摘要】：在焊接過程中,傳感器是焊縫自動跟蹤的關鍵設備,決定著焊縫質量的精度。電弧傳感器是通過焊炬掃描坡口時,弧長變化引起電流或電壓變化來獲得焊縫信息的,具有結構簡單、實時性強、穩(wěn)定性好等特點。在電弧傳感器中,旋轉電弧傳感器具有更高的控制精度和靈敏度,因此,被廣泛地應用在焊接自動化設備上。但旋轉電弧傳感器旋轉部分的偏心塊和導電桿的質心不在旋轉軸上,存在不平衡質量,因此,當旋轉電弧傳感器旋轉時存在離心力,從而引起振動,并且旋轉電弧傳感器本身的固有機械特性也會對其產生振動影響,給焊縫跟蹤和焊接質量帶來較大的影響。為了解決該問題,有必要研究旋轉電弧傳感器的振動特性以及對其結構進行改進。本文主要圍繞旋轉電弧傳感器的虛擬樣機模型的建模,運動學分析、動力學分析、自由振動分析、強迫振動分析、結構優(yōu)化等幾方面展開。首先利用PROE軟件建立旋轉電弧傳感器的三維模型,通過數據接口技術將PROE中的模型導入到ADAMS軟件中,添加材料屬性,運動副和驅動,完成多剛體模型的運動學仿真分析,并驗證了模型建立的正確性;同時對焊炬連接組件進行簡化,并導入ANSYS軟件中,創(chuàng)建焊炬連接組件有限元模型,并生成模態(tài)中性文件,將模態(tài)中性文件導入到ADAMS中替換原先的剛性構件,建立剛柔耦合模型,為振動分析提供了模型基礎。然后通過對軸承的受力仿真分析,計算出不平衡慣性力的大小和位置,為振動分析時添加激勵提供了依據;利用ADAMS/Vibration模塊對剛柔耦合模型進行自由振動分析及強迫振動分析,得到系統的各階固有頻率,模態(tài)主振型,以及頻率響應曲線,為旋轉電弧傳感器的結構改進提供了理論依據。最后對旋轉電弧傳感器的動平衡計算方法進行了闡述,計算出了不平衡力的大小和位置,從而確定了平衡塊的安裝位置;同時利用ADAMS的參數化設計對平衡塊的尺寸參數進行了優(yōu)化設計,達到了振動減小的目的。
【關鍵詞】：旋轉電弧傳感器 剛柔耦合模型 振動分析 結構優(yōu)化
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG43;TP212
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題研究的背景與意義9-10
• 1.2 旋轉電弧傳感器的國內外研究狀況10-13
• 1.3 虛擬樣機技術及ADAMS介紹13-15
• 1.3.1 虛擬樣機技術13-14
• 1.3.2 ADAMS的介紹14-15
• 1.4 課題的主要研究內容15-16
• 1.5 本章小結16-17
• 第2章 仿真模型的創(chuàng)建及仿真分析17-35
• 2.1 旋轉電弧傳感器的結構及三維模型17-20
• 2.1.1 旋轉電弧傳感器的結構方案17-18
• 2.1.2 旋轉半徑的實現18-19
• 2.1.3 旋轉電弧傳感器三維建模19-20
• 2.2 旋轉電弧傳感器多剛體模型的建立20-25
• 2.2.1 PROE與ADAMS之的數據接.技術20-21
• 2.2.2 模型的簡化21-22
• 2.2.3 模型的導入及屬性的修改22-23
• 2.2.4 添加約束及驅動23
• 2.2.5 模型驗證23-24
• 2.2.6 虛擬樣機仿真24-25
• 2.3 旋轉電弧傳感器剛柔耦合模型的建立及仿真25-33
• 2.3.1 剛柔耦合建模的基本理論25-26
• 2.3.2 柔性部件的創(chuàng)建26-29
• 2.3.3 模態(tài)中心文件的導入29-30
• 2.3.4 模態(tài)中性文件的驗證30-32
• 2.3.5 剛柔耦合模型的仿真分析32-33
• 2.4 本章小結33-35
• 第3章 剛柔耦合模型振動分析35-49
• 3.1 ADAMS/Vibration模塊介紹35-36
• 3.2 振動模型的建立36-42
• 3.2.1 軸承受力仿真分析37-38
• 3.2.2 添加振動激勵38-42
• 3.3 自由振動分析42-45
• 3.3.1 模態(tài)固有頻率和振型42-44
• 3.3.2 模態(tài)參與因子分析44-45
• 3.4 強迫振動分析45-47
• 3.4.1 強迫振動仿真結果45-46
• 3.4.2 傳遞函數曲線46-47
• 3.5 本章小結47-49
• 第4章 旋轉電弧傳感器的結構優(yōu)化49-66
• 4.1 ADAMS參數化模型和優(yōu)化分析的概念49-51
• 4.1.1 ADAMS參數模型50
• 4.1.2 ADAMS優(yōu)化設計概念50-51
• 4.2 動平衡校正51-55
• 4.2.1 剛性回轉體的動平衡計算51-53
• 4.2.2 旋轉電弧傳感器的動平衡計算53-55
• 4.3 平衡塊的優(yōu)化55-65
• 4.3.1 建立優(yōu)化仿真模型55-56
• 4.3.2 定義設計變量56-57
• 4.3.3 定義目標函數57-58
• 4.3.4 設計研究58-59
• 4.3.5 優(yōu)化結果分析59-62
• 4.3.6 優(yōu)化前后剛柔耦合模型運動學仿真對比62-64
• 4.3.7 優(yōu)化前后的頻率響應分析對比64-65
• 4.4 本章小結65-66
• 第5章 結論與展望66-68
• 5.1 結論66
• 5.2 展望66-68
• 致謝68-69
• 參考文獻69-72
• 攻讀學位期間的研究成果72

【參考文獻】

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本文編號：610881