本文關(guān)鍵詞：搬物機(jī)械手及其強度特性分析技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 機(jī)械手 有限元分析 靜態(tài)分析 模態(tài)分析 瞬態(tài)動力學(xué)分析 疲勞壽命計算

【摘要】：隨著物流行業(yè)的快速發(fā)展,對物流效率方面的要求變得越來越高,而在各個物流環(huán)節(jié)中,裝卸搬運是最重要的環(huán)節(jié)之一。要提高物流效率,提高裝卸搬運這一環(huán)節(jié)的效率變得尤其重要,本文探討的搬物機(jī)械手它的作用就是用來裝卸和搬運,提高物流裝卸環(huán)節(jié)的效率,但是跟所有的承載構(gòu)件一樣,搬物機(jī)械手也是處在高強度的交變載荷作用下,因此它也是會發(fā)生疲勞破壞的,所以對于搬物機(jī)械手在設(shè)計上強度、剛度都要滿足設(shè)計要求,而且還應(yīng)滿足疲勞強度設(shè)計要求,以防止疲勞斷裂事故的發(fā)生。搬物機(jī)械手整體結(jié)構(gòu)的強度直接決定整套設(shè)備使用效率和壽命,并且是安全性保障的重要一環(huán),因此,對搬物機(jī)械手進(jìn)行靜態(tài)分析、動態(tài)分析以及疲勞壽命研究是非常有必要的。以前傳統(tǒng)的對結(jié)構(gòu)的力學(xué)研究方法,一般是必須對構(gòu)件進(jìn)行簡化和估算部分參數(shù)的,很顯然這樣做的結(jié)果就會導(dǎo)致計算結(jié)果出現(xiàn)偏差。因此,本文采用有限元分析軟件ABAQUS對搬物機(jī)械手相應(yīng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)和動力學(xué)分析,希望這種方法能夠為以后類似搬物機(jī)械手結(jié)構(gòu)的構(gòu)件提供一些有價值的參考。通過對搬物機(jī)械手靜態(tài)分析,其結(jié)果表明采用拆分部件來分別計算每個構(gòu)件的強度和剛度是一種行之有效的方法,并且其每個部件的分析結(jié)果也是在允許范圍之內(nèi)的。插取機(jī)構(gòu)的靜態(tài)分析表明應(yīng)力最大的位置為插桿的根部,但應(yīng)變最大的位置確是插桿的尖端,但是都是在強度和剛度的允許范圍之內(nèi)。X軸行走梁的靜態(tài)分析表明,雖然行走梁中間為應(yīng)力、位移較大位置,但是也是符合其基本強度和剛度要求的。本文在ABAQUS中利用模態(tài)分析模塊分別對機(jī)械手抓手插取機(jī)構(gòu)以及X軸行走梁進(jìn)行前6階的模態(tài)分析,模態(tài)分析的結(jié)果讓我們看到了插取機(jī)構(gòu)和X軸行走梁在不同類型或者不同方向上的載荷對其所產(chǎn)生的影響作用,其實我們進(jìn)行模態(tài)分析的作用無外乎就是為了避免發(fā)生共振或出現(xiàn)有害振型,同時還可以依據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化結(jié)構(gòu)。本文利用ABAQUS中顯式動力學(xué)分析模塊對該搬物機(jī)械手行走梁進(jìn)行了瞬態(tài)動力學(xué)分析,其分析結(jié)果表明結(jié)構(gòu)的位移、速度、加速度響應(yīng)趨勢和結(jié)構(gòu)所受的起升沖擊載荷的作用方式基本相符,符合搬物機(jī)械手實際工作情況。由于阻尼的作用所造成的能量消耗,隨著時間的推移,整個振動系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為振幅不斷遞減的衰減振動,符合設(shè)計規(guī)范要求。本文采用損傷容限設(shè)計來計算搬物機(jī)械手的疲勞壽命,此方法其實是目前應(yīng)用最為廣泛的一種計算疲勞壽命的方法,因為它不僅可以計算構(gòu)件的疲勞壽命,還可以計算正在使用結(jié)構(gòu)的剩余壽命
【關(guān)鍵詞】：機(jī)械手 有限元分析 靜態(tài)分析 模態(tài)分析 瞬態(tài)動力學(xué)分析 疲勞壽命計算
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP241
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 1 緒論12-19
• 1.1 課題研究背景12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 國內(nèi)外搬物機(jī)械手研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)靜動態(tài)特性研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 課題研究的目的和意義16-17
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容17-19
• 2 搬物機(jī)械手結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析19-36
• 2.1 有限元方法的基本原理19
• 2.2 有限元軟件ABAQUS簡介19-21
• 2.2.1 ABAQUS的優(yōu)勢及功能19-20
• 2.2.2 ABAQUS的產(chǎn)品模塊以及相互關(guān)系20-21
• 2.3 機(jī)械手結(jié)構(gòu)及工作原理21-23
• 2.3.1 抓取系統(tǒng)22
• 2.3.2 裝卸機(jī)器人22-23
• 2.3.3 產(chǎn)品托盤23
• 2.3.4 輸送系統(tǒng)及整體布局23
• 2.4 搬物機(jī)械手有限元模型的建立23-30
• 2.4.1 有限元建模形式23-24
• 2.4.2 實體模型的簡化24-25
• 2.4.3 單元類型的選擇25
• 2.4.4 網(wǎng)格的劃分25-26
• 2.4.5 主要受力部件有限元模型的建立26-30
• 2.5 搬物機(jī)械手結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析30-36
• 2.5.1 結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析理論基礎(chǔ)30-31
• 2.5.2 插取機(jī)構(gòu)的靜態(tài)分析31-34
• 2.5.3 X軸行走梁的靜態(tài)分析34-36
• 3 搬物機(jī)械手模態(tài)分析36-46
• 3.1 模態(tài)分析方法簡介36-37
• 3.2 模態(tài)分析理論基礎(chǔ)37-39
• 3.2.1 模態(tài)分析基本方程37-38
• 3.2.2 模態(tài)提取方法38-39
• 3.3 模態(tài)分析結(jié)果39-46
• 3.3.1 插取機(jī)構(gòu)的模態(tài)分析結(jié)果39-42
• 3.3.2 X軸行走梁的模態(tài)分析結(jié)果42-46
• 4 搬物機(jī)械手瞬態(tài)動力學(xué)分析46-55
• 4.1 瞬態(tài)動力學(xué)分析理論46-49
• 4.1.1 瞬態(tài)動力學(xué)的基本方程46-47
• 4.1.2 瞬態(tài)動力學(xué)的分析方法47-48
• 4.1.3 瞬態(tài)動力學(xué)分析的關(guān)鍵技術(shù)48-49
• 4.2 搬物機(jī)械手起升過程動力響應(yīng)分析49-52
• 4.2.1 貨物離地過程分析49-50
• 4.2.2 起升過程激勵曲線50-51
• 4.2.3 預(yù)張緊階段作用時間t1的確定51-52
• 4.3 瞬態(tài)動力學(xué)結(jié)果分析52-55
• 5 搬物機(jī)械手行走梁的疲勞壽命分析55-65
• 5.1 金屬疲勞破壞的機(jī)理55-57
• 5.1.1 疲勞裂紋的萌生55-56
• 5.1.2 疲勞裂紋的擴(kuò)展56-57
• 5.1.3 疲勞失穩(wěn)斷裂57
• 5.2 疲勞破壞的主要影響因素57-58
• 5.2.1 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)57-58
• 5.2.2 應(yīng)力幅58
• 5.2.3 較大的應(yīng)力集中58
• 5.2.4 加工制作缺陷58
• 5.3 疲勞壽命的分析方法58-61
• 5.3.1 應(yīng)力比法59
• 5.3.2 名義應(yīng)力設(shè)計法59-60
• 5.3.3 損傷容限設(shè)計60-61
• 5.3.4 疲勞可靠性設(shè)計61
• 5.4 行走梁的疲勞壽命計算61-65
• 5.4.1 其他參數(shù)的確定61-62
• 5.4.2 疲勞壽命計算62-63
• 5.4.3 計算結(jié)果分析63-65
• 6 總結(jié)與展望65-67
• 6.1 全文總結(jié)65
• 6.2 展望65-67
• 致謝67-68
• 參考文獻(xiàn)68-69

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