隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,人們對(duì)生產(chǎn)和生活水平自動(dòng)化的要求顯著提高,吸盤類機(jī)器人及大功率吸附設(shè)備作為自動(dòng)吸附裝備的主要部件,在科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)、海底資源探測與開發(fā)等領(lǐng)域的應(yīng)用日益普遍。在新的環(huán)境下,吸盤作為工業(yè)生產(chǎn)和日常生活必備品,其發(fā)展必將迎來前所未有的機(jī)遇。為滿足吸附設(shè)備對(duì)較高吸附強(qiáng)度及日益廣闊作業(yè)環(huán)境的需求,設(shè)計(jì)出吸附能力強(qiáng)、作業(yè)范圍廣的新型吸盤已成為當(dāng)今吸盤工業(yè)發(fā)展的主要方向。吸盤行業(yè)在滿足社會(huì)對(duì)高新吸盤需求的同時(shí),必將創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)效益。然而現(xiàn)用的單個(gè)吸盤的吸附性能與作業(yè)范圍很有限,針對(duì)真空吸盤的研究也多集中在吸盤材料、結(jié)構(gòu)及與其配套的真空發(fā)生裝置方面。通過對(duì)具有較高吸附性能的生物吸盤進(jìn)行研究,并將生物吸盤的形態(tài)特點(diǎn)應(yīng)用于現(xiàn)有吸盤設(shè)計(jì)中的思路,為新型高吸附性吸盤的研究指引了新的方向,具有十分重要的意義。仿生學(xué)作為一門新興的模仿生物高超本領(lǐng)的學(xué)科,在形態(tài)仿生和結(jié)構(gòu)仿生方面的研究最為普遍和成熟。本實(shí)驗(yàn)室根據(jù)多種生物體表面存在的非光滑形態(tài),建立了系統(tǒng)全面的仿生非光滑理論,以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的仿生鉆頭、仿生發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、仿生泥漿泵活塞、仿生針頭等均表現(xiàn)出較好的工作性能。本文根據(jù)工業(yè)常用吸盤的形態(tài)特點(diǎn),選擇章魚吸盤作為生物原型,對(duì)其高吸附性能進(jìn)行研究。應(yīng)用體視顯微鏡、掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡等設(shè)備對(duì)章魚吸盤的生物學(xué)及運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行觀察,得出章魚吸盤的吸附機(jī)理及吸盤表面的非光滑形態(tài)對(duì)吸附性能的作用。本文根據(jù)仿生學(xué)原理,將章魚吸盤表面存在的一字形、人字形、圓環(huán)形形態(tài)應(yīng)用于生活及工業(yè)吸盤形態(tài)的設(shè)計(jì)中,并對(duì)吸盤非光滑形態(tài)的排布方案進(jìn)行設(shè)計(jì),得到仿生一字形5凹槽、10凹槽、20凹槽,仿生人字形5凹槽、10凹槽、20凹槽,仿生圓環(huán)形2凹槽、3凹槽、4凹槽九種仿生形態(tài)吸盤。應(yīng)用ANSYSWorkbench有限元軟件對(duì)標(biāo)準(zhǔn)吸盤與仿生吸盤的吸附過程進(jìn)行模擬,通過對(duì)吸盤底面應(yīng)力及邊緣部位位移變形量的分析,得知章魚吸盤表面分布的非光滑形態(tài)有利于吸盤邊緣部位形成較好的密封效果且利于吸盤產(chǎn)生較大的密封面積。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)吸盤及仿生吸盤三維模型,應(yīng)用逆向工程計(jì)算方法,設(shè)計(jì)出與各種形態(tài)吸盤完全配套的吸盤模具模型。應(yīng)用3D打印技術(shù),用PLA材料打印出吸盤模具實(shí)物模型。基于打印完成的吸盤模具,按照經(jīng)多組試驗(yàn)得到的吸盤材料最佳配比方案,進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)吸盤及仿生吸盤的實(shí)物澆注。在透明硅膠、固化劑(硫化物)、硅油以質(zhì)量比20:1:3配比時(shí),吸盤澆注實(shí)驗(yàn)效果及得到的吸盤實(shí)物性能最佳。分別在干燥條件和濕潤條件下對(duì)加工的實(shí)物吸盤進(jìn)行吸附性能測試,對(duì)比分析標(biāo)準(zhǔn)吸盤與仿生吸盤的吸附性能,研究仿生吸盤表面存在的非光滑形態(tài)對(duì)吸盤吸附能力的影響。結(jié)合有限元模擬結(jié)果,找出吸附效果最佳的仿生吸盤形態(tài),研究其密封及吸附機(jī)理,為非光滑形態(tài)對(duì)吸盤吸附性能影響的研究提供一定理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：Q811

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王雄;白秀琴;袁成清;;基于仿生的非光滑表面防污減阻技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析[J];船舶工程;2015年06期

2 周兵;黃毅;楊光友;;基于Workbench的電池打包機(jī)定位機(jī)構(gòu)分析及優(yōu)化[J];制造業(yè)自動(dòng)化;2015年04期

3 呼詠;張永勝;張志輝;韓志武;任露泉;;仿生齒輪抗接觸疲勞性能的試驗(yàn)研究[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2015年03期

4 郭志攀;夏立群;汪洋;;影響航空液壓密封的幾個(gè)因素[J];機(jī)床與液壓;2014年20期

本文編號(hào)：1974422