基于正交试验的工业机器人机械臂的结构优化和轻量化

以ER20-C10六自由度工业机器人的大臂为研究对象,针对其质量轻、强度高、动态特性好的需求现状,在保证大臂现有功能的基础上,采用正交试验设计对大臂的最优结构进行研究,通过多次正交试验,将各个影响因素的取值范围不断缩小,最终确认最优的大臂结构。采用ANSA软件对优化后的大臂进行几何清理和网格划分;采用solidThinking Inspire软件对优化后的大臂进行静力学分析,采用ANSYS Workbench软件对优化后的大臂进行模态分析,最后将分析结果与原模型的分析结果进行对比,发现优化后的大臂在提高强度、刚度和最小安全系数的同时减轻了质量。对大臂进行轻量化研究,大幅度减轻大臂质量的同时,最大应力比结构优化后的大臂更小,为工业机器人机械结构研发提供了参考。     

基于Workbench差速器齿轮的疲劳分析

使用CATIA软件对差速器齿轮进行实体建模,通过Workbench软件的高效率模型导入功能实现了CATIA和Workbench的联合仿真,对差速器齿轮进行动力学分析以及疲劳分析。基于汽车在行驶过程中差速器的2个典型的工况下,建立齿轮接触有限元模型,分别计算齿轮啮合时的应力大小,以接触应力最大值作为计算差速器齿轮的疲劳分析输入值。结果表明,差速器齿轮的疲劳危险位置产生在齿轮齿面接触区域和齿轮齿根处,并且验证了此结果满足齿轮的寿命设计要求。所利用的Workbench快速获取零部件的相关疲劳寿命的方法,可以有效地降低产品的研发周期与成本,具有一定的工程意义。     

选区激光熔化悬垂结构支撑添加研究

选区激光熔化技术(Selective Laser Melting,SLM)是一种增材制造工艺,以粉末床为特征,利用高能激光束分层熔接金属粉末的方式成型三维零件,逐层堆积的工艺特点决定其在制作悬垂结构时需要添加支撑。支撑的添加方法可以分为自动添加和手动添加两种。目前依靠软件自动添加的支撑结构依然存在不足,需要手动配合添加支撑才能保证零件的高效成型。然而手动添加支撑的操作较为繁琐,对操作人员的要求较高,需要开展深入研究,积累工艺经验。本文主要通过对SLM打印悬垂结构过程中出现的变形问题进行分析,总结了手动添加支撑的基本规律,并且通过ANSYS Additive软件分别对手动和自动添加的支撑结构及零件结构成型过程中的变形进行模拟仿真,验证支撑添加规律的正确性。     

工业机器人机械臂的结构优化

以ER20-C10六自由度工业机器人的大臂为研究对象,针对其质量轻、强度高、动态特性好的需求现状,采用solidThingking Inspire软件对大臂进行静力学分析,采用ANSYS Workbench软件对大臂进行模态分析,以确定大臂模型是否合理并为最后的效果验证提供依据。采用solidThingking Inspire软件对大臂进行拓扑优化,采用ANSA软件对优化后的大臂进行几何清理和网格划分;最后对优化后的大臂进行模态分析和静力学分析。通过对比优化前后的分析结果,发现优化后的大臂在提高强度、刚度和最小安全系数的同时实现了轻量化,为工业机器人机械结构的研发提供了参考。