夹紧机械手的设计与优化

优化设计是工程界较为关注的领域。从夹紧机械手的实际结构出发,利用UG三维建模软件建立机械手三维建模,并以ANSYS Workbench软件作为分析手段对其进行静力学分析,得到机械手的总变形以及工作应力,并在Shape optimization模块中对结构进行改进设计,结果不仅使机械手结构总变形和应力有所降低,且质量比原结构降低了24.4%,证明了该方案设计的合理性,同时也为后续机械手的系统设计提供了借鉴和依据。     

三杆柔性机械手运动学分析及仿真研究

在平面内运动的三杆柔性机械手运动学方程的建立是对其动力学分析和进行准确控制的基础.应用浮动坐标系,矢量法和D-H变换矩阵法建立了机械手的运动学模型,通过机械手各构件关节变量求解出机械手末端执行器的笛卡尔坐标空间位姿.使用Matlab软件对机械手末端运动轨迹和角度变化等进行了仿真实验,证明了柔性机械手弹性变形在空间准确定位中的影响,提出了一些减小误差的方法,为进一步研究柔性机械手较为精确的动力学和控制模型奠定了良好的基础.     

微小型救援机械手的轻量化设计

为了增强微小型救援机械手在狭小空间执行救援任务的能力,提高救援效率,增加机械手的灵活性,节约成本,在深入分析微小型救援机械手的结构特点和工作机理基础上,对微小型救援机械手进行轻量化设计。应用有限元分析软件ANSYS Workbench对关键零件进行了拓扑结构优化,得出了零件的拓扑形状,利用目标驱动优化方法得出了零件的基本尺寸,并用同样的方法对手臂腕部进行轻量化设计,轻量化后手臂总体质量减轻6.71%,总变形减小了24.9%,达到了优化目的。     

物料搬运机械手结构设计试验

传统的人工搬运已不能满足现有的生产规模。通过机械手实现物料搬运已成为一个重要的课题。针对3自由度物料搬运机械手,重点阐述机械手手部、手腕、手臂及立柱的设计,通过对手爪、手腕及立柱进行分析,采用单支点回转型手爪、回转气缸驱动手腕以及升降和回转气缸驱动立柱,可实现将正在加工的产品从一个工位移动到另一个工位。所涉及的机械手可代替人类进行物料搬运,提高工作效率。     

基于特殊夹具机械手的设计和优化

涡轮,叶轮是汽车涡轮增压器关键零部件,其工艺复杂且生产周期较长,应某公司的要求,设计了一套基于ABB工业机器人IRB6640型专用于产品成型的机械手和用于装夹该产品的快速夹具,通过某些结构减小机械手关键部位手爪的动态载荷,尽量让其承受静态载荷,运用有限元分析软件ANSYS对机械手的重要部件手爪进行了受力分析,通过结构优化既减轻了手爪的重量又满足了刚度和强度要求,提高了机械手的工作效率。     

交通锥回收机械手参数优化

针对单自由度齿轮连杆式交通锥回收机械手,在运动学分析的基础上,研究了杆件尺寸、传动比等参数对回收机械手末端执行器速度及轨迹的影响。基于减小所占空间、主臂转角以及水平加速度峰值等优化目标建立了数学模型,利用Matlab软件对主臂转角,主臂、副臂水平夹角及齿轮传动比等参数进行优化。根据优化前后的设计参数,通过ADAMS软件对回收机械手进行了动力学仿真验证,结果表明,优化后回收机械手尺寸减少了10.3%,主臂转角减小了13.6%,水平加速度峰值减小了19.8%。     

注塑机械手臂的静力分析与拓扑优化

用Solid Works对注塑机械手进行建模,通过有限元分析软件ANSYS对机械手最危险工况进行静力分析,得到其位移应力变化特性,并在此基础上对机械手模型进行拓扑优化。在满足刚度和强度的要求下,依据拓扑云图对机械手基座和主臂梁进行结构优化,通过优化设计,减少机械手30%的重量,降低机械手的生产成本。结果表明拓扑优化的机械手静力特性与拓扑前的机械手相比变化很小,符合要求,故这里为机械手的结构优化设计提供一种切实可行的优化方法,提高了工作效率并降低了成本和缩短了产品研发周期。     

Gantry桁架热变形及其对定位误差影响分析

以大型Gantry桁架机械手在不同环境温度下受热变形产生的热变形为研究对象,在论述桁架机械手热变形有限元分析过程的基础上,借助COMSOL有限元分析软件对桁架机械手进行有限元建模和加载计算,以模拟实际生产中环境温度引起的热变形,通过对桁架X,Z轴热变形的综合分析计算得出温升对于桁架机械手定位误差的最终影响。该研究在一定程度上实现了对桁架机械手定位误差的定量计算,为进一步研究其对上下料的影响,采用数控机床误差补偿技术提高上下料精度提供了参考。     

一种新型多工位冲床机械手的研制

根据冲压生产线的工作要求,研制了一种可应用于多工位冲床生产线的机械手,该机械手由主机、平移杆、提升装置、机架和末端执行器所组成,最多可联接8台冲床,通过机械手可实现冲压件在各冲床间的自动取放操作。在对机构方案设计与分析的基础上运用SolidWorks软件建立了该机械手主体结构的三维装配模型,并对机械手主体结构中的横移机构进行了运动特性分析。     

一种机械手底座的结构改进与模态分析

设计了一种机械手结构,并针对其底座结构在长期频繁的使用中产生的磨损比较严重的问题进行了改进。通过增加支承结构,改变了底座和工作台的接触方式,从而有效地提高了其接触强度,增加了其结构刚度,减小了摩擦面积。结合ANSYS Workbench 14.0软件对该支承结构进行模态分析得出,在固有频率为290.13Hz条件下应力和变形最大,应尽量避免在使用过程中承载载荷频率过低。为该结构的进一步调整和使用打下了基础。     

铝锭连铸机接锭机架结构静动态特性分析

应用有限元对接锭机架结构进行静动态特性分析,通过静力分析,获得了接锭机架的变形分布情况、应力最大值和应力集中的区域;通过模态分析,获得了接锭机架自由状态下的固有频率、振型特征分析数据满足接锭机架的设计要求,为接锭机架的结构改进、轻量化设计提供了必要的理论基础.     

可重构的多工位全自动动平衡机建模策略研究

针对多工位全自动动平衡机集气动技术、数控技术、机械手控制技术于一体,具有典型的组合化、系列化的复杂精密机电设备的特点,以高精度、高效、柔性化和低成本为目标,提出了多工位全自动动平衡机整机布局设计及功能结构单元模块划分的策略,建立了可重构的多工位全自动动平衡机机电一体化产品模型。应用上述模型,已成功开发了两工位和六工位全自动动平衡机,大大降低了设计人员的工作量,设计周期较原先缩短了60%。     

基于ANSYSWorkbench的搬运机械手结构优化设计

分别利用Pro／E和ANSYSWorkbench软件对搬运机械手进行三维实体建模与动静态特性分析,并通过形状优化分析设计对比了2种截面结构优化方案,确定使用空心方形截面结构。不仅提高了机械手的低阶固有频率,避免了共振的产生,还提高了机械手的刚度和强度,为结构的改进提供了可靠的参考依据。     

超静定结构的升降主轴受力变形分析

为了提高升降主轴的定位精度,来满足产品的制造精度,以包装机械环形工位中的升降主轴为研究对象,根据环形工位中的升降主轴结构特征,建立超静定梁的力学模型,对升降主轴进行受力和变形分析,确定影响升降主轴变形的主要因素。依照分析结果优化升降主轴结构,降低升降主轴的变形量,从而提高升降主轴的定位精度。应用有限元分析软件ANSYS Workbench对升降主轴进行分析,验证主轴模型的合理性。结果表明:理论计算与仿真分析结果吻合。优化后的升降主轴的变形量由3.218mm降到0.141mm,优化效果明显,能满足实际生产要求。     

新型抓胎机械手结构优化及动作分析

针对目前传统抓胎机械手在取胎过程中易发生胎坯变形不对称和变形量大的问题,对抓胎机械手取胎过程中影响胎坯纵向和横向变形的主要因素进行了研究,提出了定位内撑一体的抓取方法;并结合实际工作要求,从抓胎机械手动力学参数设计角度出发,优化设计出了新型内撑抓胎机械手,利用动力学仿真分析软件ADAMS对新型机械手内撑机构工作位置的运动及动力学特性进行了仿真分析,通过有限元柔性体分析方法,对3种抓胎机械手取胎时轮胎胎坯变形量的大小及分布情况进行了对比、验证。研究结果表明:新型机械手能够实现胎坯定位、内撑取胎的功能,并且对取胎过程中胎坯存在的变形不对称和变形量大的问题均有明显改善。     

U形冰箱门壳钣金成型自动化设备研究

针对传统钣金成型生产效率低、产品质量差的问题,在对U形冰箱门壳的产品成型工艺路线分析基础上,设计了轧辊成型工位、打Z工位和下料机械手工位的机械结构。提出了主要工位的作业动作流程,阐述了电气控制系统的工作原理;采用多组辊轮渐变成型方式,实现了复杂槽型的成型;采用吸盘式气动下料机械手方案,完成了大尺寸钣金件的平稳下料;采用Profibus-DP总线技术和西门子S7-300PLC,设计了生产流水线自动控制原理图,实现了生产设备的自动化生产。研究结果表明:设备生产节拍不大于35 s/套,废品率低于0.1%,产品外观美观,尺寸精度满足使用要求。     

双工位4-PPPS飞机装配对接系统几何参数标定方法

双工位4-PPPS并联机构承载能力强、结构稳定,用于飞机机身舱段的装配过程以提高对接效率减轻劳动强度.然而由于对接系统为大尺寸分布式结构,且具有较大的制造和安装误差,很难保证实际对接精度.为了提高4-PPPS机身对接机构的定位精度,提出了两步精度提升方法:首先提出了一种均值迭代方法标定飞机坐标系的基准点,作为整个对接系统的参考坐标系,提升了测量坐标系和飞机坐标系之间的匹配精度.其次,提出了一种基于空间位姿矩阵微分的运动学标定方法,推导出了系统全误差导数方程,可以对多达42个运动学参数进行同时标定.通过本文方法,飞机舱段对接系统的最大位置误差从2.2 mm减小到0.035 mm,最大指向误差从0.08°减小到0.018°.精度测量和对接试验证明了所提出方法的有效性.     

弧面分度凸轮建模方法及有限元分析研究

为了缩短多头弧面分度建模时间,提高多头弧面分度凸轮结构强度,采用SolidWorks软件建立滚珠型弧面分度凸轮,并对弧面分度凸轮强度进行有限元分析。创建弧面分度凸轮驱动滚珠型换刀机械手运动过程简图,引用数学关系式推导出滚珠运动轨迹方程式。选择改进正弦加速度运动轨迹曲线,采用MATLAB软件进行编程和计算,得出滚珠运动轨迹三维坐标点。将三维坐标点输入到SolidWorks中生成曲线,通过曲线扫描切除凸轮毛坯,最终建立弧面分度凸轮三维模型。采用有限元分析模块对弧面分度凸轮进行强度分析,并与其它建模方法形成对比和分析。结果表明:多头弧面分度凸轮建模时间缩短了50%;在受到相同冲击力的作用下,应力最大值和位移变形最大值分别减小了74. 1%和80. 5%。驱动滚珠运动的弧面分度凸轮,不仅建模时间短,而且承载强度大。     

基于ADAMS某新型电磁对接机构结合过程分析

设计了一种新型电磁对接机构,其具有结构简单、末端速度可控等优点,同时减小两卫星吸附结合瞬间的碰撞力,从而提高对接效率。介绍了电磁对接机构的工作原理,使用CATIA软件进行三维模型的建立,并运用ADAMS仿真软件进行仿真分析,得到其运动规律和动力学曲线。仿真分析结果表明:该机构可以顺利地实现卫星的对接,为以后改进优化和工程设计提供参考。     

采用ADAMS的五自由度抛光机械手仿真分析

用机器人运动学的知识求出机械手的雅可比矩阵,用UG软件对五自由度抛光机械手进行三维实体建模,通过UG和ADAMS接口直接导入到ADAMS软件中,在此基础上进行五自由度抛光机械手的运动仿真分析,得到五自由度抛光机械手手腕关节的位移变化曲线,为机械手设计的改进和完善提供依据。