六自由度工业机器人的模态仿真与实验

基于Solidworks和ANSYS Workbench软件,对六自由度关节型工业机器人典型姿态进行三维建模及有预应力的模态仿真分析,得到了工业机器人前5阶固有特性参数及其相关振动薄弱部位;运用锤击实验对工业机器人进行模态分析实验,测取了其阻尼情况,同时确保了该仿真分析的可靠性。该方法以模态仿真为前提,模态实验为补充,获得了机器人在典型姿态下的相关模态特性,改善了工业机器人模态参数测取繁琐的问题。其仿真与实验的结果为工业机器人的优化设计与性能改进提供了有效的参考依据。     

新型导管搬运机器人的静刚度及动态特性分析

为提高航空导管的加工效率,配合数控弯管机进行直管弯曲加工工作,设计了一种新型三坐标式导管搬运机器人.该机器人在搬运导管的工作过程中,其静刚度与动态特性是影响工作质量与精度的重要因素.针对该三坐标式搬运机器人的特点,利用旋量理论求解出该机器人的雅可比矩阵;利用有限元仿真软件对其进行静刚度分析,找出机器人工作的极限位姿,并对该机器人位姿进行模态仿真分析;结合静刚度映射理论对其进行静刚度辨识试验并求解出其刚度矩阵,进行了模态试验;试验分析结果与仿真结果进行对比,误差均不超过10％,验证了所建立模型的有效性.从而保证了搬运机器人较高的工作质量与连续性.     

一种柔性冗余度机器人振动抑制的复模态法

研究了柔性机器人末端振动的抑制控制问题,方法是将机器人动力学方程进行分解,再将分解得到的柔性振动动力学方程写成状态空间的形式,根据复模态分析的原理对其进行分析,利用柔性冗余度机器人具有的自运动优化能力,提出了一种自运动优化选择的复模态法,该方法通过自运动的优化选择在复模态空间中零化低阶模态的激励力,以实现对机器人末端振动的抑制。针对一个末杆为柔性杆的3维4自由度机器人进行了控制仿真,仿真同时对比使用了其它2种同类方法,仿真结果验证了本方法的有效性,并显示复模态法取得了比其同类方法好很多的末端振动抑制效果。     

塑料风扇工作模态研究分析及应用

基于模态分析理论，对某发动机机体及冷却器组合中的大型塑料风扇进行模态分析。通过某品牌滑环加单项应变片的实验设备对风扇进行工作模态分析，运用有限元仿真软件对风扇进行静态和动态模态分析。对比实验与仿真结果可以看出，在塑料风扇的仿真分析过程中考虑转速的影响后，其分析结果与实验结果有很高的一致性，故在风扇的应用设计时，必须考虑转速对风扇模态的影响。     

带电作业机器人的振动特性分析

带电作业机器人具有多个自由度,采用细长杆式绝缘设计,结构具有一定的柔性特征。为了保证机器人工作时的稳定性和可靠性,需要通过振动特性分析指导结构进行优化。借助有限元仿真软件,利用静态特性分析得到了机器人的整体应力变化并找到了机构薄弱环节,通过模态仿真得到了机器人的固有振动频率。在此基础上利用谐响应分析,将模态分析的频率范围加载到薄弱构件中,进而测定出薄弱构件的关键部位在不同频率下的应力变化情况,为薄弱构件的优化设计提供方向并为机器人的振动抑制控制提供频率范围。     

锥齿轮传动形性测试仪整机结构的动态特性分析

针对锥齿轮传动形性测试仪进行齿轮传动误差、振动噪声测量时,其模态对测量结果产生影响的问题,对试验仪的动态性能进行了分析和测试。首先使用Solid Edge进行了结构建模,使用ANSYS Workbench进行了模态分析,并进行了谐响应分析;然后使用压电传感器和加速度传感器采集了动态响应数据,并利用DASP软件进行了实验模态分析,进行了不同工作状态下的振动数据采集;通过有限元仿真和实验模态得到了仪器的前6阶模态,证明了实验模态分析与软件仿真得到的模态分析结果基本一致;仿真得到了整体结构XYZ 3个方向的位移谐响应曲线;分析了不同工作状态下振动信号,发现了振动信号与仪器模态有明显联系;利用模态分析结果确定了仪器在工作条件下需要避开的共振频率区域,并通过振动实验确定了主动轴与机床连接部分为仪器动态特性的薄弱位置。振动实验分析结果表明:在仪器工作条件下,仪器第1阶固有频率应避开与齿轮转频、啮频相同的区域。     

基于ABAQUS的印刷电路板组件模态研究

对多种集成芯片组成的印刷电路板组件(PCBA)进行了有限元模态和实验模态分析.以有限元分析软件ABAQUS/CAE为平台,经简化建立等质量仿真模型,得到PCBA在不同固定方式下的多阶固有频率和振型.通过对有限元软件仿真与实验模态分析的结果进行比较,可知有限元分析方法和实验结果具有很好的一致性,电路板固定方式和芯片分布的位置对PCBA组件的模态影响较大,有限元模态分析可以为PCBA芯片的分布优化设计和抗振可靠性研究提供理论依据.     

基于ANSYS的六自由度工业机器人有限元分析

针对六自由度工业机器人安全性与可靠性问题,以六自由度自动分拣工业机器人为研究模型,对该模型进行静力学分析,验证产品结构设计的合理性。在Solidworks中建该机器人的三维模型,并将模型导入到Ansys软件中,分析其模态振型和谐响应特性。通过分析实验得到的模态振型图和简谐响应曲线,测出机器人的最大位移共振频率,检验其谐激励下的抗振能力,为其结构优化提供参考。     

RV-40E减速器模态仿真与实验研究

以RV-40E减速器为对象,通过模态仿真与模态实验相结合的方法,对RV减速器进行了自由模态下的动态特性研究。首先,基于Ansys进行RV-40E减速器整机建模与仿真,得到固有频率与振型的仿真结果;然后,对国内和纳博特斯克(Nabtesco)RV-40E减速器的整机实验模态进行对比测试,结果表明,国内RV-40E减速器的1阶模态普遍低于纳博特斯克产品,最大差异为11.1%。同时,将仿真与实验结果进行对比,1阶模态的国内最大差异为-5.8%,纳博特斯克为+5.9%。研究为RV减速器结构优化设计以及模态性能分析提供了有效数据和方法。     

大型数控立车横梁动力学仿真分析与实验研究

为避免大型数控立车车铣时引起横梁振动而影响机床加工精度,对立车横梁动力学特性进行了仿真分析和实验研究。在立车横梁结构特征和模态实验理论的基础上,建立了立车横梁的有限元模型;通过仿真分析与实验研究,得到立车横梁的模态参数,为横梁结构的优化设计提供改进建议;并进行仿真与实验的对比分析,得到了前6阶横梁固有频率仿真与实验结果的误差分别为5.40%、8.76%、4.16%、8.74%。实验研究验证了理论分析,同时提出了模态实验的实验方案,为大型数控立车横梁的设计研究提供了理论依据和参考。     

螺旋内窥镜机器人非线性仿真分析模型研究

实验研究狗小肠肠道壁的生物力学特性、肠液及人体胃液流变特性，建立了内窥镜机器人运行环境非线性数学模型，并将其耦合到螺旋内窥镜机器人运动模型中，得到机器人非线性仿真分析模型。理论及实验比较研究了不同转速下机器人轴向驱动力的变化，结果表明，利用该非线性仿真分析模型获得的理论分析结果与实验结果吻合很好。     

某高射机枪的有限元和实验模态分析

为进一步研究高射机枪的动态特性,特对该机枪自动机进行了实验模态分析,获得了其固有频率、阻尼比和振型。以UG软件为基础进行了有限元模态分析,并与试验的结果进行了对比和验证。通过实验模态和计算模态的对比,验证有限元模型具有较高精度的动态响应特性;为后续的动态设计优化提供理论依据。     

基于逆向工程的凸轮轴模态分析方法

本文以凸轮轴为例介绍了一种基于Geomagic Design X的逆向工程的对零件模态的评估方法,为节约某些零件的开发成本,缩短其开发周期等提供了可行的方案。凸轮轴是内燃机的五大件之一,在内燃机零部件中具有重要地位。由于其功能及使用环境的影响,凸轮轴模态设计不合理时可能导致如异响、异常磨损等现象。本文基于Geomagic Design X对某内燃机凸轮轴进行逆向建模,得到凸轮轴的三维数据模型,利用ANSYS Workbench分析软件,完成了该模型的模态分析计算,得到凸轮轴在自由状态下的固有频率及振型,并将仿真结果与实验结果进行对比,验证了本评估方法的准确性与有效性。     

双半球胶囊机器人倾斜环境爬行性能研究

为了实现食管、胃部和结肠等非结构宽裕环境内的介入诊疗作业,提出一种万向旋转磁场驱动的主被动模态双半球胶囊机器人,机器人在被动模态下可实现肠道内定点悬停姿态调整,在主动模态下可实现肠道内的滚动行走。建立了胶囊机器人在主动模态下的爬行动力学模型,研究了机器人在倾斜环境下的爬行性能,仿真得到了机器人的不同系统参数下的最大爬坡角度,仿真结果为复杂环境下胶囊机器人运动学的研究奠定了基础。     

电子设备PCB组件的动态特性研究

以电子设备中的PCB组件为研究对象,综合运用有限元分析方法（FEA）和实验模态分析方法（EMA）对其动态特性进行了分析。实验模态分析的结果与有限元模态分析结果具有很好的一致性,有限元模型得到了验证。在此基础上,分别对电连接器和芯片对PCB组件的动态特性的影响进行了研究。     

含间隙并联腿步行机器人的固有频率分析

针对步行机器人运行中出现振动与关节异响这一现象,采用动力学方法模拟运动副间隙模型的接触状态,分析了含间隙步行机器人的固有频率,避免了计算模态分析方法在仿真分析时会忽略非线性因素的问题.通过瞬态动力学仿真,计算出含间隙步行机器人的位移响应,再经过傅里叶变换,得到频率响应曲线,曲线峰值对应频率即为含间隙步行机器人的固有频率.仿真结果表明,关节间隙的存在会降低步行机器人的各阶固有频率,但间隙不会影响模态振型,1阶振型均为平台与支腿沿X轴的摇摆振动,2阶振型与1阶振型正交,3阶振型均为平台与支腿沿Z轴的扭转振动.     

某款变速器的振动噪声分析研究

首先针对变速器进行台架状态的模态仿真分析,应用hypermesh软件对变速器壳体进行网格划分及边界条件的设置;然后针对仿真分析的结果为变速器的模态测试分析进行测点的选取,建立模态测试模型并进行模态测试;最后对比仿真分析结果及测试分析数据,验证仿真分析的准确性。在此基础上利用LMS virtual.Lab软件进行变速器的振动分析,与工作模态测试得到的振动数据对比,得到较为理想的分析结果并进行噪声分析,为变速器的NVH设计提供参考,也为后期噪声改善工作提供分析数据。     

基于ANSYS的串联机器人结构分析与优化设计

随着工业4.0与中国制造2025的提出，对工业机器人智能制造提出了更高的要求。目前，工业机器人存在工作效率低、重复定位精度底和稳定性低等问题。为解决这些问题，以自主研发的607型六自由度串联机器人为研究对象，首先，运用SolidWorks对机器人进行三维建模及样机装配；其次，利用ANSYS对机器人处于危险位姿下的结构强度进行有限元静力学与模态分析，仿真结果验证了机器人强度的可靠性；最后，对机器人占重比高及受力较为复杂的大臂进行了结构优化设计，优化后，其质量降低7.7%，位移形变降低10.6%，等效应力降低19.4%，使机器人刚度性能有所提升，同时实现了轻量化的目的。     

滚筒洗衣机机箱有限元及试验模态分析

结合实验模态与有限元理论模态分析,对全自动滚筒洗衣机的机箱进行了动态特性研究.首先,在.Pro/Eingeer中建立机箱的三维实体模型;然后导入ANSYS中进行网格划分,得到其有限元模型;再采用兰索斯迭代法进行模态求解,得到前50阶计算模态参数.另外,用脉冲激励法在实验室对机箱进行模态实验,得到实验模态参数.通过比较理论模态与实验模态参数,表明结果吻合较好.基于对机箱固有特性的分析,对该滚筒洗衣机机箱振动特性的改善提供了一定的参考依据.     

基于模态分析的挖掘机发动机罩结构优化

挖掘机发动机罩通常由薄板件与加强筋通过焊接而成。在发动机和路面的激励作用下,其薄板结构容易产生严重的振动响应,直接导致结构某些薄弱位置的变形、开裂等问题。利用HyperWorks软件建立了某型挖掘机发动机罩有限元模型,对其进行了模态分析,得到了其在自由状态下的前四阶固有频率及振型,并通过模态实验验证了仿真结果的准确性。依据实验与数值模态分析结果,对该发动机罩进行了结构优化。与原结构相比,优化后发动机罩刚度有所提高,典型振型的最大变形量大幅降低,其动态性能得到明显改善。