基于ANSYS WORKBENCH的带电作业机械臂模态分析及振动控制

带电作业机械臂作为配网带电作业机器人的主要执行机构,其机械性能决定了机器人工作的可靠性。研究利用Pro/Engineer软件建立了机械臂在两种典型极限位姿下的实体模型,并运用ANSYS_WORKBENCH软件分析了在有预载荷的情况下,机械臂在这两种位姿时的结构静力学特性及模态特性。基于模态分析结果,采用动力学前馈补偿的方法,对机械臂的振动进行主动控制,有效抑制了机械臂在工作过程中的振动现象。     

混凝土水力破拆机械臂有限元分析及结构优化

以混凝土水力破拆机械臂为研究目标,运用SOLIDWORKS和ANSYS WORKBENCH对机械臂进行有限元仿真分析,研究机械臂的振动特性,指出结构中薄弱部位,并提出优化方案,比较优化前后应力、形变云图和模态振型图,结果表明:机械臂的整体刚度、强度得到提高,应力、形变明显降低,同时机械臂的一阶固有频率提高明显,有效避免了破拆作业中共振现象的发生,同时模态分析结果为抑制机械臂振动提供了参考依据。     

SCARA机器人大臂结构模态分析与拓扑优化

选择顺应性装配机器手臂(SCARA)在水平面内运动速度快、重复定位精度高。为优化SCARA机器人大臂机械结构性能,减轻大臂重量,采用了模态分析与拓扑优化相结合的方法。首先建立SCARA机器人大臂三维模型,导入到有限元分析软件ANSYS Workbench中作静力学分析和模态分析,得到前6阶固有频率和振型结果;然后,利用拓扑优化方法为大臂去除材料的优化方向提出建议,重新设计大臂的优化结构并计算优化结构的模态参数;最后,对比优化前后模态参数结果,证明优化后的结构在减轻大臂重量的同时提高了大臂的机械性能。     

老人服务机器人机械臂的动力学分析与轻量化设计研究

针对老人服务机器人机械臂的功能要求,提出了一种老人服务机器人的串联型六关节机械臂轻量化的设计方法。建立了机械臂的牛顿-欧拉动力学方程,并利用动力学方程的分析结果,选择了机械臂的直流伺服电机和减速系统等部件。在虚拟样机的基础上对机械臂进行了轻量化设计,包括利用CAD软件设计机械臂机构,利用CAE仿真软件对机械臂进行了静力学和动力学仿真,校验分析结果,选择能够实现机械臂轻量化的机械臂构架的材料,优化构架的结构。     

基于ANSYS WORKBENCH的六自由度工业机器人摆动臂静力学分析与模态分析

工业机器人的刚度和强度直接影响到机器人的精度和寿命,针对六自由度工业机器人摆动臂的静力学特性和结构动力学特性,提出使用Pro/E简化模型,利用ANSYS WORKBENCH有限元分析方法,得到静力学仿真结果和模态分析结果,分析结果对避免应力集中和共振具有一定的指导意义。     

面向3D打印的排爆机械臂栅格优化

文中以排爆机器人机械臂为研究对象,设计了一种面向3D打印的排爆机械臂。通过SolidWorks建立机械臂三维模型,采用ANSYS Workbench对原始大臂进行静力学分析,再根据分析结果对机械臂大臂进行拓扑优化。在满足大臂工作要求的前提下,采用Altair Inspire为拓扑优化大臂分别填充3种不同直径的栅格结构。通过Inspire对优化后的大臂进行静力学分析,与原始大臂相比,优化后的机械臂不仅满足工作要求,且自身质量减小,提升了机械臂的承载能力与末端执行器精度,增强了排爆工作的安全性。采用3D打印技术制造的机械臂,解决了优化大臂模型复杂、加工困难的问题,提高了设计制造的效率。     

一种新型高铁接触网绝缘子冲洗机构优化及模态分析

运用ANSYS Workbench对一种新型绝缘子冲洗机构的伸缩臂进行静力学分析,并利用Design Exploration实现了以伸缩臂重量极小化为目标的截面参数优化。在满足负载要求的前提下,伸缩臂整体质量减少22.1%(17.9kg)。对处于工作状态的伸缩机构进行模态分析,研究优化后机构在该状态下的动态特性,结果表明:优化后机构在该状态下的动态特性良好,优化结果可行。     

沙滩清洁车举升机构性能研究

目前国内外的沙滩清洁车垃圾举升机构多采用自卸式,并使用连杆机构便可以实现举升作业,连杆机构具有多种运动形式,它可以实现往复摆动、连续转动与往复移动之间的相互转换。为了实现举升机构轻量化,对通过模态分析的沙滩清洁车举升臂进行结构优化设计。首先,利用CREO实现了沙滩清洁车的举升机构三维实体建模;然后将其导入到Workbench建立有限元模型进行模态分析;最后运用Optistruct对举升臂进行静力学结构分析。基于以上模态和静力学的分析结果对举升臂做进一步的拓扑优化。优化结果表明改进后的举升臂在保证刚强度的前提下质量由17kg减为13.77kg,减轻了19%,达到轻量化目标。     

SCARA机械臂的仿真振动分析及振动测试

以SCARA机械臂为研究对象,通过建立SCARA机械臂的三维模型,利用ANSYS软件和ADAMS软件对其进行模态分析和动力学分析,得到机械臂的振动特性以及振动最薄弱的部位;再通过实验进一步验证了仿真结果的有效性,SCARA机械臂底座在振动中的变形最大,加速度幅值变化最大;最后针对振动最薄弱部位提出振动被动控制方案,对底座截面尺寸进行优化,使其变形和振幅得到一定改善。该研究为设计更高精度SCARA机械臂和多变工况下SCARA机械臂的动力学设计、减振延寿和性能改进等问题提供更有效的理论与技术支持。     

基于双层可展单元的空间伸展臂设计与分析

空间伸展臂广泛应用于航空航天领域。现有空间伸展臂的可展单元构型设计相对单一,所以提出了一种基于双层可展单元的空间伸展臂,设计制造空间伸展臂实物样机。通过多项式响应面法,建立起双层可展单元的基频代理模型。分析单元基频、折展比与单元基本结构参数之间的关系,得到了单元基频图谱和折展比图谱。通过Simscape进行伸展臂展开运动仿真,得到了伸展臂展开过程的运动特性和驱动特性,并通过伸展臂的地面展开试验进行验证。通过ANSYS进行伸展臂展开后的模态仿真和拉压、弯曲、扭转载荷下的静力学仿真,发现侧面拉索可以有效提升伸展臂的基频和静力学刚度。     

隔膜压缩机曲轴的静力学及动力学分析

曲轴是隔膜压缩机传动机构中最关键的零件,曲轴的使用寿命一定程度上决定了隔膜压缩机的可靠性.为分析曲轴的静力学和动力学特征,采用三维绘图软件Solidworks建立曲轴及曲轴连杆机构的模型,基于APDL和Workbench对曲轴联合仿真分析了曲轴的静力学特性.此外,对曲轴分别进行了自由模态和约束模态分析及对比.最后,对曲...     

柔性空间机械臂的动力学仿真及控制

介绍了柔性机械臂的基本理论及建模方法,利用有限元软件ANSYS创建机械臂的模态中性文件,并导入到多体系统动力学仿真软件ADAMS中,替换掉机械臂的相应刚性结构部分,进行运动学和动力学仿真,对比分析柔性体对机械臂末端执行器运动精度及动力学特性的影响,再进行ADAMS和MATLAB的联合仿真,在simulink中建立反馈控制方案,实现机械臂末端执行器运动轨迹的精确调控,为空间机械臂的优化设计提供参考和依据。     

一种六自由度机械臂的振动特性研究

针对某新型六自由度机械臂末端在工作过程中出现严重抖动的问题,研究了机械臂各运动关节和本体对末端振动特性的影响。构建了机械臂刚柔耦合动力学简化模型,仿真得到了本体在不同工作姿态下的固有频率特性,并结合机械振动测试理论,建立了基于激励+单体+本体+末端振动的路径传递模型;提出了一种机械臂本体固有频率测试和单轴工作模式振动测试相结合的模态试验方法,应用AVANT MI-7008动态频谱分析测试仪,提取了各轴启停时的的振动频率和机械臂本体的一二阶固有频率,获得了机械臂各关节避开共振频率范围。研究结果表明:模态测试获得固有频率和MATLAB仿真结果基本吻合,验证了方案的可行性;为提高机械臂末端定位精度和稳定性提供了一种有效的分析手段。     

柔性欠驱动机械臂动力学耦合分析

为建立柔性3R欠驱动机械臂的动力学方程,采用Euler-Bernoulli梁模型并添加经迭代计算的边界条件,对柔性机械臂进行了动力学耦合与仿真分析。在对柔性机械臂进行模态分析的基础上,将柔性机械臂视为包含边界条件的悬臂梁和简支-自由梁模型,采用假设模态法建立柔性3R欠驱动机械臂的动力学模型。仿真结果证明：添加经迭代计算的边界条件的柔性梁模型能更好地反映自由关节的加速度耦合情况。最后对柔性欠驱动机械臂与刚性欠驱动机械臂进行关节耦合指标分析,结果表明柔性欠驱动机械臂的自由关节包含更复杂的耦合情况,对柔性机械臂弹性振动的控制是对柔性欠驱动机械臂控制的关键。     

液压挖掘机刚柔耦合动力学分析

针对挖掘机主要机械臂应力动态计算困难的问题,综合虚拟样机技术、有限元和动力学理论,采用模态缩减法柔性化动臂和斗杆,建立挖掘机刚柔耦合模型,实现了挖掘机模拟实际工况的动力学分析。求解了挖掘机机械臂动态应力特性及液压缸负载情况,结果表明,静力学分析存在局限性,综合考虑运动状态与负载的动力学分析能更精确计算危险工况时应力分布。动臂最大应力值为107.7MPa,斗杆最大应力值为40 MPa。该研究为类似机构的结构优化、疲劳分析和振动抑制提供参考。     

回转柜药房机械结构设计与分析

以药房自动化需求为基础,设计出了一套半自动药房机械。计算出了轴承的径向刚度,为有限元计算提供参数,并运用COSMOSWorks有限元分析软件对整机进行静力学分析和模态分析。静力学分析识别出了结构的最大应力点和最大变形位置;模态分析计算出了结构的前六阶固有频率和相应的振型,结合外界激励频率对结构动态特性作出了客观评价。在有限元分析结果基础上,对整机结构进行了优化,达到了结构整体受力均匀、重量轻、刚度高的目的,提高了整机的动态特性。     

汽车变速器壳体动态特性分析研究

为了解某型号汽车变速器壳体结构动态特性问题,以该型号汽车变速器壳体为研究对象,采用机械结构有限元分析技术与试验模态分析技术相结合的研究方法,对变速器壳体展开结构模态仿真分析与试验模态分析,提取了该变速器壳体动态参数,仿真与试验结果对比:前6阶模态振型变化趋势具有一定相似程度,与之对应模态频率相对误差均在8%以内,有效地验证了壳体模态仿真分析结果的可靠性,同时,有效地反映了汽车变速器壳体结构动态特性,为进一步汽车变速器壳体结构动态优化奠定基础。     

基于核环境下应急机器人机械臂结构分析与优化设计

为了探究应急机器人在核环境下安装不同工具头作业时机械臂的强度和可靠性,分析设计的合理性,为改进结构、提高性能稳定性及延长寿命提供依据,建立了应急机器人的有限元模型,并选取破碎锤和挖斗两种典型末端工具作业时的两种不利工况,通过ANSYS有限元软件进行静力学仿真分析。结果表明:应力集中主要发生在工具头施力处及油缸与臂铰接处,是可能产生破坏的主要原因。针对动臂进行结构优化设计,使其重量由41.7 kg优化为30.1 kg,减重28.06%;并根据优化结果加工出试验样机,将理论分析用于生产实践上,验证了优化结果的可行性。     

基于有限元的不压井高压并泵管汇分析及优化

本文基于有限元理论对高压并泵管汇进行建模、静力学及模态分析,同时分析液压油压力脉动频率成分。结合分析结果,优化并泵管汇设计。结果表明,通过优化提高了高压并泵管汇的静态和动态特性,减轻了管汇质量,降低了管汇工作时的振动,提高了整套系统的工作可靠性。     

六自由度可移动式装运机器人设计与分析

为解决目前在人工装卸搬运货物过程中存在的工作强度大、工作效率低等问题,研制了一种混联结构的六自由度可移动式装运机器人,采用无线遥控方式对机器人远程控制,通过多功能末端执行器夹持不同类型物品。运用ADAMS软件对腰部调节装置进行运动仿真分析,验证了其结构设计的可行性;运用Ansys Workbench软件对底盘固定架进行模态分析和结构动态性能优化,保障底盘固定架结构的安全性;对运动执行臂进行静力学分析,优化运动执行臂的结构。分析结果为机器人的结构设计和运动控制提供了理论依据。