末端执行器切割机构的有限元分析及优化设计

为验证末端执行器切割机构设计的合理性,以减重为目的进行优化设计,根据实际工况,对切割机构进行了有限元分析。以减重为目的,将扇形齿轮更换为密度较小的尼龙件,并对其结构进行了拓扑优化设计。结果显示：优化后比优化前的扇形齿轮质量减小87.6%,切割机构的质量减小50.4%;优化后扇形齿轮的最大应力为27.5 MPa(小于屈服应力),应变为0.013 mm(能满足使用要求);优化设计使切割机构的前4阶固有频率都显著提高,且第一阶固有频率提高了155%,大于振动频率;优化设计的切割机构在正常使用中不会产生共振,优化效果显著。切割机构的有限元分析和优化设计,为苹果采摘机器人的研究提供了理论参考和依据。