薄壁四点接触球轴承-腕部关节系统接触动力学分析

在机器人实际工况中，针对含有薄壁四点接触球轴承的机器人腕部关节系统的运动稳定性问题，对腕部系统模型进行了简化设计和仿真研究。在考虑薄壁结构的弹性变形和动态接触作用耦合影响的基础上，建立了刚柔耦合工业机器人腕部关节系统模型，分析了不同受载工况和正反转驱动下的变形规律和动态特性。首先，基于多体动力学和Hertz接触理论，设计了包含薄壁四点接触球轴承和中空轴及基座的腕部关节系统刚柔耦合接触动力学仿真模型；然后，考虑薄壁中空轴、基座、轴承套圈和保持架的结构弹性变形、钢球和套圈滚道、保持架的动态接触作用，研究了机器人腕部关节系统两种实际工况对保持架和钢球角速度、保持架和薄壁基座振动位移、钢球与套圈的动态接触力的影响；最后，计算分析了两种工况下腕部关节系统的动态载荷规律和振动响应特性。研究结果表明：在相对较大的径向载荷作用下，保持架和钢球会出现打滑现象，速度呈现周期波动，保持架和基座具有更好的运动稳定性，其薄壁轴承内部载荷降低，主副接触对均承担联合载荷，轴承内部载荷稳定性也更好。该仿真模型及结果可以为薄壁腕部关节系统的动力学分析与设计提供参考。