發(fā)布時間：2017-10-11 01:09

  本文關鍵詞：汽車發(fā)動機缸蓋清洗上料機械手動靜態(tài)分析及結構優(yōu)化

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【摘要】：隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高,柔性生產(chǎn)線應用越來越廣。機械手在鑄造線以及其它工業(yè)領域的應用逐漸增多,機械手的應用,不僅提高了工作效率,減少了人工,節(jié)省了成本,同時也提高了工作中的定位精度和使用可靠性。本文是以濟南圣元機械工程有限公司研發(fā)的汽車發(fā)動機缸蓋清洗上料機械手為研究對象,綜合應用理論研究、虛擬樣機技術、以及有限元分析技術,研究機械手的靜態(tài)、動態(tài)等各項性能,以提高設備工作穩(wěn)定性為目標,對機械手進行結構的優(yōu)化。本文主要作了如下方面的工作:(1)通過Solidworks軟件建立起汽車發(fā)動機缸蓋清洗上料機械手各部件及整機的三維模型,對各部件的組成及功能進行了分析,確定了機械手的動作運動方式,求解計算了X向運動、Z向運動機構的速度、加速度值。(2)以動力學分析軟件ADAMS為工具,建立了機械手的虛擬樣機模型,根據(jù)實際運動特點,對X向運動、Z向運動機構進行仿真分析,輸出了速度、加速度曲線,驗證了計算的準確性。對X向運動、Z向運動機構齒輪齒條嚙合力、轉矩進行了仿真分析,分析發(fā)現(xiàn),齒輪齒條嚙合產(chǎn)生較大沖擊振動,使設備運動的穩(wěn)定性變差,為靜態(tài)、動態(tài)分析做準備。(3)運用有限元軟件ANSYS Workbench建立了機械手各部件及整機的有限元模型,對關鍵部件及整機進行了靜力分析,找出薄弱環(huán)節(jié)。并對整機在兩種工況條件下進行滿載荷靜力分析,找到了結構不穩(wěn)定姿態(tài),結構在該姿態(tài)下,對機械手關鍵結構及整機進行了模態(tài)分析,通過振型結果分析,找出機械手剛度差的部件,為后續(xù)的結構優(yōu)化指明了方向。(4)對立柱、橫梁及其機械手的整機進行了結構優(yōu)化設計,基于ANSYS Workbench中的Design Exploration來實現(xiàn)產(chǎn)品的結構優(yōu)化,運用試驗設計優(yōu)化技術,對立柱參數(shù)化建模,并進行優(yōu)化分析。對立柱、橫梁和機械手整機優(yōu)化前后靜態(tài)性能和動態(tài)性能相比較,雖機械手整機的質量較改進前略有增加,但立柱、橫梁以及機械手整機的靜動態(tài)性能有了顯著提高,表明優(yōu)化取得了良好的結果。本文對機械手靜動態(tài)性能的分析與結構優(yōu)化改進,可為實際工程設計提供有效參考,具有一定的理論和工程實踐意義。
【關鍵詞】：上料機械手 虛擬樣機 有限元分析 優(yōu)化設計
【學位授予單位】：濟南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U468.23;TP241
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 選題的背景和意義11-12
• 1.1.1 選題的背景11-12
• 1.1.2 選題的目的和意義12
• 1.2 機械手研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 有限元機械結構分析13
• 1.2.2 有限元結構動力學分析13-14
• 1.3 論文研究的主要內容14-17
• 第二章 上料機械手各組成結構功能分析及三維模型建立17-23
• 2.1 發(fā)動機缸蓋鑄造生產(chǎn)線的組成及上料機械手工作周期17-18
• 2.1.1 發(fā)動機缸蓋鑄造生產(chǎn)線的組成17
• 2.1.2 上料機械手工作周期17-18
• 2.2 上料機械手各組成機構及功能分析18-20
• 2.2.1 上料機械手的各組成機構18-19
• 2.2.2 機械手各機構的功能分析19-20
• 2.2.3 X、Z向運動機構速度、加速度計算20
• 2.3 上料機械手三維模型的建立20-22
• 2.4 本章小結22-23
• 第三章 基于虛擬樣機的上料機械手動力學仿真23-31
• 3.1 引言23
• 3.2 ADAMS軟件介紹23
• 3.3 機械手虛擬樣機的建立23-25
• 3.4 機械手動力學仿真分析25-27
• 3.4.1 機械手X向運動機構、Z向運動機構運動的仿真分析26-27
• 3.5 機械手上齒輪齒條嚙合力、轉矩的仿真分析27-30
• 3.6 本章小結30-31
• 第四章 基于ANSYS的上料機械手有限元動靜態(tài)分析31-49
• 4.1 引言31
• 4.2 有限元基本理論及軟件ANSYS Workbench介紹31-32
• 4.2.1 有限元基本理論31
• 4.2.2 軟件ANSYS Workbench介紹31-32
• 4.3 上料機械手有限元模型的簡化與建立32-35
• 4.3.1 結構材料屬性設定32
• 4.3.2 機械手關鍵部件及整機網(wǎng)格劃分32-35
• 4.4 上料機械手關鍵部件及整機的靜態(tài)分析35-36
• 4.4.1 機械手的靜態(tài)分析思路35
• 4.4.2 壓力及慣性力的計算35-36
• 4.5 關鍵結構的靜力分析36-40
• 4.5.1 清洗上件桿的靜力分析36
• 4.5.2 橫梁靜力分析36-37
• 4.5.3 立柱靜力分析37-38
• 4.5.4 機械手整機靜力分析38-40
• 4.6 上料機械手關鍵部件及整機的模態(tài)分析40-42
• 4.6.1 模態(tài)分析思想40-41
• 4.6.2 電機激振頻率的計算41-42
• 4.7 機械手關鍵部件的模態(tài)分析42-48
• 4.7.1 清洗上件桿模態(tài)分析42-43
• 4.7.2 橫梁模態(tài)分析43-45
• 4.7.3 立柱模態(tài)分析45-46
• 4.7.4 機械手整機模態(tài)分析46-48
• 4.8 本章小結48-49
• 第五章 上料機械手關鍵結構的優(yōu)化分析49-57
• 5.1 引言49
• 5.2 機械手立柱結構優(yōu)化分析49-52
• 5.3 橫梁結構優(yōu)化分析52-54
• 5.4 機械手整機模態(tài)優(yōu)化分析54-56
• 5.5 本章小結56-57
• 第六章 結論與展望57-59
• 6.1 結論57
• 6.2 展望57-59
• 參考文獻59-63
• 致謝63-65
• 附錄65

【參考文獻】

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本文編號：1009627