四自由度SCARA機器人運動仿真分析【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 四自由度 器人運動仿真分析 摘 要 隨著生產力水平和科學技術的日益進步，機器人在工業(yè)生產中的應用越 來越廣泛。機器人仿真是機器人研究的一項很重要的內容，它涉及機構學、 運動學、零件建模、仿真和運動控制，是一項綜合性的有實用價值的研究課 題。本課題以四自由度 器人為研究對象，基于 件對其進行 了運動空間、工作軌跡、運動速度及加速度、轉動力矩等方面的進行研究。 本課題建立了四自由度 器人整體的模型，并建立了末端機械手 的運動學方程 ，理論分析了其末端機械手的位姿和速度、加速度。從理論對 機器人的運動學規(guī)律進行研究。利用 機器人做了運動學和動力學仿 真，得到了機器人末端機械手的速度、加速度、位移和力矩參數。 仿真分析結果可以為四自由度 器人設計起到支持作用。機器人 仿真分析的應用對于提高工業(yè)產品的品質，降低產品開發(fā)和生產成本具有很 大的作用。 關鍵詞 ： 四自由度 器人；運動學分析；動力學分析；仿真； I 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 四自由度 器人運動仿真分析 pr in a a of of a of a up to of pr a r 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 四自由度 器人運動仿真分析 目 錄 第一章 緒 論 . 題背景 . 1 究意義 . 2 械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術發(fā)展概況 . 2 械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術概論 . 2 械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術國內外應用現狀 . 3 在機械系統(tǒng)分析中的應用現狀和研究現狀 . 4 題主要研究的內容 . 5 第 二章 四自由度 器人的基本結構及建模 . 自由度 器人基本規(guī)格 . 7 維建模軟件的基本介紹 . 8 于 四自由度 器人的建模及裝配 . 11 自由度 器人的建模 概括 . 11 自由度 器人的建模過程 . 12 于 四自由度 器人裝配 . 17 章小結 . 19 第三章 四自由度 器人的數學模型及分析 . 0 自由度 器人的 述 . 20 自由度 器人位姿方程的正解 . 21 自由度 器人位姿方程的逆解 . 22 自由度 器人速度加速度的求解 . 23 于 速度分析 . 24 章小結 . 26 第四章 四自由度 器人動態(tài)仿真分析 . 7 械系統(tǒng)動態(tài)仿真分析軟件介紹 . 27 自由度 器人的運動學模擬及仿真 . 29 器人的 型 . 29 于 機器人運動學仿真 . . 37 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 四自由度 器人運動仿真分析 于 機器人的動力學模擬及仿真 . 46 章小結 . 51 第五章 結論與展 望 . 2 論 . 52 術經濟分析報告 . 54 術可行性分析 . 54 濟優(yōu)越性分析 . 54 一步研究展望 . 54 參考文獻 . 6 致 謝 . 8 聲 明 . 9 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 四自由度 器人運動仿真 分析 第一章 緒 論 題背景 隨著生產力水平和科學技術的日益進步，在機器人的研究中 ,建模仿真、 運動學計算、動力學計算、優(yōu)化設計等幾個方面的工作非常重要同時工作量 又都很大 ,常見的工作方式是采用不同的軟件分別處理 ,當參數有變動時上述 幾項工作的改動量很大 ,非常不靈活 ,利用 一優(yōu)秀軟件可將這幾項工 作有機地結合在一起 ,從而大大提高工作效率。因此，這是一項綜合性的有實 用價值的研究課題 。 機械系統(tǒng)動力學仿真分析技術是當前設計制造領域的一門新興技術 ,該 技術在計算機上通過 技術將產品信息集成到計算機提供的 可視化虛擬環(huán)境 ,在實際產品制造之前實現產品的仿真、分析與優(yōu)化過程。 機器人仿真是機器人研究中的重要環(huán)節(jié) ,可應用于機器人運動學、動力學分 析 ,軌跡和路徑規(guī)劃 ,機器人與工作環(huán)境的相互作用 ,離線編程等方面。隨 著目前虛擬制造及數字化制造等先進制造技術的發(fā)展 ,機器人仿真也成為圍 繞產品生命周期的整個數字化設計、驗證及制造環(huán)境的重要組成部分。研究 與開發(fā)機器人虛擬樣機系統(tǒng) ,可以在虛擬環(huán)境中完成以上方面的研究工作 , 為 機器人研究及先進制造技術的發(fā)展提供新的手段。 機械系統(tǒng)動力學仿真分析軟件 初由美國公司 公司開發(fā) , 是 目前最著名的虛擬樣機分析軟件。 以多體系統(tǒng)動力學理論為基礎開發(fā) 出的大型機械系統(tǒng)仿真分析軟件 , 使用交互式的圖形環(huán)境和零件庫、約束庫、 力庫等 , 能夠創(chuàng)建完全參數化的機械系統(tǒng)動力學模型 ，并能對虛擬機械系統(tǒng) 進行靜力學、運動學和動力學分析 。 本研究從機器人運動學和動力學參數設計角度出發(fā) ,利用動力學仿真軟 件 立了一套完整的設計過程的方法 ,在進行 運動學和動力學仿真過 程中 ,采用無路徑的搜索方法 ,在全部的機器人工作空間內進行搜索 ,最終求 取機器人關節(jié)的力矩極限值。與以往的簡化設計方法相比 ,提高了機器人系 統(tǒng)的設計精度 ,很好地解決了機器人本體設計中參數無法精確確定的難題 , 因此對于快速、準確地開發(fā)機器人本體、提高機器人性能具有重要意義。 1 1 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 四自由度 器人運動仿真分析 本研究主要利用 通用建模功能 ,結合關節(jié)型機器人的特點 ,將動 力學分析中的參數選擇、求解、運動空間、工作軌跡、運動速度及加速度、 轉動力 矩等作為仿真目標 ,做出運動仿真分析。 究意義 本研究針對四自由度 器人在實際空間中運動軌跡、運動的速度、 力和力矩以及可達空間等問題 ,利用 件對其進行動態(tài)仿真分析 ,模擬 了四自由度 器人在實際空間中運動位置變化的全過程 ,仿真出四自由 度 器人在運動中的動力學和運動學的運動狀態(tài)。實現了縮短設計周 期、降低設計成本、預先評估設計等作用和功效。實際操作中 ,為防止生產出 的物理樣機無法達到預期的要求提供了有力依據 ,對機器人的結構設計以及 機器 人力學的研究具有一定指導意義。 機器人運動學主要是把機器人相對于固定參考坐標系的運動作為時間的 函數進行分析研究 ,而不考慮引起這些運動的力和力矩。機器人的運動學分析 的是機器人末端操作器的位姿分析、速度分析和加速度分析。在機器人控制 中運動學分析占有非常重要的地位。在位姿分析的基礎之上 ,運用機械系統(tǒng)動 力學仿真分析軟件 虛擬機械系統(tǒng)進行運動學分析 ,分別以時間和速 度為變量進行仿真 ,得出了位移、速度和加速度的曲線。 本次研究四自由度 器人將利用 件對其進行動態(tài)分析， 而且能為機器人的實體開發(fā)提供可靠的數據，降低了開發(fā)的成本和失敗的風 險，不僅效率高，質量好，而且能節(jié)省大量人力勞動，還可避免一些不必要 的損失和浪費。作為一種工業(yè)化機器人，其應用與發(fā)展必將給人類帶來巨大 的經濟與社會效益。 械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術發(fā)展概況 械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術概論 機 械系 統(tǒng)動態(tài) 仿真 技術， 也叫虛 擬樣 機技術 (稱 它是一種全新的機械設計方法，作為一項計算機輔 助工程 ( 術于上個世紀 80 年代隨著計算機技術的發(fā)展而出現，在 90 年代特別是進入 21 世紀以后得到了迅速發(fā)展和廣泛應用。工程師在計算機上 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 四自由度 器人運動仿真分析 建立樣機模型，對模型進行各種動態(tài)性能分析，然后改進樣機設計方案，用 數字化形式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的物理樣機。機械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術涉及多體系統(tǒng)運動 學與動力學建模理論及其技術實現，是基于先進的建模技術、多領域仿真技 術、信息管理技術、交互式用戶界面技術和虛擬現實技術的綜合應用技術。 械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術國內外應 用現狀 1. 機械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術國內應用現狀 在國內，虛擬樣機技術的應用尚處于起步階段，主要是引用國外的先進 技術。中航第一飛機研究院成功推出了國內首架飛機全機規(guī)模電子樣機。 863 項目 “月球表面探測機器人方案研究” 則運用虛擬樣機技術構造虛擬月球 面計算仿真環(huán)境，并對涉及到的多項關鍵技術進行了深入研究，取得了很好 的成果。各研究院所紛紛開展虛擬樣機技術在汽車制造業(yè)、工程機械、航天 航空業(yè)、國防工業(yè)及通用機械制造業(yè)等方面的應用研究、仿真分析及二次開 發(fā)。通過對虛擬樣機各關鍵技術的深入研究 ,必將促進 虛擬樣機技術的推廣應 用，增強我國企業(yè)的產品開發(fā)能力。 2. 機械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術國外應用現狀 在國外，虛擬樣機技術的應用在美國非常廣泛。我們熟知波音 777 飛機 是世界上首架以無紙方式研發(fā)及制造的飛機，其設計、裝配、性能評價及分 析就是采用了虛擬樣機技術。這不但使研發(fā)周期 (8 年縮短為 5 年 )大大縮短， 研發(fā)成本大大降低 (設計費用降低 94 %，設計更改降低 93 %)，而且確保了最 終產品一次裝機成功。波音西科斯基公司在設計 升飛機時，使用了 全方位仿真的方法進行設計和驗證，花費 4590h 的仿真測試時間，節(jié)省了 11590h 的飛行測試。 1997 年 7 月 4 日，美國航空航天局 (噴氣推進實 驗室 (J 于采用了虛擬樣機技術，成功地實現了火星探測器“探路號” 在火星上的軟著陸。在探測器發(fā)射以前， J 工程師們運用虛擬樣機技術 預測到由于制動火箭與火星風的相互作用，探測器很可能在著陸時滾翻并最 后 6 輪朝上。工程師們針對這個問題修改了技術方案，保證了火星登陸計劃 的成功。 約翰迪爾 (一家具有 160 多年歷史、并在世界農業(yè)機械 、 建筑機械領域處于領先地位的世界 500 強企業(yè)，總部設在美國伊利諾伊州。 迪爾公司也是全球柴油發(fā)動機大型生產商之一。為了解決工程機械在高速行 3 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 四自由度 器人運動仿真分析 駛時的蛇行現象以及在重載下機械的自激振動問題，公司的工程師利用虛擬 樣機技術，不僅找到了原因，而且提出了改進方案，并且在虛擬樣機上得到 了驗證，從而大大提高了產品的高速行駛性能與重載作業(yè)性能。 卡特彼勒是建筑機械、 礦用設備、 柴油和天然氣發(fā)動機以及工業(yè)用燃 氣輪機領域的技術領導者和全球領先的制造商之 一。世界上最大的工程機械 制造商卡特彼勒公司的工程師們采用了虛擬樣機技術，對裝載機和挖掘機的 工作裝置進行了優(yōu)化設計及分析，在一天的時間內，他們對工作裝置進行了 上萬個工位的運動和受力分析。通用動力公司 1997 年建成了第一個全數字 化機車虛擬樣機 ,并行地進行產品的設計、分析、制造及夾具、模具工裝設 計和可維修性設計。 福特某一款新車型采用虛擬樣機技術，縮短設計周期 70 天。全公司內采 用 少設計費用 4 000 萬美元，節(jié)省制造費用 10 億美元。為了減少 大型洗衣機的振動， 洗衣機設備制造商 )用 立了 3 種洗衣機的虛擬樣機，然后修改設計方案，改變彈簧的剛度和 阻尼，選用不同類型的減震器，變換襯套的尺寸和剛度，進行虛擬樣機仿真 試驗。每個設計方案的仿真只需 1h，但此后的物理樣機實驗證明與虛擬樣機 的吻合程度超過 95%。在此基礎上，開發(fā)的新型洗衣機工作平穩(wěn) ,壽命長，振 動噪聲小。日產公司是日本的第二大汽車公司，也是世界 10 大汽車公司之一。 該公司除生產各型汽車外，還涉足機床、工程機械、造船和航天技術領域。 日產 汽車公司利用虛擬樣機進行概念設計、包裝設計、覆蓋件設計、整車仿 真設計等。 在意大利，一位賽車手在賽車中因事故喪生，其家屬起訴賽車制造商， 認為事故的原因是賽車的設計缺陷，要求巨額賠償。制造商借助于虛擬樣機 技術，說明賽車設計合理 ,事故原因是賽車手操縱不當。法庭根據 供 的證據，做出了客觀的判決 。 在機械系統(tǒng)分析中的應用現狀和研究現狀 機械系統(tǒng)動力學仿真分析軟件 初由美國公司 公司開發(fā) , 是 目前最著名的虛擬樣機分析軟件。 以多體系統(tǒng)動力學理論為基礎開發(fā) 出的大型機械系統(tǒng)仿真分析軟件 , 使用交互式的圖形環(huán)境和零件庫、約束庫、 力庫。能夠創(chuàng)建完全參數化的機械系統(tǒng)動力學模型 。 4 3 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 四自由度 器人運動仿真分析 通過 上模塊 , 可以建立包括機 液一體化在內的任意復雜 系統(tǒng)的多體動力學數字化虛擬樣機模型 , 并能對虛擬機械系統(tǒng)進行靜力學、 運動學和動力學分析。 件的真可用于預測機械系統(tǒng)的性能、運動范圍、 碰撞檢測、峰值載荷以及計算有限元的輸入載荷等 , 當前 經廣泛應 用于多個工業(yè)領域。 目前 , 泛應用在航空航天 、汽車制造 、造船 、機器人 及其它 多種工業(yè)機械 , 并取得了很好的社會經濟效益。世界最先進的包裝機械制造 商 工程師們利用 功的設計并試驗飲料加注系統(tǒng)的單向 閥 ; 美國航空航天局的噴氣推進實驗室成功地實現了火星探測器 (探路號 )在 火星上的軟著陸 , 程師利用 虛擬樣機技術仿真研究了宇宙飛 船在不同階段的工作過程 ; 國航天部上海航天局第 805 研究所利用 完 成了國家高技術項目 空間站兩自由度大面積柔性太陽池陣 !動力學仿真研 究。在我國 , 自從北京吉普汽車公司曾經利用 功開發(fā)了 二代車型。 件更廣泛的應用于復雜機構或復雜機械系統(tǒng)的研究 , 比如 汽車的幾乎所有總成、多級輪系、并聯(lián)機床、電梯、起重機械、農業(yè)機械等 復雜機械系統(tǒng)。這些研究采用的方法大多是在建立了系統(tǒng)模型的基礎上利 仿真分析功能對系統(tǒng)的動力學進行分析 , 絕大部分是利用 某一具體機械系統(tǒng)進行分析 , 而對 行創(chuàng)新性的應 用研究或功能拓展 型的研究較少。 題主要研究的內容 本課題主要用 四自由度 器人進行運動學及動力學分析， 對其運動空間、工作軌跡、運動速度及加速度、轉動力矩等進行研究，驗證 四自由度 器人的工作過程軌跡、可達空間，分析該機器人工作進程 中的運動速度和加速度，并對近一步優(yōu)化提出可行意見。 （ 1) 利用 四自由度 器人進行建模 ,然后導入到 件 中，對四自由度 器人運動學和動力學 進行仿真分析，最終得到機器 人各關節(jié)的動力學參數。 （ 2) 深入學習應用 件建立動力學模型的方法，并且建立與實際 5 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 四自由度 器人運動仿真分析 四自由度 器人系統(tǒng)結構相對應的動力學模型，研究四自由度 器人的運動軌跡，分析機器人工作過程的運動速度、加速度和可達空間。 （ 3) 通過所給參數研究機器人末端可達到的最大速度，為物理樣機提供 數據。 （ 4）機器人末端載物和不載物，來分析機器人的力矩變化，為樣機提供 數據。 6 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 四自由度 器人運動仿真分析 第二章 四自由度 器人的基本結構及建模 自由度 器人基本規(guī)格 文譯名：選擇 順應性裝配機器手臂）是一種圓柱坐標型的特殊類型的工業(yè)機器人。 1978 年，日本山梨大學牧野洋發(fā)明 機器人具有四個軸和四個 運動自由度， (包括 X,Y,Z 方向的平動自由度和繞 Z 軸的轉動自由度 )。該系 列的操作手在其動作空間 的四個方向具有有限剛度，而在剩下的其余兩個方 向上具有無限大剛度。 統(tǒng)在 x， y 方向上具有順從性，而在 Z 軸方向具有良好的剛度， 此特性特別適合于裝配工作，例如將一個圓頭針插入一個圓孔，故 統(tǒng)首先大量用于裝配印刷電路板和電子零部件； 另一個特點是其串接 的兩桿結構，類似人的手臂，可以伸進有限空間中作業(yè)然后收回，適合于搬 動和取放物件，如集成電路板等。 如今 器人還廣泛應用于塑料工業(yè)、汽車工業(yè)、電子產品工業(yè)、 藥品工業(yè)和食品工業(yè)等領域。它的主要職能是 搬取零件和裝配工作。它的第 一個軸和第二個軸都具有轉動特性，第三和第四個軸可以根據工作的需要的 不同，制造成相應多種不同的形態(tài)，并且一個具有轉動、另一個具有線性移 動的特性。由于其具有特定的形狀，決定了其工作范圍類似于一個扇形區(qū)域 。 如圖 2四自由度 器人實物圖，表 2其技術參數。 圖 2自由度 器人實物圖 7 4 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 四自由度 器人運動仿真分析 表 2自由度 器人的技術參數要 求 機構形態(tài) 平面關節(jié)式 自由度 4 負載能力 2 關節(jié)轉動 +110 關節(jié)升降 0 150關節(jié)轉動 0 360 關節(jié)轉動 180 /S 關節(jié)升降 150 關節(jié)轉動 360 /S 最大展開半徑 600高 度 680本體重量 48溫度 0 +45 C 濕度 20 80%不結露 避免易燃、腐蝕性氣體、液 勿濺水、油、粉塵等 勿接近電器噪聲源 操作方式 示教再現 /編程 電源容量 單相 220V 50A 維建模軟件的基本介紹 1. 英文 的縮寫。 是世界上一種主流的 體化軟件。在 70 年代 8 關節(jié)轉動 +90 動作范圍 o o 關節(jié)轉動 360/S 最大速度 o o 振動 下 安裝環(huán)境 體 其它 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 四自由度 器人運動仿真分析 為了第一個用戶， 應運而生。 從 1982 年到 1988 年， 繼發(fā)布了 1 版本、 2 版本、 3 版本，并于 1993 年發(fā)布了功能強大的 4 版本，現在的 件分為 本和 本兩個系 列。 本應用于 臺， 本應用于 種平臺。 本的開發(fā)開始于 1994 年。為了使軟件能夠易學易用， 94 年開始重新開發(fā)全新的 5 版本，新的 本界面更加友好，功能也日 趨強大，并且開創(chuàng)了 件的一種全新風格。 2 生信國際有限公司推出的基于 機械設計軟件。 生信公司是一家專業(yè)化的信息高速技術服務公司，在信息和技術方面一直保 持 與 國 際 場 同 步 。 該 公 司 提 倡 的 “ 基 于 面集成系統(tǒng)”是以 平臺，以 核心 的各種應用的集成，包括結構分析、運動分析、工程數據管理和數控加工等， 為中國企業(yè)提供了夢寐以求的解決方案。 微機版參數化特征造型軟件的新秀，該軟件旨在以工作站 版的相應軟件價格的 1/4 1/5 向廣大機械設計人員提供用戶界面更友好，運 行環(huán)境更大眾化的實體造型實用功能。 基于 臺的全參數化特征造型軟件，它可以十分 方便地實現復雜的三維零件實體造型、復雜裝配和生成工程圖。圖形界面友 好，用戶上手快。該軟件 可以應用于以規(guī)則幾何形體為主的機械產品設計及 生產準備工作中，其價位適中。 3. 司的拳頭產品。該公 司首次突破傳統(tǒng) 式，為用戶提供一個全面的產品建模系統(tǒng)。在 ，優(yōu)越的參數化 和變量化技術與傳統(tǒng)的實體、線框和表面功能結合在一起，這一結合被實踐 證明是強有力的，并被大多數 件廠商所采用。 早應用于美國麥道飛機公司。它是從二維繪圖、數控加工編程、曲 面造型等功能發(fā)展起來的軟件。 90 年代初，美國通用汽車公司選中 為全 公司的 導系統(tǒng)，這進一步推動了 發(fā)展。 1997 年 10 月 司與 司簽約，合并了后者的機械 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 四自由度 器人運動仿真分析 產品，將微機版的 件統(tǒng)一到 臺上。由此形成了一個 從 低 端 到 高 端 ， 兼 有 作 站 版 和 機 版的 較 完 善 的 企 成系統(tǒng)。 4 司的主導產品。 司是世界第四大 件 公司。目前在 業(yè)領域內，該公司是擁有全球用戶量最多的軟件 供應商，也是全球規(guī)模最大的基于 臺的 動畫及可視化軟件企業(yè)。 司的軟件產品已被廣泛地應用于機械設計、建筑設計、影視制作、 視頻游戲開發(fā)以及 的數據開發(fā)等重大領域。 5 統(tǒng)是美國參數技術公司的產品。 司提出的單一數據 庫、參數 化、基于特征、全相關的概念改變了機械 傳統(tǒng)觀念， 這種全新的概念已成為當今世界機械 域的新標準。利用該概念 開發(fā)出來的第三代機械 品 件能將設計至生產 全過程集成到一起，讓所有的用戶能夠同時進行同一產品的設計制造工作， 即實現所謂的并行工程。 6 司在 臺上開發(fā)的三維機械 統(tǒng)。它以三維設計 為基礎，集設計、分析、制造以及文檔管理等多種功能為一體；為用戶提供 了從設計到制造 一體化的解決方案。 7 統(tǒng)是以色列 司的 品，是較 早在微機平臺上實現三維 功能的系統(tǒng)。該系統(tǒng)提供了比較靈活的用 戶界面，優(yōu)良的三維造型、工程繪圖，全面的數控加工，各種通用、專用數 據接口以及集成化的產品數據管理。 統(tǒng)自從 80 年代進入市場以來，在國際上的模具制造業(yè) 備受歡迎。近年來， 司為了在設計制造領域發(fā)展，著力增加了許 多適合設計的功能模塊，每年都有 新版本推出，市場銷售份額增長很快。 8. 真正 件。它不是將工作站軟件生硬地搬到 0 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 四自由度 器人運動仿真分析 平臺上，而是充分利用 于組件對象模型 (先進技術重寫代碼。 容，與 術兼容，這使得 設計師們在使用 統(tǒng)時，能夠進行 字處理、電子報表、數據庫 操作等。 有友好的用戶界面，它采用一種稱為 界面 技術，用戶只要按下一個命令按鈕，既可以在 看到該命令的 具體的內容和詳細的步驟，同時在狀態(tài)條上提示用戶下一步該做什么。 基于參數和特征實體造型的新一代機械設計 統(tǒng)，它是 為設計人員專門開發(fā)的，易于理解和操作的實體造型系統(tǒng)。 9. 美國 司開發(fā)的 件。該公司是國際上著名的機械 司，在全球范圍享有盛譽，國外許多著名公司， 如波音、索尼、 三星、現代、福特等公司均是 司的大客戶和合作伙伴。 高度集成化的 件系統(tǒng)。它幫助工 程師以極高的效率，在單一數字模型中完成從產品設計、仿真分析、測試直 至數控加工的產品的研發(fā)全過程。 全世界制造業(yè)用戶廣泛應用的大 型 件。 體化技術方面一直雄居世界榜首，軟件內含諸如結構 分析、熱力分析、優(yōu)化設計、耐久性分析等真正提高產品性能的高級分析功 能。 是全球最大的專業(yè) 件生產廠商。 業(yè)的 頂級產品。 以方便地仿真刀具及機床的運動，可以從簡單的 2 軸、 加工到以 7 軸 5 聯(lián)動方式來加工極為復雜的工件表面，并可以對數控 加工過程進行自動控制和優(yōu)化。 本研究使用的三維建模軟件是 件，通過 件的建模，為 動 分析提供了一個更方便，更高效的平臺 。 于 四自由度 A 機器人的建模及裝配 自由度 器人的建模概括 建立幾何 模型對于有限元分析來說非常重要 ,只有建立良好的幾何模型 11 5 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 四自由度 器人運動仿真分析 才能使建立有限元模型的后續(xù)步驟順利進行 (有限元網格的劃分、材料和物理 特性的定義以及邊界條件的施加等 ) 。建立幾何模型 ,可以使用三維 件 如 E 等 ,或使用有限元軟件如 身所帶的建模功能（本 文使用 行建模）。由于實際結構往往是十分復雜的 ,如果完全按實物建立 有限元模型 ,實際上是不必要的 ,有時甚至是不可能的 ,因此在建立有限元模 型時 ,常常需要 將實體模型作一些處理。 (1) 忽略不必要的細節(jié)特征 細節(jié)特征就是將對應力分布只產生較小局部影響的特征 ,諸如倒角和小 孔等 ,它們需要很多單元構建 ,為了提高計算效率 ,可以忽略這些特征 ,以減少 計算量和求解時間。 幾何模型往往并不是純粹為了有限元分析而建立的 ,這就要求在建立幾 何模型時，能夠為以后的有限元分析提供便利。在 往往要頻繁使用草圖 功能 ,因而應構造盡可能簡單的草圖幾何 ,能用三維的邊圓角完成的 ,就不要 畫在草圖中 ,盡可能使草圖幾何為若干直線的簡單組合。在進行有限元分析時 , 取消這些無關緊要的倒圓、倒 角、孔等特征 ,不必重新修改草圖。在滿足后續(xù) 各種分析的前提下建模時 ,完全可以不表達這些特征。但在忽略這些特征時 , 要考慮這些特征是否僅僅是由于工藝上需要而存在的 ,否則就不可取消。 (2) 層的合理利用 在 ,每個特征都可以被分配到 256 個層中的任意一個。在三維建模 時有計劃地把某一類特征分配在特定的一些層中 ,這樣就可直接從設計模型 中方便地提取分析模型 ,做出符合工程要求的幾何模型 。 自由度 器人的建模過程 根據實際測量尺寸繪制四自由度 器人的各個零件 三維圖。零件圖 的繪制是最終繪制裝配圖的基礎， 件的裝配圖是由各個零件圖裝配而成。 執(zhí)行【開始】 -【程序】 -【 令，啟動 統(tǒng)進入主界面。 新建或打開一個文件后，系統(tǒng)將進入 基礎工作界面。該界面 是其他各應用模塊的基礎平臺。 通過選擇【應用】下拉菜單中的命令，可進入各向光的應用模塊。 執(zhí)行【應用】 -【建?！棵睿到y(tǒng)進入建模模塊工作界面，其中主要包 括標題欄、菜單欄、工具欄、提示欄、狀態(tài)欄工作區(qū)和坐標系。 12 6 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 四自由度 器人運動仿真分析 標題欄：在標題欄中顯示軟件名稱及版本號，以及當前正在工作的部件 文件名稱。如果修改了部件，但還沒有保存，則在文件名后顯示“（修改的）” 菜單欄：菜單欄中包括 了軟件的主要功能，系統(tǒng)所有的命令和設置選項 都可以在相應的下拉菜單中找到。系統(tǒng)菜單項中包括文件、編輯、視圖、插 入、工具、格式、裝配、坐標系、信息、分析、預設置、應用、窗口、和幫 助。 工具欄：對于一些常用的命令和操作，為避免用戶頻繁地在菜單中尋找 命令，更方便用戶使用，系統(tǒng)提供了各類工具欄。工具欄中的按鈕都以圖形 的方式形象的表示出命令的功 能，它們分別對應不同的命令。 提示欄： 提示欄固定在工作界面的左上方，用于提示用戶下 一步如何操作。 狀態(tài)欄： 狀態(tài)欄固定在工作界面的右上方，用于顯示系統(tǒng)狀 態(tài)。 工作區(qū)：工作區(qū)也可稱為圖形界面或圖形窗口，是工作的主要區(qū)域。 坐標系：坐標系表示建模的方位信息 。 如下圖為四自由度 器人零部件的三維建模圖形。 圖 2座實體模 13 7 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 四自由度 器人運動仿真分析 圖 2節(jié) 1 實體模型 圖 2節(jié) 2 實體模型 14 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 四自由度 器人運動仿真分析 圖 2節(jié) 3 實體模型 圖 2節(jié)四實體模型 15 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 四自由度 器人運動仿真分析 圖 2珠絲杠實體模型 圖 2械手實體模型 16 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 四自由度 器人運動仿真分析 于 四自由度 器 人裝配 X 的裝配功能模塊是集成環(huán)境中的一個應用模塊。裝 配建模不僅能 快速地將零部件組合成產品，而 且在裝配中，可以參照其它部件進行部件關 聯(lián)設計，并可以對裝配模型進行干涉檢查、間隙分析和重量管理等操作。裝 配模型產生后，可以建立爆炸視圖，也可以生成裝配和拆卸動畫。 新建一個裝配部件或打開一個存在的裝配文件，在 “ 起始”菜 單中勾 選“ 裝配 (選項，可以啟動裝配環(huán)境。裝配的下拉菜單和工具 條如圖 2示。 圖 2配的下拉菜單和工具條