[精品論文]小型噴漿機(jī)器人虛擬樣機(jī)開發(fā)(論文)

畢業(yè)設(shè)計課程定做 QQ1714879127小型噴漿機(jī)器人虛擬樣機(jī)開發(fā)摘要： 基于SolidWorks對小型噴漿機(jī)器人進(jìn)行虛擬樣機(jī)的開發(fā)。并建立了小型噴漿機(jī)器人的虛擬樣機(jī)模型。通過對機(jī)器人完成虛擬樣機(jī)的造型建模，部分工作情況的靜態(tài)分析、動態(tài)仿真，為機(jī)器人某些分析提供必要的理論數(shù)據(jù)，并在機(jī)器人虛擬樣機(jī)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人有關(guān)零部件的有限元分析、運(yùn)動仿真。指導(dǎo)教師意見：指導(dǎo)教師簽名：引言：本課題研究的目的是通過對小型噴漿機(jī)器人虛擬樣機(jī)的開發(fā)，進(jìn)一步學(xué)習(xí)虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，對SolidWorks三維造型軟件的靈活運(yùn)用及利用COSMOSMotion軟件中提供的可對運(yùn)動仿真中的干涉幀進(jìn)行顯示的功能、并進(jìn)行有限元分析。通過本次研究，加深了對專業(yè)知識的掌握及靈活運(yùn)用，提高了動手能力，增強(qiáng)了解決和處理問題的能力。對今后的學(xué)習(xí)和工作起到了很大的幫助。一、查閱資料和學(xué)習(xí)。首先，查找有關(guān)虛擬樣機(jī)方面的書籍和論文，學(xué)習(xí)對虛擬樣機(jī)技術(shù)的了解和應(yīng)用。再次，通過對SolidWorks零件設(shè)計、SolidWorks高級曲線曲面實(shí)例解析、SolidWorks高級裝配、SolidWorks動畫演示和運(yùn)動分析實(shí)例解析、SolidWorks及COSMOSMotion機(jī)械仿真等其他SolidWorks方面書籍的學(xué)習(xí)，加強(qiáng)了對SolidWorks的掌握及靈活運(yùn)用。二、用SolidWorks三維造型軟件對小型噴漿機(jī)器人進(jìn)行三維建模。人在設(shè)計零件時的構(gòu)思是三維的，是有顏色、材料、硬度、形狀、尺寸、位置、相關(guān)零件、等等關(guān)聯(lián)概念的三維實(shí)體，甚至是帶有相當(dāng)復(fù)雜的運(yùn)動關(guān)系的三維實(shí)體。用三維CAD軟件，就能實(shí)現(xiàn)裝配等復(fù)雜設(shè)計過程，使設(shè)計更加符合實(shí)際設(shè)計過程；隨著零件復(fù)雜程度的增加，更需要用三維軟件來設(shè)計，以便能更好的表達(dá)設(shè)計意圖。在三維軟件設(shè)計中，產(chǎn)品的裝配關(guān)系和所屬的父子關(guān)系很清晰，可以把產(chǎn)品的設(shè)計BOM帶到PDM系統(tǒng)內(nèi)，為在PDM內(nèi)生成采購BOM,制造BOM提供正確的信息。圖1 RPJ-X型噴砼機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖依據(jù)小型噴漿機(jī)器人圖紙，基于SolidWorks進(jìn)行三維建模、裝配及部分分析。其中：主要部分零件示意圖：圖2 噴槍管 圖3 齒輪殼圖4 齒輪軸 圖5 小旋轉(zhuǎn)臂 圖6 支柱體 圖7 擺臂 圖8 大臂圖圖9 大拉桿 圖10 底座 圖11 擺柄體 圖12 軸承底座 圖13 齒輪箱 圖14 油箱 圖15 油馬達(dá) 圖16 連接架體圖17 蝸殼背面 圖17 蝸殼前面圖18 聯(lián)軸器 由于小噴漿機(jī)器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件很多，只能例舉出部分主要零件，多數(shù)零件不可能都列出來。在進(jìn)行三維造型中，遇到的問題是一些曲面造型，因曲面造型需設(shè)定多個基準(zhǔn)面，通過幾個不同的特征完成曲面造型；由于圖紙都是二維的，在三維造型中，需要一定的空間思維能力、想象能力。在造型過程中，增強(qiáng)了立體感、空間想象能力；機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計等專業(yè)知識的進(jìn)一步加深 。三、對各個零件進(jìn)行裝配。用虛擬裝配技術(shù)檢查并消除了裝配干涉問題提高了工作效率，避免了返工浪費(fèi)；對所有零部件的重量、質(zhì)心、慣性張量等一些參數(shù)得到了及時、準(zhǔn)確的提取，為機(jī)器人的運(yùn)動分析等提供了科學(xué)的依據(jù)。裝配部件示意圖如下： 圖19 噴槍裝配圖2 圖20 槍桿裝配 圖21 小旋轉(zhuǎn)臂裝配 圖22 大臂裝配 圖23 從動體裝配 圖24 驅(qū)動車輪裝配 圖26 箱體裝配 圖25 行走部件裝配在完成對各個部件的運(yùn)動檢查之后，又實(shí)現(xiàn)了對機(jī)器人的整體裝配。對虛擬裝配后的噴砼機(jī)器人樣機(jī)，同樣進(jìn)行了運(yùn)動與碰撞檢驗，獲得了可靠的設(shè)計依據(jù)。 圖27 整體裝配四、基于虛擬樣機(jī)的力學(xué)分析下面以大臂為代表，說明對機(jī)器人構(gòu)件的力學(xué)分析過程。大臂后端固定，中間加鉸鏈，前端加力如下：豎直向下的力：2000N，包括部件1、2、3的總重量和管子、漿的質(zhì)量。沿大臂的力：25000N。大臂受力情況，可以轉(zhuǎn)入到COSMOSWorks軟件中進(jìn)行處理。在COSMOSWorks軟件中對大臂的伸縮臂，在靜態(tài)分析模式下，首先對其進(jìn)行了網(wǎng)格劃分，對其有限元分析的網(wǎng)格劃分情況如圖28所示。然后按照實(shí)際的邊界條件，代入上述的力學(xué)分析結(jié)果，對其進(jìn)行了靜力學(xué)分析運(yùn)算，并且輸出了該工件的應(yīng)力分析云圖、位移云圖和應(yīng)變云圖等分析結(jié)果。由有限元分析結(jié)果可知，相對來說其應(yīng)變和應(yīng)力方面是比較安全的，其應(yīng)力和應(yīng)變都遠(yuǎn)遠(yuǎn)安全范圍之內(nèi)。對大臂設(shè)計的主要關(guān)注對象應(yīng)該是它的剛性問題。圖28 有限元網(wǎng)格劃分圖29 位移云圖圖30 應(yīng)變云圖 圖31 應(yīng)力云圖采用參數(shù)化實(shí)體造型技術(shù)，為小型噴漿機(jī)器人完成了虛擬樣機(jī)的實(shí)體造型。獲得了機(jī)器人的一些物理參數(shù)，為機(jī)器人分析提供了準(zhǔn)確的分析數(shù)據(jù)。同時，完成了對機(jī)器人虛擬裝配和虛擬關(guān)節(jié)運(yùn)動的測試，找出了干涉部位，消除了設(shè)計隱患。還可以運(yùn)用虛擬樣機(jī)，結(jié)合機(jī)器人運(yùn)動學(xué)分析理論，基于COSMoSmotion對機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了工藝運(yùn)動過程仿真。下圖為機(jī)器人運(yùn)動仿真截圖： 分析噴槍的速度及加速度情況：（1）質(zhì)心速度幅值：（2）質(zhì)心加速度幅值：（3）平均加速度幅值：（3）平均動量幅值：總結(jié)：在機(jī)電學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)的親切關(guān)懷下，在樊教授親自指導(dǎo)下終于完成了小型噴漿機(jī)器人虛擬樣機(jī)開發(fā)的科研立項工作，在此表示衷心的感謝。 此項目主要對小型噴漿機(jī)器人進(jìn)行造型設(shè)計，并對部分部件進(jìn)行分析，以達(dá)到實(shí)用要求。在設(shè)計造型中主要用到了Solidworks軟件，以及里面的cosmosworks、cosmosmotion插件?？蒲辛㈨楇m然完成，有能力有限、時間等原因，還有很多工作沒做。還需要進(jìn)一步的學(xué)習(xí)與研究，以