SCARA機(jī)器人小臂結(jié)構(gòu)特性分析.pdf

SCARA機(jī)器人小臂結(jié)構(gòu)特性分析StructuralCharacteristicAnalysisOfTheSCARARobotsSmallArm碩士學(xué)位論文學(xué)科專業(yè)：機(jī)械制造及其自動(dòng)化研究生：張紅指導(dǎo)教師：王剛教授天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院二零零八年八月中文摘要SCARA機(jī)器人由于體積小，傳動(dòng)原理簡(jiǎn)單，被廣泛運(yùn)用于電子電氣、家用電器，精密機(jī)械等領(lǐng)域。隨著社會(huì)需求的增大和技術(shù)的進(jìn)步，SCARA機(jī)器人將會(huì)得到迅速的發(fā)展。為了盡快將我國(guó)的裝配機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化，SCARA機(jī)器人的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)單位急需對(duì)這種機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行充分的理論分析和優(yōu)化。因此，研究和應(yīng)用先進(jìn)的分析計(jì)算方法，解決結(jié)構(gòu)的優(yōu)化問題，具有十分重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文針對(duì)SCARA機(jī)器人小臂，首先從最為有效的數(shù)值計(jì)算方法一有限單元法入手，通過彈性力學(xué)和有限元的相關(guān)理論分析，為小臂的結(jié)構(gòu)特性分析奠定了理論基礎(chǔ)；然后，利用ANSYS軟件對(duì)小臂建立有限元分析模型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析，研究其應(yīng)力、應(yīng)變分布狀況，分析其強(qiáng)度和剛度等力學(xué)性能，為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)；又運(yùn)用模態(tài)分析理論，在ANSYS模態(tài)分析軟件中進(jìn)行小臂模態(tài)分析，獲取小臂的前五階固有頻率和振型，對(duì)小臂結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性進(jìn)行了初步的研究。最后，本論文又利用ANSYS的優(yōu)化功能，優(yōu)化了小臂的截面尺寸，從而減少了小臂的質(zhì)量。計(jì)算結(jié)果表明，本文所建立的有限元模型合理，靜、動(dòng)態(tài)分析結(jié)果準(zhǔn)確，優(yōu)化效果較為明顯，為SCARA機(jī)器人的改進(jìn)和今后的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞：SCARA機(jī)器人有限元分析ANSYS結(jié)構(gòu)特性優(yōu)化設(shè)計(jì)ABSTRACTTheSCARArobotiswidelyutilizedinthefieldofelectronicelectricalhousehold，precisionmachinery,andSOon，foritssmallinsizeandsimpleprincipleWiththeaccretionofdemandandprogressoftechnique，theSCARArobotwillbedevelopedquicklyFortheindustrializationofourcountrySassemblyrobotassoonaspossible，thefulltheoreticalanalysisandoptimizationtotheSCARArobotSstructureandcapabilityisurgentlyneededfordesignandtheproductionunitSo，studyandapplytheadvancedmethodofanalysisandcalculation,solvetheproblemofoptimizationoftheSCARArobotSstructure，whichisveryimportantandvaluableTmSarticleSattentionisconcentratedonthesmallalTlloftheSCARArobotFirstly,studythetheoriesofelasticityandfiniteelementanalysis，whichisthefoundationofanalysisthesmallarlTlsstructure；Then，buildamodelofthesmallartnwiththeANSYSsoftware，andanalysisthestaticsofitsstructure，studythedistributionofstressandstrain,analysistheintensityandrigidity,whichprovideabasisfortheoptimumdesignofstructure；Andthen，themodelanalysisofsmallanniscarriedOilwiththeANSYSSOftwarebasedOnthetheoryofmodalanalysis，thenthefirstfivestepnaturalfrequencyandvibrationmodeistogetFinally,byusingtheoptimizationfunctionoftheANSYSsoftware，thesectiondimensionsofthesmallarmisoptimized，thustheweightofthesmallannisreducedThecomputedresultindicatedthatfiniteelementmodelisreasonable。theresultofthestaticstateandthedynamicanalysisisaccurate，theeffectofoptimizationisobvious，whichprovideatheoreticallybasisforthebettermentanddesignoftheSCARArobotKEYWORDS：theSCAR&robot，finiteelementanalysis，ANSYS，structurecharacteristic，optimizationdesign獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得苤鲞盤堂或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：狐紅簽字日期：2口。8年羅月g日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解苤鲞基堂有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)丕鲞盤堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入