SCARA機器人小臂結(jié)構(gòu)特性分析.pdf

SCARA機器人小臂結(jié)構(gòu)特性分析StructuralCharacteristicAnalysisOfTheSCARARobotsSmallArm碩士學位論文學科專業(yè)：機械制造及其自動化研究生：張紅指導教師：王剛教授天津大學機械工程學院二零零八年八月中文摘要SCARA機器人由于體積小，傳動原理簡單，被廣泛運用于電子電氣、家用電器，精密機械等領域。隨著社會需求的增大和技術的進步，SCARA機器人將會得到迅速的發(fā)展。為了盡快將我國的裝配機器人產(chǎn)業(yè)化，SCARA機器人的設計和生產(chǎn)單位急需對這種機器人的結(jié)構(gòu)和性能進行充分的理論分析和優(yōu)化。因此，研究和應用先進的分析計算方法，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用價值。本文針對SCARA機器人小臂，首先從最為有效的數(shù)值計算方法一有限單元法入手，通過彈性力學和有限元的相關理論分析，為小臂的結(jié)構(gòu)特性分析奠定了理論基礎；然后，利用ANSYS軟件對小臂建立有限元分析模型，并在此基礎上進行結(jié)構(gòu)靜力分析，研究其應力、應變分布狀況，分析其強度和剛度等力學性能，為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計提供依據(jù)；又運用模態(tài)分析理論，在ANSYS模態(tài)分析軟件中進行小臂模態(tài)分析，獲取小臂的前五階固有頻率和振型，對小臂結(jié)構(gòu)的振動特性進行了初步的研究。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。計算結(jié)果表明，本文所建立的有限元模型合理，靜、動態(tài)分析結(jié)果準確，優(yōu)化效果較為明顯，為SCARA機器人的改進和今后的結(jié)構(gòu)設計提供了依據(jù)。關鍵詞：SCARA機器人有限元分析ANSYS結(jié)構(gòu)特性優(yōu)化設計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獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標注和致謝之處外，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構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學位論文作者簽名：狐紅簽字日期：2口。8年羅月g日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解苤鲞基堂有關保留、使用學位論文的規(guī)定。特授權丕鲞盤堂可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入