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1、2008年第6期#设计与研究#文章编号:1001-2265(2008)06-0019-04*桁架机械手动态特性的有限元分析11222丛明,石会立,宋鸿升,吴平,周建东(1.大连理工大学机械工程学院,辽宁大连116023;2.大连机床集团有限责任公司,辽宁大连116620)摘要:通过对桁架机械手进行结构分析,应用有限元分析软件ANSYS建立了其参数化有限元模型,对整机进行了静力分析、模态分析和频响应特性分析,得出了整机的前6阶固有频率和相应振型,指出了桁架机械手结构设计的薄弱环节。结果表明,应用ANSYS可较精确地分析机械手的动力特性,为改进和完善设计提供理论依据,从而使机械手具有良好的动态特
2、性。关键词:机械手;有限元分析;模态分析;动态特性中图分类号:TH113.1文献标识码:AFiniteElementAnalysisonDynamicCharacteristicsofGantryRobot11222CONGMing,SHIHu-ili,SONGHong-sheng,WUPing,ZHOUJian-dong(1.SchoolofMechanicalEngineering,DalianUniversityofTechnology,DalianLiaoning116023,China;2.DalianMachineToolGroupCorp,DalianLiaoning11662
3、0,China)Abstract:Thepaperestablishedthe3DfiniteelementmodelofthegantryrobotinANSYS.Thestaticanalysis,modalanalysisandharmonicresponseanalysiswereperformedonthegantryrobot.Thefirstsixnaturalfrequenciesandvibrationmodelsofthegantryrobotwereobtained.Thefrailpartsthatimpactthedynamicsofthegantryrobotha
4、dbeenpointedout.Theresultsshowthatsimulationisrelativelyreliableforengineeringanalysis.Themeansofimprovingstructuredesignofgantryrobotareprovidedbytheanalysismethod.Keywords:robot;finiteelementanalysis;modelanalysis;dynamiccharacteristics行了动态特性的理论分析和实验研究,研究方法主要0引言[1-2]是模态分析法。模态分析研究的主要内容是确定机随着我国汽车工业
5、的快速发展,发动机缸体缸盖械手的振动特性,即固有频率和主振型。制造技术正朝着敏捷柔性生产线方向发展,目前在欧本文基于模态分析基础理论,采用有限元分析软美,日本等发达工业国,由高速加工中心和桁架机械手件ANSYS对桁架机械手进行动态特性分析,得到桁架组成的敏捷柔性生产系统已经是主流产品。敏捷柔性机械手的模态参数,使设计者在设计阶段全面了解桁生产线中采用桁架机械手进行工件输送,简化了高速架机械手的结构特性,从而为改进和完善设计提供理加工中心的结构,使生产线布局变得紧凑,增强了物料论依据,使开发出来的机械手具有良好的动态特性。传输系统的柔性。1桁架机械手的结构特点桁架机械手的工作状态和使用寿命在很
6、大程度上取决于其结构的动态特性,因此有必要对其进行详细桁架机械手是发动机缸体缸盖柔性生产线上物流的动态特性分析。国内外学者对不同类型的机械手进运输的重要组成部分,其在高空中运送零件,直接把被收稿日期:2008-01-23;修回日期:2008-02-02*基金项目:大连市技术创新资金资助项目(20066235)作者简介:丛明(1963)),男,辽宁大连人,大连理工大学机械工程学院教授,博士,研究方向为机器人技术及应用,(E-mail)congm@dlut.edu.cn。#19##设计与研究#组合机床与自动化加工技术加工零件从一台机床输送到另一台机床上,机械手兼对模型分析影响不大的部件忽略掉,将
7、其质量用有工序间运输和自动上下料功能。如图1所示,桁架机MASS21单元折算到相应位置。对于实体间的相联,采械手主体部分采用龙门式结构,由Y向横梁与导轨、Z用粘接方式进行。划分网格时,对各个部件设置相应的向滑枕、十字滑座、立柱、过渡连接板和基座等部分组材料特性和单元类型,分别控制各实体的总体和单元成,Y、Z向的直线运动皆为交流伺服电机通过蜗轮减尺寸,避免出现网格形状变异问题,影响计算精度。划速器驱动齿轮与Y向
