基于ANSYS Workbench的喷涂机器人的模态分析.pdf

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1、·44·基于ANSYSWorkbench的喷涂机器人的模态分析陈勇武(镇江机电高等职业技术学校，江苏镇江212016)摘要：分别利用Pro／E和ANSYSWorkbench软件对6自由度喷涂机器人进行三维实体建模与模态分析，并获取了相应的j6阶固有特性参数，找到了结构的振动薄弱部位。避免了共振的产生，为结构的改进提供了可靠的参考依据。0_0_0关键词：6自由度喷涂机器人ANsYSWorkbench模态分析有限元法一0。lli00囊中国分类号：THtI5文献标识码：A文章编号：1002—6886(2o“)一0044-03。。≯—jModelAna

2、lysisofa6-DOFPaintingRobotBasedOnANSYSWorkbenchCHENYongwuAbstract：The3Dsolidmodelof6-DOFManipulatorisbuiltbyPro／Es0fhⅣare，andthenthemodalanalysischaracteristics；tiecalculatedbyANSYSWorkbenchsoftware．Thennaturalvibratoryfrequenciesandmodalvibratorymodelsofthelowersixordersare

3、ob-tained，andthevibrationweaknessofthestructurehasalsobeenfoundout．Thisprovidesreliablereferenceforthestructuralimproveof6-DOFSprayingRobot．Keywords：6一DOFsprayingrobot；ANSYSWorkbench；modalanalysis；finiteelementmethod{}={}(3)0引言其中，{X}的元素代表各点的振幅，代入(2)，即得：结构的动力学分析涉及模态分析、瞬态动力学分析

4、、([K]一60[M]){X}={0}(4)简谐响应分析、随机谱分析、随机振动、疲劳与冲击分析等此方程具有非零解的唯一条件是其位移阻抗矩阵方面的内容。而以固有频率和振型分析为对象的模态分[Z]=[K]一甜[]的行列式等于零，即：析是其他振动分析的基础，通过结构的模态分析可以有效f[K]一09[]l=0(5)地选择合理的设计方案，对结构进行有效的验证。喷涂机当[]和[]皆为正定矩阵时，将上式展开后，可器人的模态分析是其结构设计的重要内容之一，也是结构求Ⅳ个特征值：(r：1，2，⋯，Ⅳ)，其平方根，即为系静力试验和动力分析的前提。统的固有频率，按大

5、小顺序排列09。

6、质量矩阵；{譬}为加速度矢量；[c]为阻言，低阶固有频率对系统的动力响应贡献大，而高阶固尼矩阵；{}及{F}分别为系统各点的位移响应向量有频率影响小。所以对多自由度系统，只要提取其低和激励力向量。公式(1)是结构动力学分析的基本方阶固有频率就能较好地反映系统的动力特性。所以在程。在求解自由振动的固有频率和振型时，阻尼的影响进行喷涂机器人模态分析时只需要提取前6阶的模不大，可以忽略。在无阻尼以及无外载荷状态下求解自型。由振动的模态矢量时，公式(1)中的阻尼和外载荷均1三维模型的建立为零，即可导出系统的无阻尼自由振动方程：[M]{}+[K]{}={

7、0}(2)Pro／E软件中建立模型，简化模型如图1所示。该方程的解具有简谐运动形式，即：其主要有6个部件和6个关节组成。·45·在结构分析中，假定材料符合虎克定律。整个结构的有限元模型参数如表1。表1模型参数2．2结构整体分析利用BlockLanczos法，对底部约束的机械臂进行了模态分析，得到了机械臂的前6阶频率和相应的振图1喷涂机器人构件组成型。其中图4是喷涂机器人的三维图，图5为划化分2模态分析的网格图。考虑到喷涂机器人的结构体型复杂、单元多、自由度数目大，因此模态分析采用了子问迭代法提取模态。其进行模态分析过程如图2所示。维建模图4机械

8、臂三维图图5网格图从表格2可知主机械臂的前六阶固有频率分别为15．3155Hz、21．2628Hz、57．0885Hz、68．1461Hz、150．7