并联机构五自由度混联机械手虎克铰有限元分析.pdf

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1、并联机构五自由度混联机械手虎克铰有限元分析赵艺璇(贵州理工学院工程实训中心，贵州贵阳550003)FiveDegreesofFreedomHybridParallelMechanismManipulatorHookeJointFiniteElementAnalysisZHAoYixuan(EngineeringTrainingCenter，GuizhouInstituteofTechnology，Guiyang550003，China)摘要：根据机械手虎克铰的基本工作原理，基0引言于SolidWo

2、rks软件，建立了并联机构构成的五自由度混联机械手虎克铰有限元分析方案，并分别随着机电一体化技术的迅速发展，机械手这针对机械手应力、应变和位移进行了有限元分析。种机器人技术和机床技术相结合的产物应运而生，研究表明，有限元分析法运用在机械手零部件分引起了国际上广泛关注。机械手及其零部件的结析上能够直观发现设计存在的不足和问题，对于构也日趋高精度化和复杂化。传统的设计方法，推进并联机器人技术的工程应用具有重要的实用如类比设计法和经验设计等方法烦琐且设计粗糙，价值。耗费大量人力，物力，也很难获得各项指标

3、优良关键词：五自由度；有限元分析；虎克铰的设计方案，不能满足现代机械设计的要求。为中图分类号：TP241此，采用SolidWorks软件，对并联机构五自由度文献标识码：A混联机械手虎克铰进行有限元分析和研究，得出文章编号：1001—2257(2014)09—0060—03的分析结果，对于虎克铰在机械手上的应用具有Abstract：AccordingtoHookehingerobotbas—一定的参考价值。icworkingprinciple，theestablishmentofauni—1虎克铰在

4、并联机构五自由度混联versaljointhybridfiniteelementanalysisprogrambasedonfivedegreesoffreedommanipulator机械手上的工况分析SolidWorkssoftwareforparallelmechanismcon—并联机构五自由度混联机械手stitutedrespectivelyforrobotstress，strain，dis—并联机构如图1所示。所研究的虎克铰，是并placementfiniteelementanalys

5、is，researchshowthatthefiniteelementanalysismethodusedinthe动平analysisofrobotpartscanbefoundinsufficientandintuitivedesignproblemsexist．Forpropulsionengineeringapplicationsofparallelrobottechnolo—定平台gYhasimportanttheoreticalsignificanceandprac—ticalvalu

6、e．Keywords：fivedegreesoffreedom；finiteele—mentanalysis；Hooke’Sjoint图1并联机构联机构五自由度混联机械手上应用的零部件之一，它现实生产中主要运用在汽车修复中的机械手，适用于重复工作的、可以改变动作程序的自动修复设收稿日期：2014—04—30基金项目：贵州理工学院科学基金资助项目(XJRW20131201)备，操作单调频繁的生产场合。并联机构五自由度·60·《机械与电子》2O14(9)自由混联机械手，是PR一2UPS并联机构构成的五

7、自由元模型属于前处理，主要完成单元网格划分，是处度混联机械手，模型由动平台1条PR支链和2条理和后处理的基础。对PR一2UPS并联机构构成UPS支链并联构成，由定长连杆通过导轨滑块与机的五自由度混联机械手建立正确的有限元建模，生架相连，一端由转动副R与动平台相连。成合理的网格，可以得到精确的有限元分析结果。1．2约束条件的确立2．2基于SolidWorksSimulation有限元建模流程平移时的行程为1000mm。对于每条UPS支利用SolidWorksSimulation软件，对PR一链，一端

8、通过内套筒链接球面副与动平台连接，另2UPS并联机构构成的五自由度混联机械手进行有一端通过虎克铰与机架链接，由2条支链的伸缩来限元分析，建立有限元模型的一般过程如图3所示。控制动平台的转动，其中球副的最大摆角为30。，通过动平台扫过的扇形面积实现800mm的行程。机架内连接滑块，该滑块可以沿着固定于基座的滑道上下移动，实现500mm行程，机械手末端的可达工作空间为1000mm×800mm×500mm，虎克铰旋转角度为0。。在载荷为400N时进行静力分析。2基于SolidWorks软