基于ANSYS的FMS机械臂底座动力学分析与优化.pdf

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1、基于ANSYS的FMS机械臂底座动力学分析与优化口姜鑫陕西国防工业职业技术学院机电研究所西安710300摘要：FMS系统中的搬运机械臂底座是非标件且为关键部位，其在运行过程中因使用频率高．故经常出现弯曲变形、断裂和过载磨损等现象。利用ANSYSWorkbench对搬运机械臂底座进行模态分析和谐响应分析，得出数据并进行优化分析，为底座的改进提供依据。关键词：ANSYSFMS机械臂动力学谐响应模态中图分类号：TH123；TP241．2文献标志码：A文章编号：1000—4998(2016)01—0008—03在现代工业生产中，FMS(柔性制造系统)不仅可以保证高质量、高精度地自动完成生产加工任

2、务，还能节省人工成本，提高劳动生产率，因而应用逐渐广泛⋯。笔者利用ANSYSWorkbench14．0中的模态分析和动力学模块对我院某FMS系统中搬运机械臂的底座进行结构分析和优化，以保证设备在运行过程中能够满足需求1FMS整体系统描述图1是我院一个柔性制造系统的工作简图．右侧是加工区域，分别为一台镗铣加工中心和一台车削中心、三坐标测量仪、分类存储仓库和夹具区，左侧为装配区域，包括搬运装载机器人、紧固机器人、装配机器人、小件装配(机器人)站、双臂机械手、手工工位和传送带。加工区域和装配区域可描述成柔性加工和柔性装配两个系统．两个系统之间由一个自动导向小车连接完成物资运输。和谐响应分析Ha

3、rmonicResponse两个模块，导入过程其特点为：①柔性高；②在工艺上可以相互补充和替代：如图2所示[43o对于谐相应分析采用模态叠加法来完③可以加工不同类型的零件；④可无人干预生产l2_。成，首先进行模态分析得到其固有频率，再通过谐响应分析获得固有频率响应曲线，找到共振点，求解出共振2搬运机械臂底座的模态分析频率下的受力和位移。双臂机械手的底座为非标件，在抓举搬运非常频通过模态分析中求解模态变形，首先进行有限元繁的环境下，机械臂底座常出现弯曲变形、断裂和过载网格划分，划分结果如图3所示．在T0talDef0rmation磨损，所以经常更换。因此，笔者对机械臂底座进行动中设置六阶模

4、态，然后求解得出如图4所示的各阶模力学分析，采用谐响应分析模块，得出数据结果进行优态分析结果，并得到固有频率值]，见表l。化改造口]。改进后的底座要求底面4个端面固定在卡表1各阶模型固有频率Hz槽中，在上表面施加载荷=1000N，=1000N，，：5000N，相位角=0。，此数据为计算后取整数值．便于数据分析。利用SolidWorks构建三维模型并导入到ANSYSWorkbench中进行分析，创建模态分析Modal3机械臂底座的谐响应分析陕西省教育科学十二五规划课题(编号：SGH12594)由于模态分析仅仅是说明在该固有频率上的振动收稿日期：2015年7月传递状况，要明确实际振动状态还须

5、进行谐响应分析。2016／1机械制造54卷第617期