文章目录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状及发展趋势

    1.2.1 国内研究现状

    1.2.2 国外研究现状

    1.2.3 未来发展趋势

1.3 本课题的意义及研究内容

    1.3.1 选题的目的和意义

    1.3.2 本课题的主要研究内容

第二章 轴承环锻压操作机器人本体结构

2.1 工业机器人的类型

2.2 轴承环锻压操作机器人本体结构

    2.2.1 轴承环锻压操作机器人本体结构

    2.2.2 轴承环锻压操作机器人工作要求

2.3 轴承环锻压操作机器人锻压工艺流程

    2.3.1 传统锻压工艺流程

    2.3.2 机器人锻压生产线

2.4 本章小结

第三章 轴承环锻压操作机器人小臂有限元分析

3.1 轴承环锻压操作机器人机械臂的有限元建模

    3.1.1 轴承环锻压操作机器人小臂参数化建模

    3.1.2 轴承环锻压操作机器人小臂有限元模型

3.2 机械臂的静力学分析

    3.2.1 有限元模型约束条件的施加

    3.2.2 有限元模型求解及后处理

    3.2.3 有限元静力计算结果分析

3.3 机械臂动力分析

    3.3.1 动力学基本内容

    3.3.2 模态分析基础

    3.3.3 机械臂的模态分析

3.4 本章小结

第四章 轴承环锻压操作机器人机械臂优化

4.1 引言

4.2 优化设计概述

4.3 优化分析原理及算法

    4.3.1 多目标优化数学原理

    4.3.2 Workbench软件优化设计分析方法

4.4 机械臂优化设计分析

    4.4.1 建立机械臂参数化模型

    4.4.2 机械臂优化设计的有限元模型

    4.4.3 确定机械臂多目标优化的数学模型

    4.4.4 机械臂优化结果分析

4.5 本章小结

第五章 轴承环锻压操作机器人整体结构分析

5.1 引言

5.2 整体结构静力学分析

    5.2.1 整体结构有限元模型

    5.2.2 整体结构的危险工况约束条件

    5.2.3 整体结构结果分析

5.3 整体结构的模态分析

5.4 整体结构的谐响应分析

    5.4.1 谐响应分析介绍

    5.4.2 谐响应分析理论

    5.4.3 谐响应结果分析

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

在学研究成果

致谢

文章摘要:我国的重工业基础雄厚,产量丰富。轴承环作为轴承的重要组成构件,目前主要以人工生产加工工艺来完成轴承环坯制坯、成型及冲孔工序中的取料和放料,同时,生产车间环境恶劣、复杂,生产设备比较落后,工人劳动强度大,危险系数高。为提高轴承环锻压生产效率,实现绿色锻压,设计了轴承环锻压操作机器人。本文首先分析了轴承环锻压操作机器人的机械本体构成以及其相关传动链,并在传统轴承环生产工艺的基础上完善了轴承环锻压操作机器人参与的锻压生产线。对轴承环锻压操作机器人的主要受力机械臂进行有限元分析,通过分析得出轴承环锻压操作机器人的结构强度满足生产工作要求。对机械臂进行模态分析得到其固有频率和振型特点,并在此基础上对机械臂进行多目标优化设计,使用SolidWorks三维建模软件建立参数化模型,通过优化设计得出小臂在满足工作要求的前提下质量降低了约11.7%,各阶固有频率都有所提升,达到了优化设计的目的。对轴承环锻压操作机器人的整体结构进行静力学分析,根据实际的工作条件对轴承环锻压操作机器人进行模拟仿真,结果表明轴承环锻压操作机器人整体结构强度满足要求。对整体进行动力学分析,获得整体结构的固有频率和振型,合理设置电机的转速范围避免共振对机械结构造成破坏。对其进行谐响应分析,得到机械臂的振动幅度,结果表明轴承环锻压操作机器人振幅主要集中在机械小臂的位置,其应力变化主要发生在低频阶段,为轴承环锻压操作机器人整体结构的设计和优化提供了理论依据。