码垛机器人关节结构的有限元分析及优化研究

发布时间：2024-05-11 05:25

　　针对大负载码垛机器人关节传动精度的问题,对四关节码垛机器人第二轴关节传动结构中起传递扭矩作用的齿轮轴进行了研究。对机器人装配过程中影响工业机器人运行精度的潜在因素进行了归纳,提出了改善齿轮轴受力情况的改进方法,降低了工业机器人在运行过程中齿轮轴与RV减速机之间产生预压力的可能性;利用SolidWorks软件建立机器人三维模型,采用ANSYS、ADAMS软件对机器人第二轴关节传动结构进行了分析;增设了轴承用于齿轮轴导向与支撑,并进行了仿真分析,对改进后的样机进行了重复定位精度测试。研究及测试结果表明:改进后的结构可改善齿轮轴的受力情况,减少因装配工艺、零部件误差等因素对机器人运行精度的影响,对关节型机器人的结构设计具有一定的借鉴意义。

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【部分图文】：

图1TKR4180型机器人三维模型

本文所研究的码垛机器人是某公司研发的型号为TKR4180型四关节码垛机器人,最大负载为180kg,其整体三维模型如图1所示。码垛机器人的主体结构是基于平衡吊原理的连杆机构[9-10],具有承载能力大、稳定性好、结构紧凑、节省能耗等特点。TKR4180型码垛机器人具有4个旋转轴关....

图2第二轴关节传动结构图

由于第二轴关节所受负载转矩较大,笔者以第二轴关节传动结构进行分析。关节传动结构如图2所示。其中,二轴电机采用南京埃斯顿自动化有限公司产品,型号为EMG-50DSA24,电机参数如表1所示。

图3齿轮轴Mises等效应力图

通过分析得到VonMises等效应力(即冯米斯应力,表示模型内部的应力分布,当应力值达到屈服极限时,材料产生屈服),齿轮轴等效应力结果如图3所示。从图3可知,在输入齿轮轴轮齿与减速机行星轮轮齿正确啮合的情况下,输入齿轮轴仅受到减速机行星轮的反作用力矩所形成的反向扭矩;当交流伺服....

图4非正确啮合情况轮齿轴受力

除此之外,输入齿轮轴还会受到预压作用力F′2,该作用力垂直于接触面,沿啮合线方向作用在输入齿轮轴轮齿上,形成附加弯矩,受力分析如图4所示。以图4(a)所示装配状态为分析模型,测量得δ1=0.92mm,δ2=0.49mm。采用ADAMS动力学仿真软件计算得啮合轮齿之间的最大接触....

本文编号：3969585