某自动装填机械手的结构设计与分析

发布时间：2020-07-30 13:00

【摘要】：自动装填机械手在弹药自动装填系统中是一项关键技术,其设计的合理性与工作的可靠性、精确性在一定程度上对于火炮的射速、可装填角度、弹丸种类选取准确度,自动化程度和可靠性等技术指标和性能方面有较大的影响。本文以某基础科研项目为科研背景,通过运用功能原理设计、运动学、动力学、有限元等现代设计理论设计了某自动装填系统中的机械手结构,对其进行了运动学、动力学建模与分析仿真,并针对加工出的物理样机在实验过程中所表现出的问题,进行了分析与改进。主要工作如下：(1)装填机械手的设计：根据自动装填系统对机械手部分的具体要求,确定了装填机械手的各项结构参数,确定了装填机械手的驱动方案、传动方案等,设计了能够与自动装填系统其它部件接口对接的机械手结构,运用UG软件对机械手进行了三维模型的建立和装配。(2)机械手的运动学分析与仿真：利用D-H参数方法建立了机械手系统的运动学模型,并求得机械手的运动方程。在MATLAB环境下,利用Robotics toolbox工具箱编制了程序语句,对机械手的轨迹规划进行了仿真,直观地显示了机械手各关节的运动学参数及轨迹。(3)机械手的动力学分析与仿真：介绍了动力学建模与分析理论,利用拉格朗日方法与凯恩方法建立了机械手的动力学模型。建立了机械手的虚拟样机模型,运用动力学分析软件RecurDyn得出了模型在抓卸弹动作中,各个关节所受力和力矩,为控制系统设计与电机选型提供了依据。(4)机械手物理样机所反映问题的分析与改进：在前面章节对机械手的正确设计与分析基础上,加工出了机械手的物理样机并投入工程试验。在试验中发生机械手抱弹连杆与电磁铁连接处零件发生断裂、托弹板变形下斜现象,针对以上问题利用动力学仿真软件与有限元分析软件进行了详细分析,并对结果进行了理论分析,找出了造成此类问题的原因,对机械手的设计方案进行了改进。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ303;TP241

【参考文献】