手持铺放丝机构的研究设计

发布时间：2017-05-26 23:14

  本文关键词：手持铺放丝机构的研究设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：复合材料具有质量轻、比强度高和耐腐蚀等许多优点，广泛应用与航空航天、汽车工业、医学等各个领域。随着科技的发展，复合材料制品的结构形状越来越复杂，对复合材料的成型技术提出了更高的要求，为了提高生产效率，，减少劳动强度，纤维铺放技术应运而生。 纤维铺放技术是近些年来发展最迅速、最高效的复合材料成型技术之一。它是在已有的纤维缠绕和自动铺带基础上发展起来的一种全新的复合材料成型技术。与其他成型技术相比，纤维铺放技术的生产效率更高，产品质量的稳定、可靠性更高。这项技术的使用十分广泛，但是目前我国的纤维铺放技术尚处于起步阶段。 本课题对手持铺放丝机构进行了详细的结构设计和性能研究。该铺放机构的铺放头搭载在机械手臂上，通过手工操作完成铺放。由于铺放头重达几十公斤，为了减轻工人的劳动强度，提高铺放效率。本设计借鉴了工业生产中常用的助力机械手的结构，这种结构采用气动平衡原理，只需要很小的力，就可以实现铺放头旋转、微调角度以及三位空间的移动。该铺放机构主要包括，机械结构的设计以及气动平衡系统的设计。整个手持铺放机构运动灵活，操作方便省力，能够迅速对各种操作做出反应。 本文主要完成了手持铺放丝机构各部分机械结构的设计，利用Pre/E软件对各个零件进行三维实体建模并进行最终的装配；利用AnsysWorkbench对该机构的关键零部件进行了有限元分析，主要是对主臂和小臂进行了线性静力学分析，参照分析结果，检验之前的设计是否合理；进行了气动平衡系统的设计，分别进行了压力控制系统、载荷切换系统、执行控制系统、失压保护系统以及残余压力释放系统的设计，综合以上各个部分的设计，最后完成了整个平衡系统的设计，利用气动系统来平衡整个负载的重量。
【关键词】：纤维铺放 助力机械手 有限元 气动平衡系统
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB33;TH122
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 复合材料的发展及其应用9-10
• 1.2 国内外纤维丝放技术研究现状10-13
• 1.2.1 国内研究现状10-11
• 1.2.2 国外研究现状11-13
• 1.3 课题来源13
• 1.4 课题的研究目的及意义13-14
• 1.5 课题的研究内容14-16
• 第二章 手持铺放丝机构的总体方案设计16-23
• 2.1 工业助力机械手简介16-17
• 2.2 手持铺放丝机构的总体方案设计17-22
• 2.2.1 机械手的总体结构类型17-19
• 2.2.2 手持纤维丝铺放机构的设计要求及指标19-20
• 2.2.3 纤维铺放机构机械结构设计方案20-21
• 2.2.4 平衡系统方案选择21-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第三章 手持铺放丝各部分结构的设计23-44
• 3.1 基本设计要求和技术参数的确定23
• 3.2 机械手各关节结构设计23-26
• 3.3 手持铺放丝机构各部件的设计26-36
• 3.3.1 铺放机构机械手臂的设计要求26-27
• 3.3.2 手持铺放丝机构各部件介绍27-36
• 3.4 手持铺放丝机构的运动空间36-38
• 3.4.1 机械手运动过程中各关节的位置关系36-37
• 3.4.2 运动空间求解37-38
• 3.5 气缸的计算选择及工作特性介绍38-43
• 3.5.1 低摩擦气缸的选择38-40
• 3.5.2 气缸选择的相关计算40-42
• 3.5.3 气缸的特性分析42-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第四章 手持铺放丝机构关键零部件的有限元分析44-55
• 4.1 有限元方法概述44-45
• 4.2 有限元分析软件介绍45-46
• 4.3 线性静力学分析46
• 4.4 手持铺放丝机构的主臂有限元分析46-52
• 4.5 手持铺放丝机构小臂的有限元分析52-54
• 4.6 本章小结54-55
• 第五章 手持铺放丝机构的平衡系统设计55-67
• 5.1 压力控制阀的选择55-59
• 5.1.1 减压阀的种类及其主要性能参数55-57
• 5.1.2 减压阀的选择57-59
• 5.2 主要功能模块的设计59-64
• 5.2.1 压力控制系统的设计59-60
• 5.2.2 载荷切换系统的设计60
• 5.2.3 执行控制系统的设计60-61
• 5.2.4 失压保护系统的设计61-63
• 5.2.5 残余压力释放系统的设计63-64
• 5.3 气动平衡系统总体设计64-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 总结67-68
• 6.2 展望68-69
• 参考文献69-72
• 致谢72

【参考文献】

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本文编号：398357