基于GA-ELM的机械手振动预测模型研究与应用
发布时间：2021-07-04 12:04
在实际工作过程中,压铸模取件机械手在低频率下会产生明显的振动,影响机械手的工作精确度以及机械手整体稳定性。应用有限元重点对机械手进行静力学分析、模态分析,并针对实际工况分析瞬态动力学特性。同时,运用遗传算法-极限学习机（GA-ELM）模型对机械手振动变形量进行预测。以影响机械手振动的因素作为输入参数,包括工件重力载荷、水平惯性载荷、机械臂的长度及其横截面直径,以机械手末端振动最大变形量为输出参数,对其振动情况进行预测。最后,对比实际仿真,验证了预测结果的可靠性。
【文章来源】：计算机仿真. 2019,36(09)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
某公司压铸模取件机械手
＃?缤?2所示。之后将机械手的三维模型导入ANSYS中，进行有限元分析，对于装配好的机械手，固定部件之间采用绑定方式进行，并设置好相应的关节副，对要分析的机械手进行网格划分。3动力学分析3．1静力分析静力分析是计算结构在固定不变的载荷作用下的响应，如位移、应力、应变等，也就是探究结构受到外力后变形、应力和应变的大小。静力分析只需要分析其危险工况，实际工作过程当中，机械爪末端的应力和应变最大，故只针对此工况进行静力分析。对机械手末端施加竖直向下的不同力载图2机械手有限元模型荷，来模拟机械手的实际工作状况。图3机械手静力分析(15N载荷)仿真结果图通过仿真结果机械手应力应变云图可知，长550mm、横截面直径为30mm的机械臂末端节点处在施加15N、20N、25N的重力载荷时，其变形量最大值分别为0．61mm、0．76mm、0．87mm，均可满足实际生产的要求。3．2模态分析模态分析就是分析系统的各阶固有频率和振型，从而为结构设计提供指导。系统受激励强迫振动时，若激励的频率和系统的固有频率接近，强迫振动的振幅可能达到很大的幅度，这种现象叫做共振，机械手在设计和实际生产过程中必须避免共振的产生。一个系统有很多固有频率，机械手的工作频率一般在0到500Hz之间，属于低阶频率，所以只需对低阶的固有频率进行研究。现对机械手进行振动模态分析，以确定机械手的固有频率。仿真对机械手前十阶模态进行分析，如图4所示，由模态分析结果可知，当机械手振动频率在40Hz左右时，此类型压铸模取件机械手振动变形明显，在此阶段频率下会影响到机械手整体稳定性及工作过程中取移工件的精确度。所以应当避免机械手在4
中，进行有限元分析，对于装配好的机械手，固定部件之间采用绑定方式进行，并设置好相应的关节副，对要分析的机械手进行网格划分。3动力学分析3．1静力分析静力分析是计算结构在固定不变的载荷作用下的响应，如位移、应力、应变等，也就是探究结构受到外力后变形、应力和应变的大小。静力分析只需要分析其危险工况，实际工作过程当中，机械爪末端的应力和应变最大，故只针对此工况进行静力分析。对机械手末端施加竖直向下的不同力载图2机械手有限元模型荷，来模拟机械手的实际工作状况。图3机械手静力分析(15N载荷)仿真结果图通过仿真结果机械手应力应变云图可知，长550mm、横截面直径为30mm的机械臂末端节点处在施加15N、20N、25N的重力载荷时，其变形量最大值分别为0．61mm、0．76mm、0．87mm，均可满足实际生产的要求。3．2模态分析模态分析就是分析系统的各阶固有频率和振型，从而为结构设计提供指导。系统受激励强迫振动时，若激励的频率和系统的固有频率接近，强迫振动的振幅可能达到很大的幅度，这种现象叫做共振，机械手在设计和实际生产过程中必须避免共振的产生。一个系统有很多固有频率，机械手的工作频率一般在0到500Hz之间，属于低阶频率，所以只需对低阶的固有频率进行研究。现对机械手进行振动模态分析，以确定机械手的固有频率。仿真对机械手前十阶模态进行分析，如图4所示，由模态分析结果可知，当机械手振动频率在40Hz左右时，此类型压铸模取件机械手振动变形明显，在此阶段频率下会影响到机械手整体稳定性及工作过程中取移工件的精确度。所以应当避免机械手在40Hz左右频率的受迫振动。3．3瞬态动力学特性机械手属
【参考文献】：
期刊论文
[1]采伐联合机机械手结构的振动特性研究[J]. 刘德发,汪振凤. 林业机械与木工设备. 2018(01)
[2]一种基于遗传算法的极限学习机改进算法研究[J]. 王新环,刘志超. 软件导刊. 2017(09)
[3]基于GA-ELM数控铣刀寿命预测模型研究[J]. 周亚勤,杨建国,刘凯强,尤祥. 东华大学学报(自然科学版). 2017(04)
[4]基于GA优化ELM的船舶交通流预测模型[J]. 崔翔鹏,黄洪琼. 微型机与应用. 2017(09)
[5]基于GA-ELM神经网络的逐时太阳辐照量预测[J]. 徐静,黄南天,王文婷,戚佳金,徐世兵,于志勇. 电网与清洁能源. 2016(08)
[6]注塑机械手的参数化设计及振动分析[J]. 袁清珂,裴崇,黃俊钦. 机械设计与制造. 2015(05)
[7]基于GA-ELM的瓦斯涌出量预测[J]. 韩义波. 煤矿安全. 2015(04)
[8]基于GA-ELM的飞行载荷参数识别[J]. 张夏阳,黄其青,殷之平,曹善成,刘飞. 航空工程进展. 2014(04)
[9]一种基于粒子群优化的极限学习机[J]. 王杰,毕浩洋. 郑州大学学报(理学版). 2013(01)
[10]基于ADAMS的装配机械手振动仿真与分析[J]. 林坤,董桂鹏,王锡山,许彩霞,刘东友. 机械设计. 2012(12)
硕士论文
[1]注塑机械手的结构优化与振动控制[D]. 张博.广东工业大学 2015
[2]采伐联合机机械手结构的振动特性研究[D]. 汪振凤.东北林业大学 2011
本文编号：3264755
【文章来源】：计算机仿真. 2019,36(09)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
某公司压铸模取件机械手
＃?缤?2所示。之后将机械手的三维模型导入ANSYS中，进行有限元分析，对于装配好的机械手，固定部件之间采用绑定方式进行，并设置好相应的关节副，对要分析的机械手进行网格划分。3动力学分析3．1静力分析静力分析是计算结构在固定不变的载荷作用下的响应，如位移、应力、应变等，也就是探究结构受到外力后变形、应力和应变的大小。静力分析只需要分析其危险工况，实际工作过程当中，机械爪末端的应力和应变最大，故只针对此工况进行静力分析。对机械手末端施加竖直向下的不同力载图2机械手有限元模型荷，来模拟机械手的实际工作状况。图3机械手静力分析(15N载荷)仿真结果图通过仿真结果机械手应力应变云图可知，长550mm、横截面直径为30mm的机械臂末端节点处在施加15N、20N、25N的重力载荷时，其变形量最大值分别为0．61mm、0．76mm、0．87mm，均可满足实际生产的要求。3．2模态分析模态分析就是分析系统的各阶固有频率和振型，从而为结构设计提供指导。系统受激励强迫振动时，若激励的频率和系统的固有频率接近，强迫振动的振幅可能达到很大的幅度，这种现象叫做共振，机械手在设计和实际生产过程中必须避免共振的产生。一个系统有很多固有频率，机械手的工作频率一般在0到500Hz之间，属于低阶频率，所以只需对低阶的固有频率进行研究。现对机械手进行振动模态分析，以确定机械手的固有频率。仿真对机械手前十阶模态进行分析，如图4所示，由模态分析结果可知，当机械手振动频率在40Hz左右时，此类型压铸模取件机械手振动变形明显，在此阶段频率下会影响到机械手整体稳定性及工作过程中取移工件的精确度。所以应当避免机械手在4
中，进行有限元分析，对于装配好的机械手，固定部件之间采用绑定方式进行，并设置好相应的关节副，对要分析的机械手进行网格划分。3动力学分析3．1静力分析静力分析是计算结构在固定不变的载荷作用下的响应，如位移、应力、应变等，也就是探究结构受到外力后变形、应力和应变的大小。静力分析只需要分析其危险工况，实际工作过程当中，机械爪末端的应力和应变最大，故只针对此工况进行静力分析。对机械手末端施加竖直向下的不同力载图2机械手有限元模型荷，来模拟机械手的实际工作状况。图3机械手静力分析(15N载荷)仿真结果图通过仿真结果机械手应力应变云图可知，长550mm、横截面直径为30mm的机械臂末端节点处在施加15N、20N、25N的重力载荷时，其变形量最大值分别为0．61mm、0．76mm、0．87mm，均可满足实际生产的要求。3．2模态分析模态分析就是分析系统的各阶固有频率和振型，从而为结构设计提供指导。系统受激励强迫振动时，若激励的频率和系统的固有频率接近，强迫振动的振幅可能达到很大的幅度，这种现象叫做共振，机械手在设计和实际生产过程中必须避免共振的产生。一个系统有很多固有频率，机械手的工作频率一般在0到500Hz之间，属于低阶频率，所以只需对低阶的固有频率进行研究。现对机械手进行振动模态分析，以确定机械手的固有频率。仿真对机械手前十阶模态进行分析，如图4所示，由模态分析结果可知，当机械手振动频率在40Hz左右时，此类型压铸模取件机械手振动变形明显，在此阶段频率下会影响到机械手整体稳定性及工作过程中取移工件的精确度。所以应当避免机械手在40Hz左右频率的受迫振动。3．3瞬态动力学特性机械手属
【参考文献】：
期刊论文
[1]采伐联合机机械手结构的振动特性研究[J]. 刘德发,汪振凤. 林业机械与木工设备. 2018(01)
[2]一种基于遗传算法的极限学习机改进算法研究[J]. 王新环,刘志超. 软件导刊. 2017(09)
[3]基于GA-ELM数控铣刀寿命预测模型研究[J]. 周亚勤,杨建国,刘凯强,尤祥. 东华大学学报(自然科学版). 2017(04)
[4]基于GA优化ELM的船舶交通流预测模型[J]. 崔翔鹏,黄洪琼. 微型机与应用. 2017(09)
[5]基于GA-ELM神经网络的逐时太阳辐照量预测[J]. 徐静,黄南天,王文婷,戚佳金,徐世兵,于志勇. 电网与清洁能源. 2016(08)
[6]注塑机械手的参数化设计及振动分析[J]. 袁清珂,裴崇,黃俊钦. 机械设计与制造. 2015(05)
[7]基于GA-ELM的瓦斯涌出量预测[J]. 韩义波. 煤矿安全. 2015(04)
[8]基于GA-ELM的飞行载荷参数识别[J]. 张夏阳,黄其青,殷之平,曹善成,刘飞. 航空工程进展. 2014(04)
[9]一种基于粒子群优化的极限学习机[J]. 王杰,毕浩洋. 郑州大学学报(理学版). 2013(01)
[10]基于ADAMS的装配机械手振动仿真与分析[J]. 林坤,董桂鹏,王锡山,许彩霞,刘东友. 机械设计. 2012(12)
硕士论文
[1]注塑机械手的结构优化与振动控制[D]. 张博.广东工业大学 2015
[2]采伐联合机机械手结构的振动特性研究[D]. 汪振凤.东北林业大学 2011
本文编号：3264755
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