汽车发动机缸盖清洗上料机械手动静态分析及结构优化

发布时间：2017-10-11 01:09

  本文关键词：汽车发动机缸盖清洗上料机械手动静态分析及结构优化

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【摘要】：随着工业自动化程度的不断提高,柔性生产线应用越来越广。机械手在铸造线以及其它工业领域的应用逐渐增多,机械手的应用,不仅提高了工作效率,减少了人工,节省了成本,同时也提高了工作中的定位精度和使用可靠性。本文是以济南圣元机械工程有限公司研发的汽车发动机缸盖清洗上料机械手为研究对象,综合应用理论研究、虚拟样机技术、以及有限元分析技术,研究机械手的静态、动态等各项性能,以提高设备工作稳定性为目标,对机械手进行结构的优化。本文主要作了如下方面的工作:(1)通过Solidworks软件建立起汽车发动机缸盖清洗上料机械手各部件及整机的三维模型,对各部件的组成及功能进行了分析,确定了机械手的动作运动方式,求解计算了X向运动、Z向运动机构的速度、加速度值。(2)以动力学分析软件ADAMS为工具,建立了机械手的虚拟样机模型,根据实际运动特点,对X向运动、Z向运动机构进行仿真分析,输出了速度、加速度曲线,验证了计算的准确性。对X向运动、Z向运动机构齿轮齿条啮合力、转矩进行了仿真分析,分析发现,齿轮齿条啮合产生较大冲击振动,使设备运动的稳定性变差,为静态、动态分析做准备。(3)运用有限元软件ANSYS Workbench建立了机械手各部件及整机的有限元模型,对关键部件及整机进行了静力分析,找出薄弱环节。并对整机在两种工况条件下进行满载荷静力分析,找到了结构不稳定姿态,结构在该姿态下,对机械手关键结构及整机进行了模态分析,通过振型结果分析,找出机械手刚度差的部件,为后续的结构优化指明了方向。(4)对立柱、横梁及其机械手的整机进行了结构优化设计,基于ANSYS Workbench中的Design Exploration来实现产品的结构优化,运用试验设计优化技术,对立柱参数化建模,并进行优化分析。对立柱、横梁和机械手整机优化前后静态性能和动态性能相比较,虽机械手整机的质量较改进前略有增加,但立柱、横梁以及机械手整机的静动态性能有了显著提高,表明优化取得了良好的结果。本文对机械手静动态性能的分析与结构优化改进,可为实际工程设计提供有效参考,具有一定的理论和工程实践意义。
【关键词】：上料机械手 虚拟样机 有限元分析 优化设计
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U468.23;TP241
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 选题的背景和意义11-12
• 1.1.1 选题的背景11-12
• 1.1.2 选题的目的和意义12
• 1.2 机械手研究现状12-14
• 1.2.1 有限元机械结构分析13
• 1.2.2 有限元结构动力学分析13-14
• 1.3 论文研究的主要内容14-17
• 第二章 上料机械手各组成结构功能分析及三维模型建立17-23
• 2.1 发动机缸盖铸造生产线的组成及上料机械手工作周期17-18
• 2.1.1 发动机缸盖铸造生产线的组成17
• 2.1.2 上料机械手工作周期17-18
• 2.2 上料机械手各组成机构及功能分析18-20
• 2.2.1 上料机械手的各组成机构18-19
• 2.2.2 机械手各机构的功能分析19-20
• 2.2.3 X、Z向运动机构速度、加速度计算20
• 2.3 上料机械手三维模型的建立20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 基于虚拟样机的上料机械手动力学仿真23-31
• 3.1 引言23
• 3.2 ADAMS软件介绍23
• 3.3 机械手虚拟样机的建立23-25
• 3.4 机械手动力学仿真分析25-27
• 3.4.1 机械手X向运动机构、Z向运动机构运动的仿真分析26-27
• 3.5 机械手上齿轮齿条啮合力、转矩的仿真分析27-30
• 3.6 本章小结30-31
• 第四章 基于ANSYS的上料机械手有限元动静态分析31-49
• 4.1 引言31
• 4.2 有限元基本理论及软件ANSYS Workbench介绍31-32
• 4.2.1 有限元基本理论31
• 4.2.2 软件ANSYS Workbench介绍31-32
• 4.3 上料机械手有限元模型的简化与建立32-35
• 4.3.1 结构材料属性设定32
• 4.3.2 机械手关键部件及整机网格划分32-35
• 4.4 上料机械手关键部件及整机的静态分析35-36
• 4.4.1 机械手的静态分析思路35
• 4.4.2 压力及惯性力的计算35-36
• 4.5 关键结构的静力分析36-40
• 4.5.1 清洗上件杆的静力分析36
• 4.5.2 横梁静力分析36-37
• 4.5.3 立柱静力分析37-38
• 4.5.4 机械手整机静力分析38-40
• 4.6 上料机械手关键部件及整机的模态分析40-42
• 4.6.1 模态分析思想40-41
• 4.6.2 电机激振频率的计算41-42
• 4.7 机械手关键部件的模态分析42-48
• 4.7.1 清洗上件杆模态分析42-43
• 4.7.2 横梁模态分析43-45
• 4.7.3 立柱模态分析45-46
• 4.7.4 机械手整机模态分析46-48
• 4.8 本章小结48-49
• 第五章 上料机械手关键结构的优化分析49-57
• 5.1 引言49
• 5.2 机械手立柱结构优化分析49-52
• 5.3 横梁结构优化分析52-54
• 5.4 机械手整机模态优化分析54-56
• 5.5 本章小结56-57
• 第六章 结论与展望57-59
• 6.1 结论57
• 6.2 展望57-59
• 参考文献59-63
• 致谢63-65
• 附录65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1009627