基于ANSYS的助力外骨骼液压动力单元热分析

发布时间：2017-11-11 21:06

  本文关键词：基于ANSYS的助力外骨骼液压动力单元热分析

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【摘要】：助力外骨骼是以人为控制主体,机械结构为动力主体,人机高度耦合的复杂力随动系统。助力外骨骼的出现拉开了人类解决人体有限体能和无限负重需求间矛盾的序幕,已成为国内外机器人研究的热点。助力外骨骼的续航能力由电池容量、机械效率和液压动力单元等决定。受冷却方法、体积和液压系统效率等限制,现有助力外骨骼液压动力单元面临严峻的温升问题,已严重影响了助力外骨骼的续航时间,解决现有液压动力单元的温升问题已成为当务之急。论文以西南交通大学研制助力外骨骼实验样机为分析对象,为解决现有助力外骨骼液压动力单元温升问题,实现助力外骨骼长期可靠工作的目的,基于ANSYS对现有助力外骨骼液压动力单元进行热分析和优化,论文具体工作如下：(1)依据运动生物力学和人类骨骼结构,建立人体运动学模型。从使用频率考虑,选取人类直立行走进行分析。对光学动作捕捉系统得到的数据频谱分析,采用傅里叶级数拟合法建立人体运动学模型并进行误差分析。(2)利用人体运动学模型,对助力外骨骼液压动力单元能耗分析。基于人体运动学模型对人机耦合系统进行步态分析,得到助力外骨骼下肢柱塞缸瞬时运动状态,结合助力外骨骼液压系统参数,计算助力外骨骼液压系统功率分布。(3)联合三维建模软件Pro/e和分析软件ANSYS对助力外骨骼液压动力单元进行热仿真和优化。依据助力外骨骼液压动力单元损失功率,采用ANSYS对其进行热仿真,利用分析结果对助力外骨骼液压动力单元结构优化并分析,得到满足散热要求的助力外骨骼液压动力单元。(4)利用助力外骨骼液压动力单元热仿真结果,搭建实验验证助力外骨骼液压动力单元散热性能。在自然环境下,设计助力外骨骼液压动力单元温度实验,采用MATLAB软件分析助力外骨骼液压动力单元温度数据,得到助力外骨骼液压动力单元的时间和温度曲线。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH789

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本文编号：1172852