可移动式多维振动时效机器人设计
发布时间：2021-02-24 11:48
振动时效是消除铸件和焊接件残余应力的有效方法。传统的振动时效处理方法,劳动强度大,人力成本高,无法适应大型结构件生产中可移动式激振作业的需求,提高工业的自动化水平和生产效率,是符合中国制造2025的总体趋势。本文基于TRIZ理论和机构拓扑结构理论设计出可移动式多维振动时效机器人,可用于大型钢结构件进行一维或多维振动时效处理。基于TRIZ理论对多维振动时效机器人进行创新设计。对现有振动时效设备进行因果分析和矛盾分析,理清其冲突、矛盾所在;对机器人末端执行器部分应用分离原理,将激振器通过空间分离的方法与机械臂末端的法兰相连接,降低末端执行器在工作过程中对机械臂的破坏作用。基于机构拓扑结构理论设计多维振动时效机器人的并联支架,以拓展机械臂末端执行器的自由度。通过ADAMS运动学分析和机构拓扑结构理论分析相结合的形式,得出并联支架在X、Y、Z方向上的运动性质,结果表明ADAMS运动学分析和机构拓扑结构理论分析具有一致性。运用ANSYS对多维振动时效机器人机械臂和关键零部件进行有限元分析。分析得出减振装置前6阶模态和振型、机械臂的疲劳寿命和并联支架的应力及变形云图,验证了并联支架设计的合理性。运...
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 振动时效处理方法及特点
1.3 振动时效技术研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 振动时效机理
1.4.1 残余应力概念及力学模型
1.4.2 残余应力的消除
1.5 多维振动技术及研究现状
1.6 主要研究内容
1.7 本章小结
2 可移动式多维振动时效机器人主体机构设计
2.1 基于TRIZ理论可移动式多维振动时效机器人设计
2.1.1 TRIZ理论简介及体系
2.1.2 基于TRIZ理论的机器人结构优化设计
2.1.3 机器人移动方式选型
2.1.4 机器人主体机构设计
2.1.5 机器人并联支架机型分析
2.1.6 机器人机械臂设计
2.1.7 机械臂末端执行器设计
2.2 变胞特性分析
2.3 本章小结
3 多维振动时效机器人关键零部件有限元分析
3.1 有限元法及应用
3.1.1 静力学分析及模态分析步骤
3.2 多维振动时效机器人有限元模型的建立
3.2.1 几何模型的建立与零部件材料的选择
3.2.2 网格划分和施加载荷及约束
3.3 仿真结果与分析
3.3.1 并联支架的静力学分析及结果
3.3.2 末端执行器模态分析及结果
3.3.3 机械结构疲劳分析及结果
3.4 本章小结
4 可移动式多维振动时效机器人运动学分析
4.1 引言
4.2 并联支架运动学仿真与分析
4.3 机械臂Ⅱ运动学分析
4.3.1 机械臂结构分析和表示方法
4.3.3 位置和姿态描述
4.3.4 机械臂Ⅱ正运动学建模
4.3.5 机械臂Ⅱ逆运动学求解
4.4 机械臂Ⅱ工作空间分析
4.5 本章小结
5 机器人全局路径规划与模型搭建
5.1 全局与局部路径规划
5.1.1 机器人环境建模
5.1.2 栅格法的表示
5.2 蚁群算法的基本原理
5.2.1 基本蚁群算法模型
5.2.2 基本蚁群算法实现步骤
5.3 机器人全局路径规划
5.4 可移动式多维振动时效机器人样机搭建
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于慧鱼的搬运搜救装置的结构设计[J]. 王蓉,田靳文,张振帅,左晋,李金峰. 机电工程技术. 2018(12)
[2]浅析虚拟样机技术在农业机械设计中的应用[J]. 董晨,徐艳. 南方农机. 2018(17)
[3]柴油机活塞裙加工变形控制技术研究[J]. 闫富华,齐丽娜,王辉,邓培忠,屈凤,李莉,王大伟. 热加工工艺. 2018(10)
[4]一种三自由度机械臂的设计与分析[J]. 杨帆,吴贺利,罗晨晖. 机床与液压. 2018(09)
[5]具有隔、吸振双功能减振装置的设计与试验[J]. 熊志远,康钟绪,宋瑞祥,吴瑞,赵娜,熊靓. 噪声与振动控制. 2018(02)
[6]振动时效在控制压轮残余应力中的应用[J]. 房元斌,王灿,王季. 热加工工艺. 2017(17)
[7]振动时效技术研究进展[J]. 刘春泽,杨雪梅,周红生,高琦,许小芳. 声学技术. 2017(01)
[8]两自由度往复式滚筒筛茶叶筛分模拟研究[J]. 王成军,章天雨,郑艳,陈金燕,胡松. 茶叶科学. 2016(06)
[9]多维并联振动筛筛分过程解析与筛面运动形式优选[J]. 李菊,曾氢菲,邓嘉鸣,沈惠平,熊坤. 农业机械学报. 2016(11)
[10]高强度钢板残余应力振动时效消减技术试验研究[J]. 张清东,曾杰伟,罗晓明,张晓峰,陈兵. 机械工程学报. 2017(01)
博士论文
[1]移动机器人原型的控制系统设计与环境建模研究[D]. 邹小兵.中南大学 2005
硕士论文
[1]基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划问题研究[D]. 常淮阳.长春工业大学 2018
[2]多关节机器人运动学与轨迹规划及仿真研究[D]. 姜立.吉林大学 2016
[3]复杂铸钢件变胞振动铸造工艺及设备研究[D]. 刘凯.安徽理工大学 2016
[4]三自由度混联振动筛及颗粒群运动规律研究[D]. 刘琼.安徽理工大学 2016
[5]大型离心风机流固耦合及叶轮振动特性分析[D]. 朱凤梅.江苏科技大学 2013
[6]一种新型振动筛关键部件的疲劳寿命分析[D]. 贾杰.太原理工大学 2013
[7]水泵隔振效果影响因素研究[D]. 董超.沈阳工业大学 2013
[8]振动时效消减焊接残余应力的数值仿真及试验研究[D]. 代永峰.哈尔滨工业大学 2012
[9]振动时效设备的研究与开发[D]. 高慧强.东北大学 2010
[10]蚁群算法熵收敛性分析与应用[D]. 王崇宝.四川师范大学 2009
本文编号：3049327
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 振动时效处理方法及特点
1.3 振动时效技术研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 振动时效机理
1.4.1 残余应力概念及力学模型
1.4.2 残余应力的消除
1.5 多维振动技术及研究现状
1.6 主要研究内容
1.7 本章小结
2 可移动式多维振动时效机器人主体机构设计
2.1 基于TRIZ理论可移动式多维振动时效机器人设计
2.1.1 TRIZ理论简介及体系
2.1.2 基于TRIZ理论的机器人结构优化设计
2.1.3 机器人移动方式选型
2.1.4 机器人主体机构设计
2.1.5 机器人并联支架机型分析
2.1.6 机器人机械臂设计
2.1.7 机械臂末端执行器设计
2.2 变胞特性分析
2.3 本章小结
3 多维振动时效机器人关键零部件有限元分析
3.1 有限元法及应用
3.1.1 静力学分析及模态分析步骤
3.2 多维振动时效机器人有限元模型的建立
3.2.1 几何模型的建立与零部件材料的选择
3.2.2 网格划分和施加载荷及约束
3.3 仿真结果与分析
3.3.1 并联支架的静力学分析及结果
3.3.2 末端执行器模态分析及结果
3.3.3 机械结构疲劳分析及结果
3.4 本章小结
4 可移动式多维振动时效机器人运动学分析
4.1 引言
4.2 并联支架运动学仿真与分析
4.3 机械臂Ⅱ运动学分析
4.3.1 机械臂结构分析和表示方法
4.3.3 位置和姿态描述
4.3.4 机械臂Ⅱ正运动学建模
4.3.5 机械臂Ⅱ逆运动学求解
4.4 机械臂Ⅱ工作空间分析
4.5 本章小结
5 机器人全局路径规划与模型搭建
5.1 全局与局部路径规划
5.1.1 机器人环境建模
5.1.2 栅格法的表示
5.2 蚁群算法的基本原理
5.2.1 基本蚁群算法模型
5.2.2 基本蚁群算法实现步骤
5.3 机器人全局路径规划
5.4 可移动式多维振动时效机器人样机搭建
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于慧鱼的搬运搜救装置的结构设计[J]. 王蓉,田靳文,张振帅,左晋,李金峰. 机电工程技术. 2018(12)
[2]浅析虚拟样机技术在农业机械设计中的应用[J]. 董晨,徐艳. 南方农机. 2018(17)
[3]柴油机活塞裙加工变形控制技术研究[J]. 闫富华,齐丽娜,王辉,邓培忠,屈凤,李莉,王大伟. 热加工工艺. 2018(10)
[4]一种三自由度机械臂的设计与分析[J]. 杨帆,吴贺利,罗晨晖. 机床与液压. 2018(09)
[5]具有隔、吸振双功能减振装置的设计与试验[J]. 熊志远,康钟绪,宋瑞祥,吴瑞,赵娜,熊靓. 噪声与振动控制. 2018(02)
[6]振动时效在控制压轮残余应力中的应用[J]. 房元斌,王灿,王季. 热加工工艺. 2017(17)
[7]振动时效技术研究进展[J]. 刘春泽,杨雪梅,周红生,高琦,许小芳. 声学技术. 2017(01)
[8]两自由度往复式滚筒筛茶叶筛分模拟研究[J]. 王成军,章天雨,郑艳,陈金燕,胡松. 茶叶科学. 2016(06)
[9]多维并联振动筛筛分过程解析与筛面运动形式优选[J]. 李菊,曾氢菲,邓嘉鸣,沈惠平,熊坤. 农业机械学报. 2016(11)
[10]高强度钢板残余应力振动时效消减技术试验研究[J]. 张清东,曾杰伟,罗晓明,张晓峰,陈兵. 机械工程学报. 2017(01)
博士论文
[1]移动机器人原型的控制系统设计与环境建模研究[D]. 邹小兵.中南大学 2005
硕士论文
[1]基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划问题研究[D]. 常淮阳.长春工业大学 2018
[2]多关节机器人运动学与轨迹规划及仿真研究[D]. 姜立.吉林大学 2016
[3]复杂铸钢件变胞振动铸造工艺及设备研究[D]. 刘凯.安徽理工大学 2016
[4]三自由度混联振动筛及颗粒群运动规律研究[D]. 刘琼.安徽理工大学 2016
[5]大型离心风机流固耦合及叶轮振动特性分析[D]. 朱凤梅.江苏科技大学 2013
[6]一种新型振动筛关键部件的疲劳寿命分析[D]. 贾杰.太原理工大学 2013
[7]水泵隔振效果影响因素研究[D]. 董超.沈阳工业大学 2013
[8]振动时效消减焊接残余应力的数值仿真及试验研究[D]. 代永峰.哈尔滨工业大学 2012
[9]振动时效设备的研究与开发[D]. 高慧强.东北大学 2010
[10]蚁群算法熵收敛性分析与应用[D]. 王崇宝.四川师范大学 2009
本文编号：3049327
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3049327.html
