机器人去毛刺浮动式执行器设计及分析

发布时间：2017-07-02 10:17

  本文关键词：机器人去毛刺浮动式执行器设计及分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：传统制造业中去毛刺大多数采用人工操作,此类方式费时费力且生产效率低,零件质量不稳定。采用工业机器人代替人工进行去毛刺作业能有效提高生产效率,降低成本,保障零件去毛刺质量,但由于机器人定位误差因素,采用刚性刀具去毛刺时容易出现刀具崩断或零件被切坏等情况。浮动式去毛刺执行器能有效解决这方面问题,它能使刀具对零件的毛刺进行跟随加工,可有效避免因零件及定位误差造成刀具和零件的损坏。本论文设计了一种浮动式去毛刺执行器并进行分析,主要研究内容如下：首先,分析了机器人去毛刺的应用需求及特点,设计了浮动式去毛刺执行器的结构。选择涡轮式气动主轴,应用活塞式气动径向顺从浮动环结构,完成了浮动式去毛刺执行器的结构设计,给出了该执行器内部结构的组成及顺从浮动的实现形式和安装方式。其次,研究浮动式去毛刺执行器的动力学特性,得到了固有频率和振型。介绍了有限元模态分析理论,采用ANSYS Workbench软件,建立了浮动式去毛刺执行器的三维模型并给出了结构装配体中装配关系和材料属性,并对浮动式去毛刺执行器进行了自由模态分析,得到了其固有频率及自由模态振型,据此给出了气动主轴的工作转速要求。再次,研究浮动式去毛刺执行器的气压场特性,提出了浮动环结构的优化方案。介绍了计算流体力学基本理论,利用FLUENT数值分析软件进行仿真,建立了浮动环结构的气压场仿真二维简化模型,对不同活塞数量和进气口数量情况下浮动环的气压场进行数值模拟,优化了浮动环结构。最后,建立了机器人去毛刺实验平台,实验研究了去毛刺执行器的顺从特性及气压转速特性。设计并搭建了机器人去毛刺实验平台,利用力传感器测试了去毛刺执行器的径向顺从特性,通过光电式转速仪测量了不同气压下的气动主轴转速,测试了气压与气动主轴转速的关系。
【关键词】：工业机器人 浮动式 去毛刺 执行器
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 论文研究背景及意义11-15
• 1.2 工业机器人去毛刺技术研究现状15-16
• 1.3 浮动式去毛刺执行器研究现状16-19
• 1.4 论文架构与主要研究内容19-20
• 1.4.1 论文架构19
• 1.4.2 主要内容19-20
• 1.5 本章小结20-21
• 第2章 浮动式去毛刺执行器设计21-31
• 2.1 浮动式去毛刺执行器的设计要求21-22
• 2.2 主轴选型及浮动方式确定22-24
• 2.2.1 主轴选型22-23
• 2.2.2 浮动方式确定23-24
• 2.3 浮动式去毛刺执行器结构设计24-29
• 2.4 本章小结29-31
• 第3章 浮动式去毛刺执行器动力学分析31-47
• 3.1 动力学分析基本理论31-34
• 3.1.1 基本变量31-32
• 3.1.2 基本方程32-33
• 3.1.3 有限元分析列式33-34
• 3.2 ANSYS模态分析软件34-38
• 3.2.1 ANSYS主要功能34-35
• 3.2.2 ANSYS模态分析步骤35-38
• 3.3 浮动式去毛刺执行器模态分析38-44
• 3.3.1 浮动式去毛刺执行器自由模态分析38-41
• 3.3.2 仿真结果及分析41-44
• 3.4 本章小结44-47
• 第4章 浮动式去毛刺执行器气压场仿真47-61
• 4.1 FLUENT流体仿真软件47-50
• 4.1.1 FLUENT软件概述47
• 4.1.2 计算流体力学的仿真计算步骤47-50
• 4.2 流体数学模型50-52
• 4.2.1 流体运动控制方程50-51
• 4.2.2 湍流模型51-52
• 4.3 浮动环气压场仿真及分析52-59
• 4.3.1 假设条件52
• 4.3.2 边界条件设定及网格划分52-54
• 4.3.3 仿真结果及分析54-59
• 4.4 本章小结59-61
• 第5章 浮动式去毛刺执行器工作特性实验61-71
• 5.1 实验平台搭建61-65
• 5.1.1 硬件设备61-62
• 5.1.2 实验平台62-65
• 5.2 实验结果与分析65-69
• 5.2.1 径向顺从特性实验65-69
• 5.2.2 气压与转速特性实验69
• 5.3 本章小结69-71
• 第6章 总结与展望71-73
• 6.1 总结71-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-76

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