绿篱苗木修剪机械手的设计与优化

发布时间：2020-04-20 06:58

【摘要】：绿篱修剪是现代城市绿化养护作业中一项繁重的任务,国内在绿篱修剪自动化领域的研究取得了一定成果,但至今未见有成熟的自动化造型修剪设备推广应用。在大量查阅相关文献并深入开展调查研究,以及借鉴和综合国内外相关研究成果基础上,本文研究一种能对园林景观树木、公路绿篱等进行自动造型修剪的绿篱苗木修剪机械手。本论文根据绿篱修剪机械手的工作性能要求确定了关节型机械手的机构方案,应用Pro/Engineer建立了修剪机械手的三维实体模型。基于Pro/Engineer和ADAMS的联合仿真技术对修剪机械手进行了动力学仿真。通过在ADAMS中对修剪机械手进行半圆球修剪和圆柱修剪过程的仿真研究,得出了在两种工况下的各驱动元件的驱动力以及驱动速度曲线,为修剪机械手的元件选型提供了依据。分析了绿篱苗木修剪机械手在三种典型作业工况下的受力情况,对修剪机的关键部件底座、大臂及中臂进行静强度分析,校核了其强度和刚度,同时确定了修剪机械手受力最恶劣的作业工况,并针对该工况对底座、大臂、中臂及小臂构成的修剪机械手主体结构进行了有限元模态分析,确定了该主体结构的固有频率能够避开地面激振频率和修剪刀盘的激振频率。其次对修剪机械手的底座进行最恶劣工况载荷下的瞬态动力学分析,表明该冲击载荷是导致结构发生破坏的重要影响因素。在此基础上对修剪机械手底座进行疲劳强度分析,明确了底座疲劳强度薄弱的部位并预测其疲劳寿命,最后针对三种典型工况对底座进行多工况静力学优化,并对优化结果分别进行了验证,证明了优化后底座结构的力学性能得到了明显改善。根据分析结果对修剪机械手零部件进行选型及其样机研制,搭建测试实验平台对底座进行应力测试。通过对比底座测试点的有限元计算值与实验测试值,结果表明两者的相对误差较小,证明了优化结果是正确的。
【图文】：

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本文编号：2634295