玻璃生产线上机械手堆垛机静动态特性分析及优化

摘要

作为传统的基础材料，平板玻璃在国民经济发展中有着不可替代的作用。平板玻璃生产线上的设备直接影响着平板玻璃的质量和生产效率，堆垛机位于平板玻璃生产线的末端，其好坏直接影响整条生产线的成品率和玻璃板的质量，越来越受到人们的重视。
　　本文以平板玻璃生产线为载体，在深入了解生产线上玻璃板在线堆垛要求后，结合现场的实际情况，设计了用于抓取玻璃板的机械手吸盘，并装于六自由度工业机器人的末端，组成了现在比较流行的自动堆垛装置——机械手堆垛机。利用Solidworks建立了机械手堆垛机的三维模型，结合机器人运动学的分析方法，建立了机械手堆垛机的关节坐标系，通过齐次变换，求出了相邻连杆的坐标系的变换通式，进而得到了机械手堆垛机的运动学方程。在此基础上，利用MATLAB软件找出了机械手堆垛机的工作空间，为其在生产线上的布置做好准备。
　　接着，利用ANSYS workbench软件对机械手堆垛机进行静、动态分析，得到了结构的应力云图、位移云图及固有频率和振型，对其结构的强度、刚度及变形状况进行分析，分析结果表明：机械手堆垛机存在底座强度过大、大臂应力集中、小臂强度不足、机械手吸盘处变形过大等问题。
　　对三个关键零部件进行详细的分析，找出机械手堆垛机的最薄弱环节——小臂；利用ANSYS的设计模块对小臂进行优化设计，获得了以最小重量、最大承重为目标的优化设计结果，并使其保持良好的静态、动态性能，取得了混合优化的良好效果，为机械手堆垛机在平板玻璃线上的应用提供理论指导和技术支持。

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附表索引

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3本文研究内容

1.4本章小结

第2章 机械手堆垛机的建模

2.1机械手吸盘的设计

2.2 堆垛机模型的建立

2.3 本章小结

第3章 机械手堆垛机的运动分析

3.1运动分析的基础

3.2机械手堆垛机的运动分析

3.3机械手堆垛机逆运动分析

3.4机械手堆垛机工作空间

3.5 本章小结

第4章 机械手堆垛机的静态特性分析

4.1有限元理论介绍

4.2 Workbench软件简介

4.3机械手堆垛机的静态分析

4.4 本章小结

第5章 机械手堆垛机动态分析及优化

5.1模态分析的基础

5.2机械手堆垛机的模态分析

5.3关键零部件的分析

5.4关键零部件的优化

5.5本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录A:攻读学位期间所发表的学术论文目录