气动双机械手门架装置的有限元分析

摘要

该文在有限元模型的建立、载荷计算、边界条件确定、网格划分等方面作了深入的探讨.该文完成的主要工作如下:(1)对门架结构进行了分析,在建模过程中充分利用门架结构的对称性,反复利用草图镜像、特征镜像等工具,简化了造型过程;(2)对门架的载荷进行了分析,通过在SolidWorks软件中造型,准确检测了小车的质量及其重心位置,根据达朗伯原理分析计算了小车起、制动时的加速度引起的对横梁的动载荷,利用能量法近似估算了气缸活塞运动到行程终端时的冲击载荷;(3)对门架进行了线性静态有限元分析,输出了应力、变形云图,检测了有关数值,并分析计算了机械手安装工件时的定心误差.采用材料力学方法对个别工况进行了解析计算,将分析结果与有限元分析结果进行了比较,验证了有限地模型的正确性和有限元分析结果的可靠性;(4)对门架立柱进行了稳定性分析,分析结果表明,立柱稳定失效的形式是薄钢板的局部折皱,且立柱是稳定的;(5)分别在不考虑小车质量和考虑小车质量的情况下对门架进行了模态分析.分析结果表明,门架前几阶固有频率均远大于门架激励力的频率,门架不会引起共振;(6)对门架各部分的尺寸进行了改变,并对改变后的门架进行了有限元分析.

目录

文摘

英文文摘

1引言

1.1有限元法的应用现状

1.2课题研究的背景及研究意义

1.3本课题研究的内容

2门架结构三维有限元模型

2.1门架结构简介

2.2门架有限元模型的建立

2.3 小结

3载荷的计算

3.1小车的质量及其重心位置的测定

3.2小车自重对门架横梁的作用力

3.3小车在横梁上加速行走时的载荷分析

3.3.1小车在门架横梁上行走时的加速度

3.3.2小车在横梁上加速行走时的惯性力对横梁的附加动载荷

3.4活塞动作时引起的横梁反力

3.4.1因活塞启动加速对门架横梁的作用力

3.4.2活塞行程终端的冲击对门架横梁的作用力

3.4.3 △st的测定

3.5小结

4门架的线性静态有限元分析

4.1有限元分析的前处理

4.1.1材料的物理参数

4.1.2载荷及约束处理

4.1.3网格划分

4.2静载小车在横梁跨中的有限元分析与解析计算结果比较

4.2.1采用整体门架模型的有限元分析结果

4.2.2采用半门架模型的有限元分析结果

4.2.3采用材料力学方法进行解析计算

4.2.4有限元分析与材料力学方法解析结果比较

4.3静载小车不在横粱跨中时门架的有限元分析结果

4.4机械手安装工件时的定心误差

4.5动载下门架的有限元分析

4.5.1小车在横梁上加速行走时门架的有限元分析

4.5.2气缸活塞动作时，门架的有限元分析

4.6小结

5立柱的稳定性分析

5.1静载下立柱的稳定性分析

5.2小车在横梁上加速行走时立柱的稳定性分析

5.3气缸活塞动作时，门架立柱的稳定性分析

5.4小结

6门架的模态分析

6.1不考虑小车质量，门架的模态分析

6.2考虑小车质量时，门架的模态分析

6.3小结

7对门架改进后的有限元分析

7.1门架局部加固后的有限元分析

7.2门架横梁槽钢型号改变后的有限元分析

7.3门架立柱与横梁槽钢型号同时改变后的有限元分析

7.4小结

8结论

致谢

参考文献：