角钢自动码垛机的结构分析与优化设计

摘要

在自动化程度日益提高的钢铁企业，很多环节的生产效率和生产质量都得到明显改善，但是仍有部分环节自动化程度还很低，制约着企业的生产效率，角钢的码垛环节就是其中一个。　　基于上述问题，提出一种二自由度并联角钢自动码垛机。该角钢自动码垛机结构简单、体积小、运动速度快、动作准确，能够有效提高生产效率及生产质量，解决现有码垛机运动速度慢、动作不准确、生产效率低下的难题。和串联机构相比，并联角钢自动码垛机刚度大，能够承受更大的力矩和力。　　课题主要以二自由度并联角钢自动码垛机为研究对象，依据几何投影学，将二自由度并联角钢自动码垛机等效成平面机构，对其进行运动学分析和奇异性分析。结合实际分析数据，对角钢自动码垛机进行结构优化，根据导轨倾斜角度和运动学参数的关系，最终对其导轨进行倾斜设计。　　运用虚拟机构法，构造等效机构，建立角钢自动码垛机的三维空间坐标模型，再根据转化关系，将三维模型转化为易于理解的平面图，最后得出角钢自动码垛机的尺寸设计空间。运用极限圆法对角钢自动码垛机的理论工作空间进行研究，得到不同形状的理论工作空间，根据连杆的长度范围，确定最优的理论工作空间。　　运用多项式曲线法、正弦曲线法、修正梯形曲线法对角钢自动码垛机末端执行机构的加速度进行研究，得出各个方法最大加速度的表达式。根据实际情况，确定角钢码垛机的运行周期和运行路径，最后根据实际情况选用最适合角钢自动码垛机轨迹规划的方法，同时也对轨迹规划曲线进行圆弧优化。　　运用拉格朗日法对角钢自动码垛机进行动力学分析，建立逆解模型和动力学方程，求出滑块的驱动力。根据丝杠的轴向载荷、伺服电机瞬时最大输出扭矩，选取适合该机构的伺服电机。　　根据上述理论分析，角钢自动码垛机和实际工况相符，运行高效、平稳，能够促进钢铁企业生产效率的提高，同时也对钢铁企业自动化程度的加深有着重大意义。

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引言

第1章 绪论

1.1 码垛技术的发展历史

1.2并联机器人的研究历程

1.3并联机器人理论的研究现状

第2章 运动学分析与机构优化

2.1 角钢自动码垛机的结构分析

2.2 角钢自动码垛机的运动学分析

2.3 奇异性分析

2.4 角钢自动码垛机构的优化设计

2.5 小结

第3章 工作空间分析

3.1 机器人工作空间的理论分析

3.2 角钢码垛机的尺寸设计空间模型

3.3 角钢码垛机的理论工作空间

3.4 小结

第4章 运动轨迹规划

4.1 运动轨迹规划方法

4.2运动轨迹研究

4.3小结

第5章 刚体动力学分析

5.1 逆动力学模型

5.2 伺服电机的选取

5.3 小结

结论

参考文献

致谢

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