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高速并联机械手静动态特性分析及优化设计
  • ISSN号:1000-565X
  • 期刊名称:《华南理工大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:TH112[机械工程—机械设计及理论] TP242[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]天津大学机械工程学院,天津300072, [2]辰星(天津)自动化设备有限公司技术部,天津301701
  • 相关基金:天津市人才引进与科技合作项目(13RCHZGX01118); 天津市“科技型中小企业技术创新项目”(14C26211200362)
中文摘要:

以一种可实现选择顺应性装配机器手臂(SCARA)运动的4自由度高速并联机械手(以下简称Cross-IV机械手)为研究对象,将运动学理论与有限元分析相融合,提出一种全域参数化有限元模型的建模策略和结构参数的优化设计方法.首先以运动学逆解分析为基础,利用有限元软件Ansys的编程语言(APDL)实现机械手在位姿、尺寸和结构参数变化时整机有限元模型的快速创建;然后利用参数化有限元模型提出一种分析整机系统全域静刚度和低阶固有频率分布规律的循环建模策略,进而获得全域内性能最差位形.最后定义一种评价机械手机构动态特性的性能指标,以一组尺度参数为例,利用正交试验,深入分析结构参数对系统动态性能的影响,进而综合得到一组最优结构参数.

英文摘要:

By combining the finite element analysis with the kinematical theory,a modeling strategy of the global parametric finite element model and an optimal design of structural parameters are proposed for a 4-DOF high-speed parallel manipulator which can realize SCARA( Selective Compliance Assembly Robot Arm) motion. First,based on the inverse kinematic analysis of the Cross-IV manipulator,the finite element model of the manipulator under different conditions of configurations,dimensions and structures can be rapidly constructed by means of the Ansys programming language APDL. Next,by using the parametric finite element model,a circular modeling strategy is presented to evaluate both the global static stiffness and the low-order natural frequency distribution of the whole machine,and the configuration of the worst performance is obtained. Finally,a novel performance index is defined to estimate the dynamic characteristics of the manipulator,and the effect of structural parameters on the dynamic performance of the system is deeply analyzed through the orthogonal experiments of a set of scale parameters.Thus,a set of optimal structural parameters are obtained.

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期刊信息
  • 《华南理工大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:国家教育部科技司
  • 主办单位:华南理工大学
  • 主编:李元元
  • 地址:广州市天河区五山路华南理工大学17号楼
  • 邮编:510640
  • 邮箱:journal@scut.edu.cn
  • 电话:
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-565X
  • 国内统一刊号:ISSN:44-1251/T
  • 邮发代号:46-174
  • 获奖情况:
  • 本学报荣获1996年国家教委系统优秀科技期刊二等奖...,1999年荣获全国优秀高校自然科学学报及教育部优秀...,2001年荣获广东省优秀期刊奖和广东省优秀科技期刊...,2004年获全国高校优秀科技期刊二等奖,2006年获首届教育部优秀科技期刊奖,2008年荣获第二届教育部优秀科技期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:22954