玻璃幕墙清洁机器人的模态分析及优化设计

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1、玻璃幕墙清洁机器人的模态分析及优化设计贾强2015年12月中图分类号：TH112UDC分类号：621玻璃幕墙清洁机器人的模态分析及优化设计作者姓名贾强学院名称机械与车辆学院指导教师丁洪生教授答辩委员会主席王晓力教授申请学位工学硕士学科专业机械设计及理论学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年01月ModalanalysisandoptimizationofthecleanrobotCandidateName：QiangJiaSchoolorDepartment:MechanicalEngi

2、neeringFacultyMentor:HongshengDingChair,ThesisCommittee：Prof.XiaoliWangDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：MechanicalDesignandTheoryDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。

3、尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要对于事故频发的高空清洁行业，亟需一种能够代替人工清洁的智能化作业方式，因而机器人在清洁领域的应用受到越来越广泛的关注，其中玻璃幕墙清洁机器人主要满足越来越多的高层玻璃幕墙建筑的清洁需求。本文围绕作者自己

4、设计的一种轻型玻璃幕墙清洁机器人，分别对其运动姿态和清洗姿态进行研究分析。首先建立其力学模型，对两种工作姿态的受力情况进行分析，利用两种方法对两种姿态的超静定平衡方程求解，得到机器人本体承受风载荷时吸盘吸附力需要满足的约束关系，并且分析出四级风力范围内的最不利风载，在最不利风载条件下进行相应的静力学有限元仿真分析。然后对机器人本体的动力学特性进行分析。分别对两种工作姿态的机器人做模态分析，得到六阶内的模态频率以及模态振型。在此基础之上分析机器人本体承受随机振动和周期性载荷的能力。在不同方向上加载

5、给定的功率谱密度曲线和不同频率的正弦载荷，得到一系列的仿真结果，并且分析出需要改善提高动力学性能的零部件。为了进一步提高机器人工作的稳定性，主要以提高结构刚度，减小应力集中为目标，对一些关键零部件进行优化设计。然后对优化后的模型进行相应的动力学分析，对比前后两次分析结果，达到设定的优化目标。关键词：清洁机器人静力分析模态分析随机振动分析谐响应分析优化设计I北京理工大学硕士学位论文AbstractInthefieldofhighaltitudecleaningindustry,itisurgent

6、forakindofintelligentoperationtoreplacemanualcleaning.Therefore,theapplicationofrobotincleaningfieldhasbeenmoreandmoreconcerned.Thecleaningrobotforglasscurtainwallismainlytomeetmoreandmorecleaningrequirementsofhigh-risebuildingofglasscurtainwall.Inth

7、ispaper,anewkindofcleaningrobotforglasscurtainwalldesignedbytheauthorisstudiedandanalyzed,includemovingandcleaningattitudes.Firstly,themechanicsmodelisestablished,andthestresssituationoftwokindsofworkingattitudesisanalyzed.Thestaticallyindeterminatee

8、quilibriumequationsoftwokindsofattitudearesolvedbydifferentmethods,inordertoobtaintheconstraintrelationbetweenthesuckingforceandthewindloadintwoattitudes.Onthebasisofanalysisofthemostdisadvantageouswindload,thecorrespondingstaticfiniteelementsimulati