分析气动机械手柔性导轨的仿真与

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1、学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.coml匐似验，一种为圆柱导轨，直径为20mm的圆截面钢，solidworks导轨模型solidworks装配模型双导轨式安装；另一种为截面积与圆柱导轨相等PARASOLI。的SEO45型导轨，导轨截面形状如图2所示，铝合导入ANSYS导入ADAAMMssI二二二二工二二二二二工二二二金材料，单导轨式安装。两种导轨的变形量分别定义单元类型编辑各构件l二二二二[二二为0．65mm、O．53mm，均满足初步计算要求。定义材料特性编辑柔性体二二二二工二二二二二

2、二工二二二建立KEYPD1NTS定义约束和驱动二二二二I二二二二二二二[二对实体划分网络动力学仿真二二二二I二二二二二二[二对KEYPDINTS划分网络分析输出结果二二二二[二二建立刚性区域图2SEO45型导轨截面图输出D坟件2动力学仿真分析2．1刚柔耦合原理ADAMS中柔性体是用离散化的若干个单元的有限个节点的自由度来表示物体的无限自由度I，柔性体的运动可以看为刚性移动、刚性转动和变形运动的耦合，其中变形运动可以通过计算每一时刻物体的弹性位移来描述，构件上任一节点的弹性位移可以用变形体的模态矢量阵与模态坐标的线性组合

3、来表示，从而可以研究柔性体与整体刚性运动相互作用对运动的影响。柔性体的广义坐标为：=，Y，z，I，0，，q，【i=1,2，⋯，)J=tx，，gJ考虑变形前后单元节点P的位置、方向和模态的变化，根据拉格朗日方程导出柔性体运动方程：{__1l(O—M21{+聪++Dl+f尝1九：Q0／与式中：M为柔性体质量矩阵；K和D分别为模态刚度矩阵和模态阻尼矩阵；为广义重力：T为柔性体动能；九为对应于约束方程、I，的拉格朗El乘子；Q为投影到薯上的广义力。2．2刚柔耦合模型的建立柔性体通过ANSYS建立，刚柔耦合仿真通过=ADAMS实

4、现，具体操作步骤如图3所示。{。+oc詈s△+6△x。薹在ANSYS中对导轨进行模态分析并生成MNF文件(模态中性文件)，导入ADAMS中替换刚体导轨生成导轨柔性体模型，与其他刚体配合建立刚柔耦合模型进行仿真。建立正确的柔性体是刚柔耦合仿真的关键，因此必须验证MNF文件的正确性，可以通过以下项目进行检查：1)柔性体的尺寸：如果MNF文件输出时单位错误，那么导入后柔性体与被替换的刚性体尺寸上会有偏差，学兔兔www.xuetutu.com务l违訇化为测试曲线导入到圆柱导轨变形曲线图中，将两导轨的变形图进行对比，如图4所示。

5、其中曲线deformation1、deformation2分别为圆柱导轨和SEO45型导轨的变形曲线。tirae(sec)(a)圆截面导轨变形曲线萄_f。。图4柔性体导轨动力学仿真曲线由两导轨的动力学仿真曲线看出，随着水平(b)SEO45翌导轨变形曲线气缸的动作，导轨伸出过程中变形逐渐增大，并图5导轨变形图伴随有轻微的振动。SEO45型导轨比圆柱型导轨形象的描述了导轨的变形和振动，更符合实际运变形小，运行过程中振动小，运行平稳。另外，行状态。所以针对导轨的变形振动应采取相应的体积上，SEO45型导轨采用单导轨式安装，较

6、双措施，提高机械手的动作精度和可靠性。导轨式安装的圆柱型导轨结构简单，体积小；重3结论量上，SEO45型导轨采用铝合材料，重量低于圆在Solidworks中建立机械手模型，将导轨模型柱钢导轨；综上，选用SEO45型导轨作为水平导导入ANSYS中，进行模态分析得到导轨的模态中轨，而对于只承受轴向载荷的垂直导轨，考虑到性文件，然后将带有柔性体信息模态中性文件导成本选择直径为6mm的圆截面钢导轨。入ADAMS中建立刚柔耦合模型，进行动力学仿表1导轨静力学分析变形值真，得出不同类型柔性体导轨的变形和振动，对导轨行程(mm)01

7、oo20o3oo400500导轨的变形曲线进行分析，并与在ANSYS中的静导轨动作时间(s)0l

8、O51．501．952．403力学变形曲线对比可知，采用柔性体导轨模型可圆柱导轨变形量(mm)O0．022O．O9l0．2380．4900．873SEO45型导轨变形嚣(mm)O0．0160．O57O．147O-3O60．552以更准确的反应机械手运动情况。通过机械手的动力学仿真分析，在对机械手将两导轨模型分别导入ANSYS中进行静力进行设计时，若机构中存在承载大，行程大，做学分析，分析出水平导轨伸出(X轴方向位移)变速运

9、动的部件时，应充分考虑构件变形对机械lOOmm、200mm、300mm、400mm、500mm处的手末端点轨迹的影响，保证手部抓取工件的准确变形值，同时在ADAMS中建立传感器，依次测量性；对手指夹紧力进行计算时，应考虑手臂的振出水平导轨伸出以上距离时的时间值，结果如表动情况，防止在运送工件过程中因为手臂的振动1所示。将各时刻值及