翅片管码垛机器人结构设计、优化与控制的研究

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1、学校代码：10264研究生学号：M130650847上海海洋大学硕士学位论文题目：翅片管码垛机器人结构设计、优化与控制的研究英文题目：TheStudyonStructuralDesignwithOptimizationandControlofthePalletizingRobotforFinnedTube专业：机械工程研究领域：机电一体化姓名：牟晓华指导教师：吴子岳许哲二O一六年四月二日上海海洋大学硕士学位论文上海海洋大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在

2、导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海海洋大学硕士学位论文上海海洋大学硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名工作单位职称备注主席委员委员委员委员委员委员秘书答辩地点答辩日期上海海洋大学硕士学位论文翅片管码垛机器人结构设计、优化与控制的研究摘要在通过对传统的码垛机器人工作特性的研究及对当前工业市场的

3、需求分析基础之上，本文设计出了一种新型翅片管自动码垛机器人，该机器人具有结构简单、占空间小、总耗能少、易于拆卸、运输和成本低等特点。由于装备主体结构采用的是直角坐标型，为确保装备能满足高精的作业要求，需对易出现变形的轨道支撑框架进行受力分析。仿真过程利用Pro/E、ADAMS与ANSYSWorkbench在自身领域的优势共同完成对框架的运动受力分析，同时对ADAMS与ANSYSWorkbench的仿真结果进行比较，得出精确的运动特性仿真结果，最终判断是否进行结构改进。有限元分析和优化设计是现代机械零部件设计的

4、两种主要方法,对于改善已研究的机械零件的强度、质量等有着重要作用。文中在三维软件中建立机器人转动关节固定支架的三维模型，应用ADAMS仿真软件进行动态仿真，得出支架在关节转动状态下的受力分析，然后根据分析的数据结果在ANSYSWorkbench下进行受力分析和优化设计，其过程中通过ADAMS仿真软件可以解决零部件在整个装备运动状态下的受力分析难题，从而摒弃了以往人们只是简单的将负载重量（其大小和方向都是不准确的）附加于零件上来进行静力分析的做法，再加上ANSYSWorkbench软件优秀的结构优化设计模块，最

5、终得到了在变形、应力、质量等方面均有所改善的最优设计方案，其中固定支架I上海海洋大学硕士学位论文的自身质量减少了21.7%，优化效果明显。此外该装备控制系统采用计算机可编程自动化控制器（CPAC）进行程序的执行和Otostudio/GRT作为其编程环境及运行引擎，不仅提高了控制能力，满足了结构和功能的先进性，还降低了成本、创新了技术，使企业也拥有了自己的知识产权。由于该码垛装备具有比传统的码垛机械多很多的使用价值和优点，因此非常适合于现代化工业生产，对我国翅片机行业的进一步发展有着重要的意义。关键词：码垛装备

6、，框架，有限元分析，优化设计，受力分析，固定支架，控制系统II上海海洋大学硕士学位论文TheStudyonStructuralDesignwithOptimizationandControlofthePalletizingRobotforFinnedTubeAbstractBasedontheresearchofthetraditionalpalletizingequipment’soperatingcharacteristicsandthedemandinthemarket,wedesignedacarte

7、sianautomaticpalletizingequipmentwithflexibleoperation,simpleoperationandhighprecisionmodelforthespecificworkingenvironmentofthefinnedtubemachineproductionline.Duetotheequipmentusesintherectangularcoordinatestype,inordertoensuretheequipmentcanmeettherequire

8、mentsofhighprecisionorbitdeformationwhichneedtoanalyzethesupportframeworkforforceanalysis.SimulationprocessusedPro/E,ADAMSandANSYSWorkbenchinthefieldoftheirownadvantagestoexercisestressanalysisofthefra