复合材料切割机械手的设计研究

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1、分类号——UDc密级学校代码!Q堡窆2劣多凄理歹大潭学位论文题目复金挝盘翅劐扭擅壬的遮盐盟究英文DesignandResearchofComposite题目坠4i蝗亟垦!￡坠焦i堕g!迫坠Q!研究生姓名谢添指导教师姓名—』坠垃职称———幽坠一学位—塑±_单位名称扭垫王猩堂瞳邮编副指导教师姓名单位名称职称邮编430070学位——申请学位级别殛±学科专业名称扭越三猩论文提交日期2Q13生Q§月论文答辩日期2Q13生Q§月学位授予单位盛这堡墨盘堂学位授予日期答辩委员会主席絷!j塾笠评阅入!±矗堡终2013年05月独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取

2、得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文使用授权书弘11年r日16Ia本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可

3、的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。(保密的论文在解密后应遵守此规定)研究生(签名)：昧缘导师(签名)．＼刁△方日期伊fj午臼d1，6I刁摘要复合材料经过多年的发展，广泛应用于航空、航天、汽车制造、化学工业、医疗等许多领域，针对应用于不同领域的各种复合材料，发展出了各种不同的加工工艺。随着复合材料产品的使用范围愈加广阔，为了提高产品的生产效率和质量，复合材料的自动化加工技术也随之产生并逐渐发展成熟。机械手历经近50年的发展，成为了制造业生产自动化中十分重要的机电设备，前景光明。首先，伴随现代控制技术的发展，机械手重复精度提高，其定位准确

4、性得到增强。其次，机械手可具有重构化、模块化的机械结构，根据实际需要拼装，实现所对应的功能。再者，随着机电一体化技术的发展，由“可编程控制器、传感器、动作元件”组成的典型的自动化控制系统依然会是主流发展方向，在此系统中，传统的开关控制也将转变为反馈控制，从而进一步提升系统的精度。本论文的研究重点是碳纤维复合材料加工的机械手设计，机械手臂在复合材料加工中的应用，是近些年发展起来的复合材料自动化成型制造技术之一。包括超声波切割，超声波磨削等。超声波切割具有切口光滑、牢靠，切边准确，不会变形，不翘边、起毛、抽丝、皱折等优点，应用于复合材料加工领域可解决加工过程中的粉尘问题，保证施

5、工人员健康和设备正常运转。复合材料加工装备中机械手臂的智能化在复合材料后续加工技术中发挥着重要的作用。因此，为了满足我国航空航天工业对复合材料构件制造的需求，研究开发具有我国自主知识产权的复合材料切割机械手臂是非常必要的，也是急需解决的课题。本文结合相关项目的要求，设计出一种能够实现空间复杂轨迹运动的多自由度关节型机械手，提出多个结构方案并进行对比最终确定，并根据实际工作要求确定机械手具体尺寸及各部件选型，最终完成结构设计。之后利用Pro／ENGINEER软件进行机械手三维建模，并对装配模型进行运动仿真，模拟机械手空载和加工简单曲面的运动情况。之后利用有限元分析软件ANSY

6、S对机械手的大臂和小臂进行了结构静力学分析和模态分析，得出分析结果以确保机构运动过程中的安全性和稳定性。关键诃：复合材料，关节型机械手，运动仿真，有限元分析AbstractAfteryearsofdevelopment，compositematerialsarewidelyusedinaviation，aerospace，automobilemanufacturing，chemicalindustry，medicalandmanyotherareas，inviewofthevariouscompositematerialappliedindifferentfields，pe

7、opledevelopedavarietyofdifferentprocessingtechnology．Withtheincreasinglybroadofthescopeofapplicationofcompositematerialsproducts，automationprocessingtechnologyofcompositematerialsisproducedandgraduallymature，whichhadimprovedtheproductionefficiencyandqualityofp