关节机械手的刚柔耦合分析.pdf

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1、第34卷第4期够0坎县蕾暑Vo1．34No．42016年4月MACHINERY＆ELECTRONICSApr．2016关节机械手的刚柔耦合分析常德功，庞雷彬，侯兴飞，李松梅(青岛科技大学机电工程学院，山东青岛266061)摘要：针对关节机械手工作时手爪的受力情况进行研究，结合多柔体系统动力学方法，建立了基于刚柔耦舍的关节机械手的虚拟样机，进行关节机械手的动态特性仿真与评价。导出手爪的受力曲线，通过对曲线的分析，验证仿真结果的正确性。最后将手爪柔性体的栽荷文件导入到ANSYS中进行有限元分析，判断手爪在工作中所受的最大等效应力，并提出对关键部位材料

2、的改进，为工程应用提供了很好的理论依据。关键词：剐柔耦合≯柔性体；动力学仿真；有限元分析中圈分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1001～2257(2016)04—0077—04Rigid——flexibleCouplingAnalysisoftheJointManipulatorCHANGDegong，PANGXuebin，HOUXingfei，LISongmei(CollegeofElectromechanicalEngineering，QingdaoUniversityofScienceandTechnology，Qingdao266

3、061，China)Abstract：Inordertostudythegripperstressofthejointmanipulator，thevirtualprototypebasedonrigid—flexiblecouplingwasestablished，incombinationwithmulti—flexbodysystemdynamics，anditsdynamicbehaviorwassimulatedinADAMS．Thenthestresscurveisexported，thesimulationresultsarever

4、ifiedthroughanalysisofthecurve．TheloadfileofthegripperflexiblebodyisimportedintoANSYSToconductfiniteelementanalysis．Thegripper’SmaximumequivalentstressisachievedbytheFEAandthedevelopmentofthematerialsofkeypartsisproposed，whichofferedgoodtheoreticalbasisforapplica—tioninengine

5、ering．Keywords：rigid—flexiblecoupling；flexiblebody；dynamicssimulation；FEA爪进行有限元分析，得到手爪在工作时的应力云图0引言并分析手爪的强度是否满足要求。关节机械手可作为全自动高速高精密取出设1柔性体理论[1-2]备，在注塑成型行业中具有广泛的应用。在运动的过程中，施加在手爪上的载荷复杂多变，很容易产柔性体是变形体，将弹性体离散化为有限的而生应力集中，导致手爪变形甚至断裂。所以正确分又数量非常大的单元，产生很多的节点。在柔性体析手爪的受力情况对改善试验机的工作性能有着变形的过

6、程中各个节点的相对位置时刻都在变化，重要的意义。传统的分析计算的方法只能得到手因此引入弹性坐标来描述柔性体各节点相对坐标爪处于特定状态的受力值，工作量大而且精度较系统的变形，由于柔性体上各节点之间有相对运低。结合运用ANSYS和ADAMS对关节机械手进动[3]。所以坐标系需要随着柔性体变形而变化，即行动态仿真分析，通过仿真得到手爪的载荷曲线，浮动坐标系。考虑节点变形前后的位置、方向和模确定手爪的最大载荷并且把此时刻的受力状况作态，笛卡尔坐标=(z，Y，)，欧拉角=(，0，)，为有限元分析的载荷条件，运用ANSYS软件对手模态坐标q=(g，q⋯⋯，

7、q)(，z为模态坐标数)。收一日期l2016一O3一O4作者筒介t常■zzzPsgiolePfrp功(1950-)，男，山东威海人，工学博士，教授，博士研究生导师，研究方向为新型传动机构、机械系统智能化等。·77·zzzPsgiolePfrpzzzPsgiolePfrpzzzPsgiolePfrpzzzPsgiolePfrp够倾县雷否选的手爪材料为42CrMo，属于高强度钢，其极限应杨明亮，徐格宁．基于约柬刚柔耦合系统的叉车振动以远远大于手爪所承受的应力，因而在一定程度上研究I-J]．机械工程学报，201l，47(20)：89—94．刘晋霞，胡仁

8、喜，康士廷，等．ADAMS2012虚拟样机造成了资源的浪费，提高了制造成本。所以手爪的从入门到精通[M-1．北京：机械工业出版社，201