四轴码垛机器人主要结构件有限元静力分析.docx
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四轴码垛机器人主要结构件有限元静力分析
四轴码垛机器人铸件
有限元分析报告
1、底座分析
底座受力分析,底座受力位置主要在底座与减速机连接处
(1)、底座上部结构载荷
(2)、底座上部结构载荷力矩
(3)、二、三轴电机力矩对底座的作用,作用于底座质心处。
由于Workbench中无法在质心处直接施加力矩,因此将作用力矩转换成角加速度施加于底座质心处。
相应轴的转动惯量Ip2=6.9096E+005kg·mm2,则角加速度
图1-1底座模型
图1-2底座模型网格划分
图1-3底座固定方式
图1-4底座所受重力载荷
图1-5底座所受载荷(1/2)
图1-6底座所受载荷(2/2)
图1-7底座所受结构载荷力矩(1/2)
图1-8底座所受结构载荷力矩(2/2)
图1-9底座所受一轴电机扭矩(1/2)
图1-10底座所受其他轴电机扭矩角加速度
图1-11底座总变形云图(1/3)
图1-12底座总变形云图(2/3)
图1-13底座最大变形处(3/3)
图1-14底座应变云图(1/3)
图1-15底座应变云图(2/3)
图1-16底座应变最大处(3/3)
图1-17底座应力云图(1/3)
图1-18底座应力云图(2/3)
图1-19底座应力最大处(3/3)
表-3底座分析结果数据列表
结果
最小值
最大值
单位
变形总量
0
5.0627e-003
mm
等效应变
3.3584e-009
7.5558e-005
mm/mm
等效应力
1.4482e-004
11.837
MPa
结果分析:
按当前受力状况底座最大变形5.0627e-003mm,最大应力为11.837MPa小于许用应力。
总结:
底座总体变形不大,应力也比较小也主要集中在底部固定减速机部位的周围,所以原设计应该有很多冗余量,改进设计时可以考虑减小外壁及边缘部分的厚度,或者是在连接尺寸不变的情况下整体尺寸做小一些。
2、转盘分析
转盘受力分析,转盘受力位置主要在与一、二、三轴电机相连接处
(1)、底座上部结构载荷
(2)、一轴电机对转盘的反作用力矩
(3)、二轴电机对转盘的作用力矩
(4)、三轴电机对转盘的作用力矩
图2-1转盘模型
图2-2转盘模型网格划分
图2-3转盘固定方式
图2-4转盘所受重力载荷
图2-5转盘所受结构载荷(1/2)
图2-6转盘所受结构载荷(2/2)
图2-7转盘所受1轴电机扭矩
图2-8转盘所受2轴电机扭矩
图2-9转盘所受3轴电机扭矩
图2-10转盘总变形云图(1/3)
图2-11转盘变形云图(2/3)
图2-12转盘变形云图(3/3)
图2-13转盘应变云图(1/3)
图2-14转盘应变云图(2/3)
图2-15转盘应变云图(3/3)
图2-16转盘应力云图(1/3)
图2-17转盘应力云图(2/3)
图2-18转盘应力云图(3/3)
表-4转盘分析结果数据列表
结果
最小值
最大值
单位
变形总量
0
0.15023
mm
等效应变
4.6585e-009
1.5599e-004
mm/mm
等效应力
3.6938e-004
24.872
MPa
结果分析:
按当前受力状况转盘最大变形0.15023mm,最大应力24.872MPa小于许用应力。
总结:
转盘最大变形比底座大的多,最大变形发生在连接固定2轴电机的轮毂处,最大应力也发生在该轮毂根部,说明2轴电机启制动时所产生的力矩对该结构件影响较大,但最大应力依然比较小,说明结构还可以做的更轻巧些。
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