论文部分内容阅读
随着工业4.0时代的到来,机械臂作为工业生产中典型的自动化装备,其发展水平直接决定了国家制造业在国际中的竞争地位。目前,我国机械臂与国外发达国家相比仍存在较多不足,如运动精度低、可靠性差、核心技术落后等。精度作为衡量机械臂运动性能的核心指标,直接决定机械臂是否能完成指定任务,而精度可靠性体现了机械臂完成指定任务的能力,是机械臂性能得到充分发挥的保障,因此对机械臂进行精度可靠性分析研究具有十分重要的意义。本文以关节式同步带减速机械臂作为研究对象,首先进行机械臂动力学和精度可靠性建模,然后运用ADAMS仿真对不同影响因素下的机械臂进行可靠性分析,最后通过实验对可靠性模型进行验证。具体内容如下:(1)运用牛顿-欧拉法创建理想状态下的机械臂动力学模型,对机械臂主要影响因素关节间隙和同步带柔性进行建模,运用柔性多体动力学理论建立关节间隙和同步带柔性耦合的机械臂动力学模型。结合机械臂的运动方程推出机械臂末端精度可靠性模型,采用一阶二次矩法进行机械臂末端精度可靠性分析。(2)基于间隙碰撞力数学模型,运用ADAMS虚拟样机仿真软件创建只含间隙的机械臂模型,具体分析不同的间隙尺寸和不同的间隙数量对机械臂运动周期内的不同动态特性和运动精度造成的影响,并对机械臂末端运动精度可靠性进行分析。(3)基于同步带动力学模型,运用ADAMS虚拟样机仿真软件创建只含同步带的机械臂模型,具体分析在不同的弹性模量下,机械臂动态特性和运动精度产生的性能变化,并对机械臂末端精度可靠性进行分析。(4)研究考虑关节间隙与同步带柔性耦合的机械臂特性。搭建关节式同步带减速机械臂实验平台,同时考虑关节间隙与同步带柔性两个因素,分别在仿真和实验的条件下对机械臂的动态特性进行分析,并对机械臂的运动精度可靠性进行分析。通过对实验和仿真的可靠性数据进行比较,对考虑关节间隙和同步带柔性耦合的机械臂动力学模型和可靠性分析模型的有效性和合理性进行了验证。