[精品論文]小型噴漿機器人虛擬樣機開發(fā)(論文)

畢業(yè)設計課程定做 QQ1714879127小型噴漿機器人虛擬樣機開發(fā)摘要： 基于SolidWorks對小型噴漿機器人進行虛擬樣機的開發(fā)。并建立了小型噴漿機器人的虛擬樣機模型。通過對機器人完成虛擬樣機的造型建模，部分工作情況的靜態(tài)分析、動態(tài)仿真，為機器人某些分析提供必要的理論數據，并在機器人虛擬樣機的基礎上，實現對機器人有關零部件的有限元分析、運動仿真。指導教師意見：指導教師簽名：引言：本課題研究的目的是通過對小型噴漿機器人虛擬樣機的開發(fā)，進一步學習虛擬樣機技術的應用，對SolidWorks三維造型軟件的靈活運用及利用COSMOSMotion軟件中提供的可對運動仿真中的干涉幀進行顯示的功能、并進行有限元分析。通過本次研究，加深了對專業(yè)知識的掌握及靈活運用，提高了動手能力，增強了解決和處理問題的能力。對今后的學習和工作起到了很大的幫助。一、查閱資料和學習。首先，查找有關虛擬樣機方面的書籍和論文，學習對虛擬樣機技術的了解和應用。再次，通過對SolidWorks零件設計、SolidWorks高級曲線曲面實例解析、SolidWorks高級裝配、SolidWorks動畫演示和運動分析實例解析、SolidWorks及COSMOSMotion機械仿真等其他SolidWorks方面書籍的學習，加強了對SolidWorks的掌握及靈活運用。二、用SolidWorks三維造型軟件對小型噴漿機器人進行三維建模。人在設計零件時的構思是三維的，是有顏色、材料、硬度、形狀、尺寸、位置、相關零件、等等關聯概念的三維實體，甚至是帶有相當復雜的運動關系的三維實體。用三維CAD軟件，就能實現裝配等復雜設計過程，使設計更加符合實際設計過程；隨著零件復雜程度的增加，更需要用三維軟件來設計，以便能更好的表達設計意圖。在三維軟件設計中，產品的裝配關系和所屬的父子關系很清晰，可以把產品的設計BOM帶到PDM系統(tǒng)內，為在PDM內生成采購BOM,制造BOM提供正確的信息。圖1 RPJ-X型噴砼機器人結構示意圖依據小型噴漿機器人圖紙，基于SolidWorks進行三維建模、裝配及部分分析。其中：主要部分零件示意圖：圖2 噴槍管 圖3 齒輪殼圖4 齒輪軸 圖5 小旋轉臂 圖6 支柱體 圖7 擺臂 圖8 大臂圖圖9 大拉桿 圖10 底座 圖11 擺柄體 圖12 軸承底座 圖13 齒輪箱 圖14 油箱 圖15 油馬達 圖16 連接架體圖17 蝸殼背面 圖17 蝸殼前面圖18 聯軸器 由于小噴漿機器人結構復雜，零件很多，只能例舉出部分主要零件，多數零件不可能都列出來。在進行三維造型中，遇到的問題是一些曲面造型，因曲面造型需設定多個基準面，通過幾個不同的特征完成曲面造型；由于圖紙都是二維的，在三維造型中，需要一定的空間思維能力、想象能力。在造型過程中，增強了立體感、空間想象能力；機械原理、機械設計等專業(yè)知識的進一步加深 。三、對各個零件進行裝配。用虛擬裝配技術檢查并消除了裝配干涉問題提高了工作效率，避免了返工浪費；對所有零部件的重量、質心、慣性張量等一些參數得到了及時、準確的提取，為機器人的運動分析等提供了科學的依據。裝配部件示意圖如下： 圖19 噴槍裝配圖2 圖20 槍桿裝配 圖21 小旋轉臂裝配 圖22 大臂裝配 圖23 從動體裝配 圖24 驅動車輪裝配 圖26 箱體裝配 圖25 行走部件裝配在完成對各個部件的運動檢查之后，又實現了對機器人的整體裝配。對虛擬裝配后的噴砼機器人樣機，同樣進行了運動與碰撞檢驗，獲得了可靠的設計依據。 圖27 整體裝配四、基于虛擬樣機的力學分析下面以大臂為代表，說明對機器人構件的力學分析過程。大臂后端固定，中間加鉸鏈，前端加力如下：豎直向下的力：2000N，包括部件1、2、3的總重量和管子、漿的質量。沿大臂的力：25000N。大臂受力情況，可以轉入到COSMOSWorks軟件中進行處理。在COSMOSWorks軟件中對大臂的伸縮臂，在靜態(tài)分析模式下，首先對其進行了網格劃分，對其有限元分析的網格劃分情況如圖28所示。然后按照實際的邊界條件，代入上述的力學分析結果，對其進行了靜力學分析運算，并且輸出了該工件的應力分析云圖、位移云圖和應變云圖等分析結果。由有限元分析結果可知，相對來說其應變和應力方面是比較安全的，其應力和應變都遠遠安全范圍之內。對大臂設計的主要關注對象應該是它的剛性問題。圖28 有限元網格劃分圖29 位移云圖圖30 應變云圖 圖31 應力云圖采用參數化實體造型技術，為小型噴漿機器人完成了虛擬樣機的實體造型。獲得了機器人的一些物理參數，為機器人分析提供了準確的分析數據。同時，完成了對機器人虛擬裝配和虛擬關節(jié)運動的測試，找出了干涉部位，消除了設計隱患。還可以運用虛擬樣機，結合機器人運動學分析理論，基于COSMoSmotion對機器人實現了工藝運動過程仿真。下圖為機器人運動仿真截圖： 分析噴槍的速度及加速度情況：（1）質心速度幅值：（2）質心加速度幅值：（3）平均加速度幅值：（3）平均動量幅值：總結：在機電學院各位領導的親切關懷下，在樊教授親自指導下終于完成了小型噴漿機器人虛擬樣機開發(fā)的科研立項工作，在此表示衷心的感謝。 此項目主要對小型噴漿機器人進行造型設計，并對部分部件進行分析，以達到實用要求。在設計造型中主要用到了Solidworks軟件，以及里面的cosmosworks、cosmosmotion插件?？蒲辛㈨楇m然完成，有能力有限、時間等原因，還有很多工作沒做。還需要進一步的學習與研究，以