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老人服务机器人机械臂的动力学分析与轻量化设计研究 被引量：29
1
作者 郭大宝 梅涛 +2 位作者 骆敏舟 冯宝林 赵江海 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1146-1150,共5页
针对老人服务机器人机械臂的功能要求,提出了一种老人服务机器人的串联型六关节机械臂轻量化的设计方法。建立了机械臂的牛顿-欧拉动力学方程,并利用动力学方程的分析结果,选择了机械臂的直流伺服电机和减速系统等部件。在虚拟样机的基... 针对老人服务机器人机械臂的功能要求,提出了一种老人服务机器人的串联型六关节机械臂轻量化的设计方法。建立了机械臂的牛顿-欧拉动力学方程,并利用动力学方程的分析结果,选择了机械臂的直流伺服电机和减速系统等部件。在虚拟样机的基础上对机械臂进行了轻量化设计,包括利用CAD软件设计机械臂机构,利用CAE仿真软件对机械臂进行了静力学和动力学仿真,校验分析结果,选择能够实现机械臂轻量化的机械臂构架的材料,优化构架的结构。 展开更多
关键词 虚拟样机 动力学分析 轻量化 静力学仿真 动力学仿真
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输电铁塔攀爬机器人夹持机构的设计与分析 被引量：7
2
作者 赵慧如 鲁守银 石利荣 《机械传动》 北大核心 2019年第11期47-53,共7页
针对铁塔检修工人高空作业时手动挂拆安全绳危险性高和效率低的问题,基于菱形原理设计了一种V型角钢对称夹持机构,主要由夹持爪、外展机构和顶出机构组成,夹持爪通过螺旋升降机与滑动导轨的配合实现对角钢的抓紧,垂直于夹持手臂的外展... 针对铁塔检修工人高空作业时手动挂拆安全绳危险性高和效率低的问题,基于菱形原理设计了一种V型角钢对称夹持机构,主要由夹持爪、外展机构和顶出机构组成,夹持爪通过螺旋升降机与滑动导轨的配合实现对角钢的抓紧,垂直于夹持手臂的外展机构通过调整其展出距离改变夹持爪的位置,顶出机构前端的V型块设计可保证机器人机身始终平行于角钢。绘制机器人的SolidWorks三维模型,依据菱形原理简化模型,并验证其对中夹持性和机构设计的合理性,建立静力学模型,对夹持机构进行静力学分析和静力学仿真。通过样机试验,验证了该夹持机构的可行性。 展开更多
关键词 攀爬机器人 夹持机构 菱形原理 静力学建模 静力学仿真
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销轴连接对ZF5000/17/28型液压支架稳定性的影响
3
作者 史慧芳 穆大林 《机械管理开发》 2024年第7期62-64,共3页
以ZF5000/17/28型液压支架为例,结合销轴连接对液压支架稳定性影响,介绍一种液压支架稳定性影响分析方法。此方法主要采用ADAMS和ANSYS两种仿真软件,可从动力学和静力学两个角度进行液压支架稳定性分析。对比工程应用分析结果与仿真分... 以ZF5000/17/28型液压支架为例,结合销轴连接对液压支架稳定性影响,介绍一种液压支架稳定性影响分析方法。此方法主要采用ADAMS和ANSYS两种仿真软件,可从动力学和静力学两个角度进行液压支架稳定性分析。对比工程应用分析结果与仿真分析结果,确认液压支架稳定性影响分析方法具有较高精准性。 展开更多
关键词 销轴连接 液压支架 稳定性 动力学仿真 静力学仿真
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末端牵引式上肢外骨骼结构设计与运动学分析
4
作者 张凤鑫 孙振兴 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第2期120-127,158,共9页
针对上肢外骨骼关节互联性较差、智能化水平低、本体尺寸较大及制造成本较高等缺点,设计了一种结构简单、价格低廉且可批量定制的新型桌面式三自由度末端牵引式上肢外骨骼。首先,根据患者的康复功能需求,结合人体上肢的尺寸进行整体的... 针对上肢外骨骼关节互联性较差、智能化水平低、本体尺寸较大及制造成本较高等缺点,设计了一种结构简单、价格低廉且可批量定制的新型桌面式三自由度末端牵引式上肢外骨骼。首先,根据患者的康复功能需求,结合人体上肢的尺寸进行整体的结构设计;其次,使用有限元仿真软件Ansys Workbench对关键零/部件进行静力学仿真,优化零件刚度、强度及尺寸,从而验证外骨骼材料及尺寸的合理性;然后采用Denavit-Hartenberg(D-H)参数法建立坐标系,推导了正运动学并对末端位姿工作空间进行求解,并绘制了工作空间点云图;最后,使用Adams软件对末端牵引式上肢外骨骼进行了运动学分析。结果表明,末端牵引式上肢外骨骼结构设计合理,能够满足上肢运动功能障碍患者的康复训练要求。 展开更多
关键词 末端牵引式上肢外骨骼机器人 三自由度 结构设计 静力学仿真 运动学仿真 康复训练
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齿轮箱轴端唇形密封结构的最大密封水压仿真研究
5
作者 王双兴 邵钢 +1 位作者 王冀 田昊 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期181-188,共8页
为了确保船舶齿轮箱水下密封可靠,开展船舶齿轮箱轴端唇形密封结构的最大密封水压研究。首先,进行齿轮箱轴端唇形密封结构的静力学仿真,得到了过盈量为0.5 mm条件下唇形密封和旋转轴之间的接触宽度和平均接触压力,经进一步计算得到了唇... 为了确保船舶齿轮箱水下密封可靠,开展船舶齿轮箱轴端唇形密封结构的最大密封水压研究。首先,进行齿轮箱轴端唇形密封结构的静力学仿真,得到了过盈量为0.5 mm条件下唇形密封和旋转轴之间的接触宽度和平均接触压力,经进一步计算得到了唇形密封结构的生热量。在此基础上,进行了唇形密封结构的热力学有限元仿真分析,获得了过盈量为0.5 mm时唇形密封结构最高温度随水压载荷的变化规律。最后,以150℃为最高温度上限,仿真获得了唇形密封结构的最大密封水压为0.035 MPa,并进行了输出轴端最大密封水压的试验验证,验证了仿真获得的最大密封水压结果的正确性。研究结果表明:在唇形密封与旋转轴过盈量为0.5 mm的条件下,唇形密封结构的最高温度与水压呈正相关关系。 展开更多
关键词 唇形密封 最大密封水压 静力学仿真 热力学仿真
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基于ANSYS的自动上下料搅拌车车架仿真优化
6
作者 何群 张启铄 +1 位作者 曲海龙 杨先海 《计算机仿真》 2024年第6期364-369,共6页
混凝土搅拌车在工程建设中用途广泛,随着双碳经济的发展,搅拌车的轻量化逐渐成为企业中关注的问题。为了提高混凝土搅拌运输车的燃油经济性和整体稳定性,本文研究了3方自动上下料搅拌车车架在满载工作时上坡、下坡,静止状态下的铲斗举... 混凝土搅拌车在工程建设中用途广泛,随着双碳经济的发展,搅拌车的轻量化逐渐成为企业中关注的问题。为了提高混凝土搅拌运输车的燃油经济性和整体稳定性,本文研究了3方自动上下料搅拌车车架在满载工作时上坡、下坡,静止状态下的铲斗举起和平放这4种工况的受力变化,并利用ANSYS软件对此4种典型工况进行了静力学分析,通过分析结果对比出最危险的工况后采用响应面分析并优化。研究结果表明,优化后的车架在重量减轻的同时也满足了材料的性能指标,最终达到了轻量化和节能降耗的目的。 展开更多
关键词 混凝土搅拌车 静力学仿真 轻量化 优化设计
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木勺上料装置静力学分析与结构优化
7
作者 曹文豪 赵辉 +2 位作者 翟庆磊 张庆功 王锦添 《林业机械与木工设备》 2024年第1期43-49,共7页
有限元法是一种求解偏微分方程边值问题近似解的数值计算方法,因其原理简单、求解能力强等优点,在静力学分析、动力学分析、热传导等领域得到了广泛的应用,在处理复杂的非线性边界条件时具有明显优势,通过有限元分析软件,对上料装置进... 有限元法是一种求解偏微分方程边值问题近似解的数值计算方法,因其原理简单、求解能力强等优点,在静力学分析、动力学分析、热传导等领域得到了广泛的应用,在处理复杂的非线性边界条件时具有明显优势,通过有限元分析软件,对上料装置进行静力学分析,通过对有限元分析得到的结果进行分析,找出装置应力集中及变形量较大的位置,并对不合理的位置进行结构优化,从而实现对结构的优化,保证上料装置的力学性能及结构的合理,减少实际试错成本。 展开更多
关键词 有限元分析 上料装置 静力学仿真 结构优化
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高压输电线路巡检机器人越障机构设计与仿真
8
作者 李占军 王媛媛 +1 位作者 张琪 常文焕 《自动化应用》 2024年第17期12-16,共5页
目前投入使用的高压输电线巡检机器人存在越障能力不足、机械结构复杂、体积及质量大、运动控制系统复杂、越障效率低和续航能力不足等问题。为此,提出了一种新型的巡检机器人越障的机构方案。通过综合考虑机器人的越障特点和工作环境,... 目前投入使用的高压输电线巡检机器人存在越障能力不足、机械结构复杂、体积及质量大、运动控制系统复杂、越障效率低和续航能力不足等问题。为此,提出了一种新型的巡检机器人越障的机构方案。通过综合考虑机器人的越障特点和工作环境,采用了三臂同侧对称悬挂的轮臂复合式机械结构。运用静力学仿真建立机器人机构的运动学模型,利用该模型对提出的机构设计进行计算分析,证明了该机构设计的合理性。经验证表明,该机构具有自由度少、结构简单、质量小等特点,有效降低了越障难度,提高了机器人越障的效率和安全性,实现了机器人对高压输电线的长距离自主巡检。 展开更多
关键词 电力巡检机器人 尺蠖运动 静力学仿真 越障机构
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井下采煤机截割滚筒的行星架性能研究
9
作者 刘叶华 《自动化应用》 2024年第14期154-156,共3页
以MG1000/2500-WD型大采高采煤机为研究对象,介绍一种行星架优化设计方案。基于多体动力学理论,采用ADAMS软件构建采煤机截割动力学仿真模型,并从两级行星架静力学分析和行星架疲劳寿命分析2个角度综合分析行星架性能,以确认行星架受力... 以MG1000/2500-WD型大采高采煤机为研究对象,介绍一种行星架优化设计方案。基于多体动力学理论,采用ADAMS软件构建采煤机截割动力学仿真模型,并从两级行星架静力学分析和行星架疲劳寿命分析2个角度综合分析行星架性能,以确认行星架受力薄弱点,并以此为基础介绍行星架优化设计方案。将优化设计方案应用于实际工程,结果表明,与优化前相比,优化后行星架的综合性能有效提升。 展开更多
关键词 采煤机 截割滚筒 行星架 静力学仿真 疲劳寿命分析
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基于Solidworks的育苗容器成型机支架结构优化设计
10
作者 陈志强 《福建林业科技》 2024年第2期56-60,共5页
支架作为育苗容器成型机重要的零部件,其结构好坏直接影响安全生产。以初步设计的支架零件为研究对象,利用Solidworks对其进行静力学分析,得到其承受最大应力为150.7 MN·m^(-2),最小安全系数为2.333。为获得最优化设计,采取静力学... 支架作为育苗容器成型机重要的零部件,其结构好坏直接影响安全生产。以初步设计的支架零件为研究对象,利用Solidworks对其进行静力学分析,得到其承受最大应力为150.7 MN·m^(-2),最小安全系数为2.333。为获得最优化设计,采取静力学有限元分析和设计算例迭代优化的方法自动更改参数值并优化计算。算例共获得7组参数,其中支架厚度4.5 mm、质量5.456 kg为最优设计。优化后的支架减少约16%的材料,此时其承受最大应力为156.0 MN·m^(-2),最小安全系数为2.254,各项数据满足强度要求。 展开更多
关键词 SOLIDWORKS 支架 静力学仿真 优化设计
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电动汽车充电口盖刚度检测台架设计
11
作者 杨和达 许露瑶 《汽车测试报告》 2024年第2期19-21,共3页
电动汽车充电口盖较高的开关频率要求其应当具有较高的刚度,否则会造成口盖与车体干涉伤漆、开关晃动等问题。根据刚度计算原理,该文设计一种检测台架,以测量企业竞品车型与量产车型的充电口盖刚度,实现对该构件的相关数据积累,进而不... 电动汽车充电口盖较高的开关频率要求其应当具有较高的刚度,否则会造成口盖与车体干涉伤漆、开关晃动等问题。根据刚度计算原理,该文设计一种检测台架,以测量企业竞品车型与量产车型的充电口盖刚度,实现对该构件的相关数据积累,进而不断优化口盖结构设计。合理的功能布置与结构设计,使得该台架可以通过调整其纵向移动单元、横向移动单元和旋转单元对不同车型的充电口盖的水平刚度和垂向刚度进行测量。 展开更多
关键词 电动汽车 充电口盖刚度 检测台架 静力学仿真
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地电位带电作业爬杆机器人结构设计 被引量：2
12
作者 吕潜龙 吴少雷 +1 位作者 唐旭明 阮学云 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第6期272-276,共5页
为实现配电线路杆塔的检修以及线路检测设备的承送,提出一种兼具攀爬、越障、绕杆旋转及负载带电作业等功能的爬杆机器人—地电位带电作业爬杆机器人。根据机器人攀爬力学,对机器人不滑落条件进行分析,得到机器人在负载22kg时,只需138.... 为实现配电线路杆塔的检修以及线路检测设备的承送,提出一种兼具攀爬、越障、绕杆旋转及负载带电作业等功能的爬杆机器人—地电位带电作业爬杆机器人。根据机器人攀爬力学,对机器人不滑落条件进行分析,得到机器人在负载22kg时,只需138.65N以上的夹紧力就可稳定攀爬;运用ANSYS Workbench软件对机器人整体进行静力学分析,并对薄弱部件结构进行分析,结果表明,其结构强度满足设计要求。根据理论计算结果,搭建试验样机对机器人进行载重攀爬测试,实验表明,机器人22kg负载条件下,攀爬速度达到0.2m/s,绕杆旋转速度为2.5r/min,能承受70kg负载,末端可在两侧30°摆动范围内进行带电作业。该机器人可代替人工进行高空作业,将为电力行业自动化的发展提供可靠的参考依据。 展开更多
关键词 配电线路 攀爬机器人 地电位 带电作业 静力学仿真 现场测试
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非线性材料仿真精度提升的研究(三)——本构模型的选择
13
作者 陈国平 董成磊 +2 位作者 张进男 陈澎钰 张旭 《家电科技》 2024年第2期108-111,共4页
为了提升非线性材料的仿真精度,针对不同本构模型定义橡胶材料的仿真精度进行研究,对比采用Neo-Hookean模型、Mooney-Rivlin模型、Yeoh模型、Ogden模型、Polynomical模型、Arruda-Boyce模型定义材料进行仿真的误差。首先针对标准压缩试... 为了提升非线性材料的仿真精度,针对不同本构模型定义橡胶材料的仿真精度进行研究,对比采用Neo-Hookean模型、Mooney-Rivlin模型、Yeoh模型、Ogden模型、Polynomical模型、Arruda-Boyce模型定义材料进行仿真的误差。首先针对标准压缩试样进行轴向压缩试验,得到轴向压缩的应力应变数据;其次将数据输入仿真软件中,采用不同本构模型进行数据拟合,得到模型参数,定义橡胶材料;然后对压缩试验进行仿真模拟,将得到的应力应变结果与试验数据进行对比,得出各模型的精度;最后针对空调室外机箱体脚垫进行仿真,选取最适合定义脚垫的本构模型。结果表明:采用Mooney-Rivlin二参数模型定义橡胶材料进行仿真,与测试结果的误差最小为3.2%,为后续非线性仿真提供了精度保障。 展开更多
关键词 橡胶 压缩试验 静力学仿真 参数拟合 本构模型 非线性
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基于有限元法的GIL典型模块静动力仿真研究
14
作者 万方华 《自动化应用》 2024年第14期217-219,231,共4页
GIL一般用于复杂工况,在实际工程应用中,GIL工程路径极其复杂,敷设过程涉及隧道、沉井等方式,需要避让不同类型的城市地下管线。以国内某工程GIL为案例,对该GIL工程的典型模块开展结构建模,进行多荷载组合下的静动力分析,验证处于复杂... GIL一般用于复杂工况,在实际工程应用中,GIL工程路径极其复杂,敷设过程涉及隧道、沉井等方式,需要避让不同类型的城市地下管线。以国内某工程GIL为案例,对该GIL工程的典型模块开展结构建模,进行多荷载组合下的静动力分析,验证处于复杂受力状态下的GIL结构是否能正常运行,并根据仿真结果对典型模块的支架布设进行优化处理,以期为后续GIL工程的设计、运行提供有益借鉴。 展开更多
关键词 GIL 有限元分析 静力学仿真 模态分析
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冷轧钢带双头开卷机的设计与分析
15
作者 刘文财 陈庆波 +2 位作者 叶鑫 许致远 王双喜 《机电工程技术》 2024年第2期99-102,共4页
为解决目前单侧上卷冷轧开卷机工作效率低等问题,设计了一种新型的双头开卷机,由引导机构、支撑机构、胀紧固定机构、开卷机主体等构成。为代替人工手动引卷,在开卷机一侧安装了引导机构,通过调整引导直板可以自动完成引卷;针对主轴长... 为解决目前单侧上卷冷轧开卷机工作效率低等问题,设计了一种新型的双头开卷机,由引导机构、支撑机构、胀紧固定机构、开卷机主体等构成。为代替人工手动引卷,在开卷机一侧安装了引导机构,通过调整引导直板可以自动完成引卷;针对主轴长期承受压应力易发生应力疲劳,在主轴下侧安装了支撑机构,可以转移部分钢卷的压应力从而提高主轴工作稳定性;针对现有开卷机效率低,在支撑主轴两侧分别安装了固定机构,两侧固定机构通过联动控制可以实现开卷与上卷同步进行。利用CATIA建立了开卷机各机构模型,并完成了整机装配,对开卷机进行了运动干涉检查,结果表明开卷机运动无干涉。对开卷过程进行了静力学分析,应力云图显示固定机构的最大应力为830.837 kPa,未超过材料许用应力。 展开更多
关键词 双头开卷机 胀紧固定机构 运动干涉检查 静力学仿真
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基于反推式绳轮机构的欠驱动三指节机械手结构设计与静力分析
16
作者 朴金生 张建川 +2 位作者 潘伟 葛云峰 路长厚 《机械传动》 北大核心 2023年第12期60-68,共9页
基于连杆式和绳轮式欠驱动机构的特点,提出了一种反推式绳轮新机构。介绍了反推式绳轮机构的结构原理及运动特性,完成了用于物料袋抓取的新机构三指节机械手的结构设计。首先,基于平面力系平衡方法对三指节机械手进行静力学分析,采用Ad... 基于连杆式和绳轮式欠驱动机构的特点,提出了一种反推式绳轮新机构。介绍了反推式绳轮机构的结构原理及运动特性,完成了用于物料袋抓取的新机构三指节机械手的结构设计。首先,基于平面力系平衡方法对三指节机械手进行静力学分析,采用Adams软件静力学仿真初步验证了静力学分析的准确性,并与连杆式及传统绳轮式结构进行对比仿真,验证了新机构力转换率高的特性;然后,对三指节机械手进行了简化建模、运动学包络抓取仿真和静力学抓取接触力仿真。结果表明,三指节机械手具备移动式包络抓取的能力;但当前设计存在接触力分布不均的缺点,需要进一步优化。 展开更多
关键词 欠驱动机构 绳驱 静力学分析 运动学仿真 静力学仿真
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水体污染处理机器人垃圾收集装置设计与仿真分析
17
作者 黄智杰 孙丽霞 +1 位作者 张玉峰 王霞 《铜业工程》 CAS 2023年第3期171-177,共7页
针对国内水体污染治理的需求,设计了一款智能化的水体污染处理机器人。通过对水面垃圾收集需求进行分析,设计了相应实现机构,利用SolidWorks软件建立收集装置的三维模型;对机器人的垃圾收集装置进行运动学仿真,获取关键节点的速度、加... 针对国内水体污染治理的需求,设计了一款智能化的水体污染处理机器人。通过对水面垃圾收集需求进行分析,设计了相应实现机构,利用SolidWorks软件建立收集装置的三维模型;对机器人的垃圾收集装置进行运动学仿真,获取关键节点的速度、加速度和位移曲线的变化。结果表明:垃圾收集装置运动平稳,验证了结构设计的合理性。在极限工况下,对垃圾收集装置进行静力学分析,各零件的最大应力均小于许用应力,表明垃圾收集装置满足刚度和强度要求。 展开更多
关键词 机器人 垃圾清理 运动仿真 静力学仿真 环保
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免耕播种机用抱簧离合器设计及仿真分析
18
作者 宁广秀 刘文航 布库 《中国农机装备》 2023年第2期92-96,共5页
以DMB系列中免耕播种机变速箱为研究对象,设计了抱簧离合器,使用SolidWorks软件建立了离合器的三维几何模型,利用ANSYS Workbench仿真软件对抱簧离合器中主要零件进行静力学有限元分析,确定了离合器抱簧的应力应变变化规律。通过动力学... 以DMB系列中免耕播种机变速箱为研究对象,设计了抱簧离合器,使用SolidWorks软件建立了离合器的三维几何模型,利用ANSYS Workbench仿真软件对抱簧离合器中主要零件进行静力学有限元分析,确定了离合器抱簧的应力应变变化规律。通过动力学分析,确定了抱簧离合器的动态性能参数,为抱簧离合器结构的优化设计提供了重要的数据参考,对于提升免耕播种机的工作性能以及离合器的可靠性具有重要意义。 展开更多
关键词 抱簧离合器 有限元分析 静力学仿真 动力学仿真
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一种六自由度机械手的结构设计 被引量：4
19
作者 陈珂 冯卓群 +3 位作者 杨俊 胡亮 王一波 傅宇文 《机械制造与自动化》 2020年第1期138-140,共3页
在MATLAB中构建机械手的DH模型,计算并验证了机械手的正解。在CATIA三维模块中建立了六自由度机械手的模型,设置好材料,计算出各关节负载,利用ANSYS静力学仿真,验证了机械手壳体自身的强度。将模型导入ADAMS中,进行动力学仿真,通过五次... 在MATLAB中构建机械手的DH模型,计算并验证了机械手的正解。在CATIA三维模块中建立了六自由度机械手的模型,设置好材料,计算出各关节负载,利用ANSYS静力学仿真,验证了机械手壳体自身的强度。将模型导入ADAMS中,进行动力学仿真,通过五次多项式插值算法规划机械手的末端运动轨迹,计算出每个关节相应的力矩和转速,为电机选型提供了依据。 展开更多
关键词 六自由度机械手 结构设计 ADAMS 动力学仿真 静力学仿真
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大载重农用无人机静力学分析与优化设计
20
作者 徐金明 尚书旗 +5 位作者 王东伟 何晓宁 李永超 王悦涛 王海清 张柏博 《农机化研究》 北大核心 2023年第10期16-23,共8页
为研究大载重农用无人机结构在各种工况下的变形和等效应力变化,并对不满足极限工况的结构进行优化,利用Ansys-Workbench中的Static Structural和Response Surface Optimization模块分别对无人机结构进行了静力学仿真和优化设计。在Stat... 为研究大载重农用无人机结构在各种工况下的变形和等效应力变化,并对不满足极限工况的结构进行优化,利用Ansys-Workbench中的Static Structural和Response Surface Optimization模块分别对无人机结构进行了静力学仿真和优化设计。在Static Structural模块中对模型进行空载、满载、极限工况下的静力学仿真,发现其机臂结构的强度可能不满足极限工况下的最大等效应力。因此,在此基础上利用Response Surface Optimization模块对机臂进行了基于响应面法的优化设计,通过LHS试验设计方法建立Kriging模型,最终得到全局最优解。实验结果表明:此解在极限工况下的最大变形较优化前减小44.9%,最大等效应力减小31.6%,满足结构材料的强度要求。此研究不仅为无人机的设计和优化提供了理论依据,而且为WorkBench优化设计方法在多旋翼无人机领域内的应用奠定了基础。 展开更多
关键词 农用无人机 静力学仿真 优化设计
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引证文献
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