高速传料机械手机身的有限元分析

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高速传料机械手机身的有限元分析

冲压加工成套联线技术被广泛应用于金属板材成形生产线，开发出高速输送动态特性稳定的机械手是联线技术的关键之-。高速传料机械手的机身不仅要承受传动结构的重力负载，还要承受运动部件在运动过程中产生的动态惯性负载，因此机身是传料机械手重要的承载基体，机身的强度影响其使用寿命，刚度影响机械手的振动、能量损失以及传送精度。为满足生产线的生产节拍、生产可靠性和安全性，需对生产线中传料机械手进行动静态性能分析。主要工作是通过对机身进行静力学特性分析，获取应力应变云图，研究机身变形和应力分布情况，然后再对机身进行模态分析，确定现有结构的固有频率以及振型，为研究机身其他动力响应提供依据。
1 有限元模型的建立根据企业提供的图纸，在Solidworks软件中创建机械手机身的三维实体模型。因为机身属于大型复杂结构件，结构细节多，形状变化大，所以在建模前需对机身进行-些合理的简化，考虑结构设计形式与受力特点，可以将-些细节忽略：(1)将尺寸较小不作为主要承力部分的开孔和尺寸较小的板块略去。(2)对于明显不会影响机身整体强度、刚度的部位，如某些螺孑L、凸台、圆角等略去。而对用于减轻机身质量的-些开孑L进行保留，同时机身喉口处的圆角是在横截面突变处，根据弹性力学的分析，必将有应力集中现象，所以机身喉口处的圆角不宜简化，并假设地脚螺栓刚度无限大，不考虑地基及机身以外部件的弹性变形。机身的材料为Q235A，弹性模量为2.12×10Pa，泊松比为0.288，密度7 860kg/m 。
机身是钢板焊接的整体结构，形状比较规则，用三维实体单元来描述机身结构更能反映机身实际情况，单元划分遵循均匀应力区粗划，应力梯度大区域细划”原则，具体到机身上网格应细划的位置是：喉口圆角处及地脚连接等部位。网格应粗划的位置是：前后侧板绝大部分及两侧板间连接筋板等部位。模型在有限元软件中进行网格划分时，采用单元类型为四面体、单元大小为70ram、公差为5mm的网格设置，网格划分后机身有限元模型节点数为177 186，单元数为80 389.