行業(yè)應(yīng)用 | 機(jī)器人及數(shù)控機(jī)床研發(fā)中的仿真技術(shù)應(yīng)用

2018-03-09  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)



以機(jī)器人及數(shù)控機(jī)床為主體的智能裝備行業(yè)研發(fā)涉及的研發(fā)問題眾多,從物理學(xué)的角度來講,智能裝備研發(fā)涉及的學(xué)科領(lǐng)域如下圖所示:


行業(yè)應(yīng)用 | 機(jī)器人及數(shù)控機(jī)床研發(fā)中的仿真技術(shù)應(yīng)用ansys結(jié)果圖片1

通過仿真可以在設(shè)計(jì)前期發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品問題,并提供改進(jìn)方向。整體來說,智能裝備行業(yè)的主要CAE問題包括:


  • 靜力學(xué)分析:整體結(jié)構(gòu)及零部件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等分析等;


  • 動(dòng)力學(xué)分析:結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率、噪音、隨機(jī)振動(dòng)、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)等


  • 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析:機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡、速度、加速度、關(guān)節(jié)力計(jì)算等


  • 低頻電磁場分析:電路級(jí)和系統(tǒng)級(jí)的機(jī)電控制的仿真和優(yōu)化等


  • 高頻電磁場分析:PCB板級(jí)和設(shè)備級(jí)的信號(hào)完整性、電源完整性和電磁兼容分析等


  • 疲勞分析:反復(fù)受力部件的疲勞性能及耐久性計(jì)算等


  • 優(yōu)化分析:結(jié)構(gòu)的拓?fù)湫螤罴俺叽鐑?yōu)化減重等


  • 復(fù)合材料分析:復(fù)合材料的鋪層強(qiáng)度計(jì)算、鋪層優(yōu)化等


  • 跌落碰撞分析:包裝可靠性、碰撞、跌倒、跌落研究等等


  • 多物理場分析:電子設(shè)備的電熱結(jié)構(gòu)耦合、機(jī)電液一體化(子)系統(tǒng)級(jí)運(yùn)動(dòng)分析等


機(jī)床解決方案


機(jī)床行業(yè) 7 大關(guān)鍵技術(shù):(1)全柔性的滾珠絲桿模型(2)全柔性的線性滑軌模型(3)切削力的便捷定義(4)響應(yīng)分析(FRA)(5)機(jī)床顫振分析(6)機(jī)床零部件疲勞耐久分析(7)機(jī) - 電 - 控一體耦合技術(shù)


(1)全柔性的滾珠絲桿模型


  • 自動(dòng)將力和力矩從一個(gè)單元“移交”到下一個(gè)單元


  • 類似運(yùn)行用戶子程序


  • RecurDyn定義力單元:矩陣力


行業(yè)應(yīng)用 | 機(jī)器人及數(shù)控機(jī)床研發(fā)中的仿真技術(shù)應(yīng)用ansys結(jié)果圖片2

(2)全柔性的線性滑軌模型


  • 自動(dòng)將荷載用拋物線分布方式傳遞到滑軌節(jié)點(diǎn)上,并自動(dòng)修正剛度


  • RecurDyn MachineTool根據(jù)用戶定義的參數(shù)(如導(dǎo)軌的剛度,幾何尺寸……)自動(dòng)創(chuàng)建力矩陣單元


行業(yè)應(yīng)用 | 機(jī)器人及數(shù)控機(jī)床研發(fā)中的仿真技術(shù)應(yīng)用ansys結(jié)果圖片3

(3)切削力的便捷定義


行業(yè)應(yīng)用 | 機(jī)器人及數(shù)控機(jī)床研發(fā)中的仿真技術(shù)應(yīng)用ansys結(jié)果圖片4

(4)響應(yīng)分析(FRA)


  • 通過不同的振動(dòng)激勵(lì)(如沖擊錘、激振器等)測試機(jī)床的結(jié)構(gòu)特性


  • 目標(biāo)改進(jìn)機(jī)床的傳遞特性,優(yōu)化機(jī)床的性能


  • RecurDyn驗(yàn)證


行業(yè)應(yīng)用 | 機(jī)器人及數(shù)控機(jī)床研發(fā)中的仿真技術(shù)應(yīng)用ansys結(jié)果圖片5

(5)機(jī)床顫振分析



  • 由機(jī)床零部件相互作用的動(dòng)態(tài)行為和切削作用的動(dòng)態(tài)行為引起


  • 穩(wěn)定性判定根據(jù)Nyquist標(biāo)準(zhǔn)建立

行業(yè)應(yīng)用 | 機(jī)器人及數(shù)控機(jī)床研發(fā)中的仿真技術(shù)應(yīng)用ansys結(jié)果圖片6

(6)機(jī)床零部件疲勞耐久分析


  • 系統(tǒng)級(jí)的疲勞耐久測試

行業(yè)應(yīng)用 | 機(jī)器人及數(shù)控機(jī)床研發(fā)中的仿真技術(shù)應(yīng)用ansys分析圖片7

(7)機(jī) - 電 - 控一體耦合技術(shù)


行業(yè)應(yīng)用 | 機(jī)器人及數(shù)控機(jī)床研發(fā)中的仿真技術(shù)應(yīng)用ansys分析圖片8

機(jī)器人解決方案



  • 驗(yàn)證機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)功能


  • 驗(yàn)證機(jī)器人的受力和剛強(qiáng)度


  • 驗(yàn)證機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)


  • 驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)方式和控制邏輯


  • 驗(yàn)證機(jī)器人在作業(yè)環(huán)境的能力


行業(yè)應(yīng)用 | 機(jī)器人及數(shù)控機(jī)床研發(fā)中的仿真技術(shù)應(yīng)用ansys分析圖片9

(1)機(jī)器人動(dòng)剛度及夾持力


  • 手臂的結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)滿足機(jī)器人完成作業(yè)任務(wù)提出的工作空間要求;


  • 減小驅(qū)動(dòng)裝置的負(fù)荷,提高手臂運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)速度提高運(yùn)動(dòng)的精確性和運(yùn)動(dòng)剛度。


  • 驗(yàn)證手腕回轉(zhuǎn)各關(guān)節(jié)軸上要設(shè)置限位開關(guān)和機(jī)械擋塊能否防止關(guān)節(jié)超限造成事故?


驗(yàn)證:


  • 末端執(zhí)行器是否能完成夾持任務(wù)?


  • 末端執(zhí)行器對夾持物的加持力是否會(huì)造成受損?


行業(yè)應(yīng)用 | 機(jī)器人及數(shù)控機(jī)床研發(fā)中的仿真技術(shù)應(yīng)用ansys分析圖片10

(2)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)功能



  • 根據(jù)作業(yè)運(yùn)動(dòng)功能的要求,確定機(jī)器人末端執(zhí)行器應(yīng)達(dá)到的位置軌跡線和姿態(tài)


  • 給出各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)量,求出機(jī)器人的實(shí)際工作空間及姿態(tài)


  • 分析構(gòu)件的速度和加速度


  • 末端執(zhí)行器上所夾持的工件角速度分析


驗(yàn)證:


  • 作業(yè)空間


  • 作業(yè)路徑


  • 速度


  • 加速度


  • 關(guān)節(jié)Torque

行業(yè)應(yīng)用 | 機(jī)器人及數(shù)控機(jī)床研發(fā)中的仿真技術(shù)應(yīng)用ansys分析圖片11

(3)機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)



機(jī)器人操作機(jī)是由若干個(gè)構(gòu)件和關(guān)節(jié)組成的多自由度空間機(jī)構(gòu),其運(yùn)動(dòng)都是由驅(qū)動(dòng)器經(jīng)各種機(jī)械傳動(dòng)裝置減速后驅(qū)動(dòng)負(fù)載。數(shù)字樣機(jī)技術(shù)可以驗(yàn)證機(jī)器人中常用的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性能:


  • 有齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、滾珠絲杠傳動(dòng)、同步齒形帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、行星齒輪傳動(dòng)等


  • 鋼帶傳動(dòng)裝置


行業(yè)應(yīng)用 | 機(jī)器人及數(shù)控機(jī)床研發(fā)中的仿真技術(shù)應(yīng)用ansys結(jié)構(gòu)分析圖片12

(4)執(zhí)行機(jī)構(gòu)作業(yè)過程的能力驗(yàn)證




工業(yè)機(jī)器人是一種生產(chǎn)設(shè)備,作業(yè)時(shí)一般需要有外圍設(shè)備完成一些輔助工作。單機(jī)形式工作的工業(yè)機(jī)器人如去鑄件飛邊、刮研、切削加工、焊接等機(jī)器人。


行業(yè)應(yīng)用 | 機(jī)器人及數(shù)控機(jī)床研發(fā)中的仿真技術(shù)應(yīng)用ansys結(jié)構(gòu)分析圖片13

(5)驗(yàn)證機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式和控制邏輯



數(shù)字樣機(jī)技術(shù)可以通過仿真驗(yàn)證機(jī)器人在驅(qū)動(dòng)方式的動(dòng)作行為:


  • 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)


  • 液壓


  • 氣動(dòng)


行業(yè)應(yīng)用 | 機(jī)器人及數(shù)控機(jī)床研發(fā)中的仿真技術(shù)應(yīng)用ansys結(jié)構(gòu)分析圖片14

行業(yè)應(yīng)用 | 機(jī)器人及數(shù)控機(jī)床研發(fā)中的仿真技術(shù)應(yīng)用ansys結(jié)構(gòu)分析圖片15


開放分享:優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才

相關(guān)標(biāo)簽搜索:行業(yè)應(yīng)用 | 機(jī)器人及數(shù)控機(jī)床研發(fā)中的仿真技術(shù)應(yīng)用 Ansys有限元培訓(xùn) Ansys workbench培訓(xùn) ansys視頻教程 ansys workbench教程 ansys APDL經(jīng)典教程 ansys資料下載 ansys技術(shù)咨詢 ansys基礎(chǔ)知識(shí) ansys代做 Fluent、CFX流體分析 HFSS電磁分析 Abaqus培訓(xùn) 

編輯
在線報(bào)名:
  • 客服在線請直接聯(lián)系我們的客服,您也可以通過下面的方式進(jìn)行在線報(bào)名,我們會(huì)及時(shí)給您回復(fù)電話,謝謝!
驗(yàn)證碼

全國服務(wù)熱線

1358-032-9919

廣州公司:
廣州市環(huán)市中路306號(hào)金鷹大廈3800
電話:13580329919
          135-8032-9919
培訓(xùn)QQ咨詢:點(diǎn)擊咨詢 點(diǎn)擊咨詢
項(xiàng)目QQ咨詢:點(diǎn)擊咨詢
email:kf@1cae.com