小型喷浆机器人虚拟样机开发的设计.docVIP

小型喷浆机器人虚拟样机开发 摘要： 基于SolidWorks对小型喷浆机器人进行虚拟样机的开发。并建立了小型喷浆机器人的虚拟样机模型。通过对机器人完成虚拟样机的造型建模，部分工作情况的静态分析、动态仿真，为机器人某些分析提供必要的理论数据，并在机器人虚拟样机的基础上，实现对机器人有关零部件的有限元分析、运动仿真。 指导教师意见： 指导教师签名： 引言： 本课题研究的目的是通过对小型喷浆机器人虚拟样机的开发，进一步学习虚拟样机技术的应用，对SolidWorks三维造型软件的灵活运用及利用COSMOSMotion软件中提供的可对运动仿真中的干涉帧进行显示的功能、并进行有限元分析。 通过本次研究，加深了对专业知识的掌握及灵活运用，提高了动手能力，增强了解决和处理问题的能力。对今后的学习和工作起到了很大的帮助。 一、查阅资料和学习。 首先，查找有关虚拟样机方面的书籍和论文，学习对虚拟样机技术的了解和应用。再次，通过对SolidWorks零件设计、SolidWorks高级曲线曲面实例解析、SolidWorks高级装配、SolidWorks动画演示和运动分析实例解析、SolidWorks及COSMOSMotion机械仿真等其他SolidWorks方面书籍的学习，加强了对SolidWorks的掌握及灵活运用。 二、用SolidWorks三维造型软件对小型喷浆机器人进行三维建模。 人在设计零件时的构思是三维的，是有颜色、材料、硬度、形状、尺寸、位置、相关零件、等等关联概念的三维实体，甚至是带有相当复杂的运动关系的三维实体。用三维CAD软件，就能实现装配等复杂设计过程，使设计更加符合实际设计过程；随着零件复杂程度的增加，更需要用三维软件来设计，以便能更好的表达设计意图。在三维软件设计中，产品的装配关系和所属的父子关系很清晰，可以把产品的设计BOM带到PDM系统内，为在PDM内生成采购BOM,制造BOM提供正确的信息。 图1 RPJ-X型喷砼机器人结构示意图 依据小型喷浆机器人图纸，基于SolidWorks进行三维建模、装配及部分分析。 其中：主要部分零件示意图： 图2 喷枪管 图3 齿轮壳 图4 齿轮轴 图5 小旋转臂 图6 支柱体 图7 摆臂 图8 大臂 图 图9 大拉杆 图10 底座 图11 摆柄体 图12 轴承底座 图13 齿轮箱 图14 油箱 图15 油马达 图16 连接架体 图17‘ 蜗壳背面 图17 蜗壳前面 图18 联轴器 由于小喷浆机器人结构复杂，零件很多，只能例举出部分主要零件，多数零件不可能都列出来。在进行三维造型中，遇到的问题是一些曲面造型，因曲面造型需设定多个基准面，通过几个不同的特征完成曲面造型；由于图纸都是二维的，在三维造型中，需要一定的空间思维能力、想象能力。在造型过程中，增强了立体感、空间想象能力；机械原理、机械设计等专业知识的进一步加深 。 三、对各个零件进行装配。 用虚拟装配技术检查并消除了装配干涉问题提高了工作效率，避免了返工浪费；对所有零部件的重量、质心、惯性张量等一些参数得到了及时、准确的提取，为机器人的运动分析等提供了科学的依据。装配部件示意图如下： 图19 喷枪装配 图 2 图20 枪杆装配 图21 小旋转臂装配 图22 大臂装配 图23 从动体装配 图24 驱动车轮装配 图26 箱体装配 图25 行走部件装配 在完成对各个部件的运动检查之后，又实现了对机器人的整体装配。对虚拟装配后的喷砼机器人样机，同样进行了运动与碰撞检验，获得了可靠的设计依据。 图27 整体装配 四、基于虚拟样机的力学分析 下面以大臂为代表，