鋼帶并聯(lián)機(jī)器人的失穩(wěn)機(jī)理及實(shí)驗(yàn)分析.pdf

1、近年來，并聯(lián)機(jī)器人研究逐漸成為機(jī)器人領(lǐng)域的熱點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域中。目前并聯(lián)機(jī)器人一般分為桿支撐和繩牽引兩大類。最近，提出了一種以彎曲截面鋼帶作為支撐件的鋼帶并聯(lián)機(jī)器人，既能承受一定的壓力，又能承受很大的拉力。該新型鋼帶并聯(lián)機(jī)器人既有一般并聯(lián)機(jī)構(gòu)的特性，又具有失穩(wěn)的獨(dú)有特點(diǎn)，對(duì)其研究具有重要意義，可彌補(bǔ)鋼帶并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)性能研究領(lǐng)域的空白。
　　 本文主要研究了鋼帶并聯(lián)機(jī)器人不同型號(hào)鋼帶的有限元失穩(wěn)分析，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。之后對(duì)

2、整機(jī)的簡(jiǎn)化模型進(jìn)行失穩(wěn)分析，研究工作如下：
　　 1．針對(duì)等圓弧彎曲截面的薄壁鋼帶，提出了等圓弧截面開口薄壁桿件的彈性穩(wěn)定性理論。結(jié)合有限單元分析方法，對(duì)截面形狀從圓弧漸變到直線的薄壁鋼帶，提出了其有限元靜力學(xué)分析理論與線性屈曲分析理論。
　　 2．在Ansys Workbench環(huán)境中，建立了弧長(zhǎng)為100mm、一端圓弧截面另一端直線截面鋼帶的有限元模型，并對(duì)其進(jìn)行失穩(wěn)分析。通過對(duì)不同長(zhǎng)厚與不同圓心角的320種該種鋼帶的

3、線性失穩(wěn)分析，結(jié)果表明：鋼帶失穩(wěn)臨界力與厚度和圓心角成正比，而與長(zhǎng)度成反比。
　　 3．將等圓弧截面和一端圓弧截面另一端直線截面的兩種鋼帶，共計(jì)96根鋼帶，進(jìn)行失穩(wěn)臨界力測(cè)試實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：大部分實(shí)驗(yàn)值都比理論仿真值大，并且在允許的可控誤差范圍內(nèi)，說明實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)具有一定的可靠性且有效；等圓弧截面鋼帶試驗(yàn)點(diǎn)在小誤差要求下能很好地與理論值相重合；而一端圓弧截面另一端直線截面鋼帶試驗(yàn)點(diǎn)卻與理論值有一定的誤差，其結(jié)果比等圓弧

4、截面鋼帶的要小很多。
　　 4．開展了對(duì)新型鋼帶并聯(lián)機(jī)器人整機(jī)的失穩(wěn)分析，并確定了失穩(wěn)分析的路徑。針對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)作平移運(yùn)動(dòng)的情況，沿著同一高度的不同路徑對(duì)所建立的鋼帶并聯(lián)機(jī)構(gòu)整機(jī)簡(jiǎn)化模型進(jìn)行失穩(wěn)分析。從分析中得到，不論沿著哪條路徑進(jìn)行失穩(wěn)分析，隨著動(dòng)平臺(tái)高度的增加，鋼帶并聯(lián)機(jī)器人的失穩(wěn)臨界力將逐漸下降。其中對(duì)于在同一高度沿著Y軸和沿著60°軸作平移運(yùn)動(dòng)的這兩種情況，隨著動(dòng)平臺(tái)逐漸遠(yuǎn)離中心位置，鋼帶并聯(lián)機(jī)構(gòu)的失穩(wěn)臨界力迅速下降