某六軸工業(yè)機器人的運動仿真與有限元分析案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u20539某六軸工業(yè)機器人的運動仿真與有限元分析案例概述 [27]。結(jié)合運動試驗臺的設計，需要對移動副中的轉(zhuǎn)動副進行轉(zhuǎn)動定義，即對平臺動力驅(qū)動單元進行轉(zhuǎn)動運動約束，可以利用Adams/View提供的以時間為變量的函數(shù)表達式來精確定義運動副的運動。選擇旋轉(zhuǎn)運動工具按鈕，向每對旋轉(zhuǎn)添加運動約束。4．添加驅(qū)動在上一步添加的約束副上點擊，完成驅(qū)動的添加。仿真結(jié)果經(jīng)過約束副和驅(qū)動的添加，完成機械臂的正運動學運動，得出機械臂仿真結(jié)果（如圖4-1）并導出機械臂運動的速度，加速度曲線。圖4-1仿真結(jié)果6.曲線后處理。經(jīng)過前面的步驟，完成機械臂正運動學的一種運動仿真，并且導出機械臂六個軸速度加速度曲線。關節(jié)1的角速度曲線如圖4-2，加速度曲線如圖4-3圖4-2關節(jié)1速度曲線圖4-3關節(jié)1加速度曲線關節(jié)2的角速度曲線如圖4-4，加速度曲線如圖4-5圖4-4關節(jié)2速度曲線圖4-5關節(jié)2加速度曲線關節(jié)3的角速度曲線如圖4-6，加速度曲線如圖4-7圖4-6關節(jié)3速度曲線圖4-7關節(jié)3加速度曲線關節(jié)4的角速度曲線如圖4-8，加速度曲線如圖4-9圖4-8關節(jié)4速度曲線圖4-9關節(jié)4加速度曲線關節(jié)5的角速度曲線如圖4-10，加速度曲線如圖4-11圖4-10關節(jié)5速度曲線圖4-11關節(jié)5加速度曲線關節(jié)6的角速度曲線如圖4-12，加速度曲線如圖4-13圖4-12關節(jié)6速度曲線圖4-13關節(jié)6加速度曲線1.3有限元分析本小節(jié)的目的是找出六軸工業(yè)機器人不同點的應力和模態(tài)分析，以確定其最大剪應力、固有頻率和振型。對于該分析，網(wǎng)格尺寸取0.01mm。對夾持器施加不同的載荷，求出最大應力值。對于模態(tài)分析，考慮了機器人上不同的裂紋。比較了有裂紋和無裂紋機器人的模態(tài)振型和固有頻率，找出了機器人結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)，從而可以對機器人進行任何設計修改，提高機器人的工作效率。1.3.1ANSYS有限元應力分析進行應力分析以測試機械臂承受特定負載條件。在有限元法中，對結(jié)構(gòu)模型進行評估，以確定其是否能夠處理動態(tài)模型中先前計算的載荷條件REF_Ref72671826\r\h[28]。確定結(jié)構(gòu)的剛度很重要。模型的物理分析在有限元環(huán)境下進行。為此，需要約束基礎節(jié)點。在分析中，網(wǎng)目尺寸取0.01mm，并對夾持器端部施加載荷REF_Ref72671830\r\h[29]。所選殼體材料為樹脂，許用應力約為30MPa，電機軸的材料是結(jié)構(gòu)鋼，許用應力為2.1e11整個機械臂應力最大處在三軸電機軸處，約為1.43e8Pa(如圖4-14，4-15所示)。結(jié)構(gòu)鋼許用應力為2.1e11Pa，安全，殼體部分應力最大處在底座（如圖4-16）和大臂（如圖4-17），分別為2.8e6圖4-14整體應力圖4-153軸電機應力圖4-16大臂應力圖4-17底座應力圖4-18最大變形量1.3.2模態(tài)分析結(jié)構(gòu)模態(tài)分析的目的是了解其自振頻率與振型的情況，以避免在外部激勵下產(chǎn)生共振。通過有限元模態(tài)分析,對更高性能材料的要求導致了工業(yè)機器人等系統(tǒng)的模態(tài)分析REF_Ref72672100\r\h[30]。任何工程結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)確定了模型的固有頻率和振型等振動特性機械出現(xiàn)裂紋或損壞，都會導致過早失效，并產(chǎn)生不同的操作問題。故障檢測的標準之一是結(jié)構(gòu)動態(tài)行為的變化REF_Ref72672105\r\h[31]。由于裂紋的存在，振動的固有頻率、振型和振幅等參數(shù)會發(fā)生變化。模態(tài)分析的具體流程如下：打開有限元分析軟件ANSYSWorkbench，選擇其中的模態(tài)分析模塊，如圖4-19所示。圖4-19模態(tài)分析模塊選定好模態(tài)分析模塊之后，需要對結(jié)構(gòu)所用到的材料進行設置，本結(jié)構(gòu)共分為鋼材和樹脂r4600兩種材料，具體設置如圖4-20。圖4-20材料設置當設置好材料參數(shù)之后，便可從外部導入結(jié)構(gòu)的幾何模型（圖4-21），具體操作如圖4-22。圖4-21機械臂幾何模型圖4-22導入模型在導入模型后，對其進行簡單修改，刪除夾具等不必要的部件。模型處理好之后，便可對其進行網(wǎng)格劃分，劃分時，劃分方法設置為自由劃分，單元尺寸為默認尺寸，具體操作如圖4-23，劃分網(wǎng)格后的圖形見圖4-24。圖4-23網(wǎng)格劃分操作圖4-24網(wǎng)格劃分結(jié)果在網(wǎng)格劃分完成后，便是進行模態(tài)階數(shù)的設置和約束的添加，在本分析中，設置計算結(jié)果的模態(tài)階數(shù)為6階（見圖4-25）。圖4-25設置模態(tài)階數(shù)以上設置均為前處理操作，設置完成之后即可計算，對結(jié)構(gòu)計算完成后，可查看其計算結(jié)果，振型查看設置如圖4-26，模態(tài)處理結(jié)果如圖4-28至圖4-33。圖4-26振型設置圖4-27振型設置圖4-28一階振型圖4-292階振型圖4-303階振型圖4-314階振型圖4-325階振型圖4-336階振型結(jié)論：從結(jié)構(gòu)自振頻率來看，其前6階自振頻率處在10-200Hz之間，且隨著階數(shù)的增加，其自振頻率逐漸增大，因此在實際工作過