0 引 言
龍門式機構由于結構簡單、精度高、剛度高、不產生奇異狀態、承載能力強等特性應用于各種工業領域[1]。實際工作中,龍門式機構的橫梁的變形與振動直接影響著末端執行元件位姿情況,從而對設備整體精度有較大影響,給設備控制系統運動規劃帶來不確定性。因 此 對 橫 梁 的 結 構分析優化及可靠性分析尤為重要。
本文研究對象為一款末端攜帶永磁體的龍門式磁控導航醫療設備,設備末端負 載(檢 測 裝置)為35 kg,可承受檢測者重量達110 kg。由于該設備對末端磁體位姿極為敏感,因此對機構的力學性能 要 求 很 高。本文在龍門式機構設計過程中,在ADAMS環境中建立虛擬樣機并進行動力學仿真分析,得到各軸速度、加速度曲線,為后續減速器與電機選型提供理論依據。為 保 證 設備的剛度及強度達到初始設計要求,在ANSYSWorkbench中對橫梁進行優化以提高其剛度,并進行可靠性分析。
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結束語
本文基于自主設計的龍門式機構,在SolidWorks環境中建立三維模型,并在ADAMS中 建 立 虛 擬樣機模型。利 用ADAMS的軌跡規劃功能,從 末端運動 軌 跡 中 采 樣,把運動曲線轉化成樣條函數,并作為關節驅動函數完成運動仿真。利 用ANSYSWorkbench的優化工具在保證龍門式機構橫梁的質量沒有較大增加的情況下,則大幅度提高了剛度,橫梁的最大變形量下降了47.1%,大大優化了機構性能。最后,基于ANSYSWorkbench的六西格瑪分析工具對橫梁的優化設計進行了可靠性分析,其可靠性達到100%,完全滿足了設計需求。本文對機構設計、建立虛擬樣機并進行力學性能仿真、機構關鍵部件的優化設計以及可靠性分析做了系統詳盡的介紹,對機構或其他機械產品的設計研發有著重要的參考意義。