鋼帶并聯(lián)機器人的失穩(wěn)機理及實驗分析.pdf

1、近年來，并聯(lián)機器人研究逐漸成為機器人領域的熱點，廣泛應用于工業(yè)領域中。目前并聯(lián)機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)機器人既有一般并聯(lián)機構的特性，又具有失穩(wěn)的獨有特點，對其研究具有重要意義，可彌補鋼帶并聯(lián)機器人機構性能研究領域的空白。
　　 本文主要研究了鋼帶并聯(lián)機器人不同型號鋼帶的有限元失穩(wěn)分析，并進行實驗分析。之后對

2、整機的簡化模型進行失穩(wěn)分析，研究工作如下：
　　 1．針對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。結合有限單元分析方法，對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，并對其進行失穩(wěn)分析。通過對不同長厚與不同圓心角的320種該種鋼帶的

3、線性失穩(wěn)分析，結果表明：鋼帶失穩(wěn)臨界力與厚度和圓心角成正比，而與長度成反比。
　　 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96根鋼帶，進行失穩(wěn)臨界力測試實驗。實驗結果表明：大部分實驗值都比理論仿真值大，并且在允許的可控誤差范圍內，說明實驗數(shù)據與仿真數(shù)據具有一定的可靠性且有效；等圓弧截面鋼帶試驗點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點卻與理論值有一定的誤差，其結果比等圓弧

4、截面鋼帶的要小很多。
　　 4．開展了對新型鋼帶并聯(lián)機器人整機的失穩(wěn)分析，并確定了失穩(wěn)分析的路徑。針對并聯(lián)機構動平臺作平移運動的情況，沿著同一高度的不同路徑對所建立的鋼帶并聯(lián)機構整機簡化模型進行失穩(wěn)分析。從分析中得到，不論沿著哪條路徑進行失穩(wěn)分析，隨著動平臺高度的增加，鋼帶并聯(lián)機器人的失穩(wěn)臨界力將逐漸下降。其中對于在同一高度沿著Y軸和沿著60°軸作平移運動的這兩種情況，隨著動平臺逐漸遠離中心位置，鋼帶并聯(lián)機構的失穩(wěn)臨界力迅速下降