基于ANSYS Workbench 的送料機器人機械手靜力學分析

蘇長青 丁凱元 薛凱勛 劉浩淼

（沈陽航空航天大學 安全工程學院，遼寧 沈陽110136）

隨著經濟社會的發展，機器人的應用已經非常普遍，送料機器人是能在高溫、高壓等極度惡劣的環境中工作的機器人,它具有操作方便，效率高等特點，它在某種程度上代替了人類的工作。因此對送料機器人的研究是有十分重要的意[1]。

本文以送料機器人機械手為研究對象，利用ANSYS Workbench 軟件建立了送料機械手的靜力學模型，并進行了靜力學分析，得到其大臂和小臂的應力、應變云圖。不但證明了機械結構的可靠性，也為相關的部件的設計制造提供了設計依據。

圖1 送料機器人整體示意圖

1 靜力學模型的建立

圖1 為將送料機器人機械手用CATIA 將模型導入到ANSYS Workbench 中[2]。

2 網格劃分

網格劃分是有限元分析的關鍵步驟之一，直接影響到計算結果的精度和正確性。本文采用自由網格劃分，如圖2、圖3 所示。

圖2 小臂的網格劃分

圖3 大臂的網格劃分

3 大臂和小臂的靜力學分析

其分別有兩個工作極限狀態，一是轉動到水平位置，一是轉動到豎直位置。分析計算之后，應力、應變云圖如圖4～圖7所示[4]。

圖4 大臂水平方向應變云圖

圖5 大臂水平方向應力云圖

圖6 大臂豎直方向應變云圖

圖7 大臂豎直方向應力云圖

由圖4～圖7 可知：送料機器人機械手大臂在水平方向最大應變為1.5767×10-6m，豎直方向最大應變為1.3691×10-6m；同理可得，送料機器人機械手小臂在水平方向最大應變為3.7643×10-5m，豎直方向最大應變為6.1803×10-6m；由此可知，符合要求。

4 結論

通過靜力學分析，從應力、應變云圖中可看出，在正常工作狀態下應力、應變均在可承受的范圍之內。所以說送料機器人機械手的結構設計合理，為下一步的設計優化提供可靠的基礎[5]。