木勺生產(chǎn)線機(jī)械臂的動(dòng)靜特性及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

趙 輝 翟慶磊 曹文豪 張慶功 王錦添 李 明

（東北林業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040）

隨著2023 年《商務(wù)領(lǐng)域經(jīng)營(yíng)者使用、報(bào)告一次性塑料制品管理辦法》的頒布，國(guó)家對(duì)于塑料制品的限制越來(lái)越嚴(yán)，同時(shí)鼓勵(lì)餐飲行業(yè)使用木制品餐具代替一次性塑料制品，木制品餐具企業(yè)的訂單數(shù)量不斷增加。然而，目前中小型企業(yè)木勺生產(chǎn)線仍采用人工上下料的方式，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，且工作效率較低。此外，由于木質(zhì)餐具需要在高溫下沖壓制作，這使得人工上下料的作業(yè)方式非常危險(xiǎn)。作為自動(dòng)化設(shè)備，龍門式機(jī)械臂被廣泛用于工廠車間，代替人工完成重復(fù)、枯燥且頻繁的工作[1-4]。

本文擬根據(jù)工廠實(shí)際使用的沖壓機(jī)（圖1），以現(xiàn)有的龍門式機(jī)械臂為基礎(chǔ)（圖2），通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)可用于木勺生產(chǎn)線的機(jī)械臂。為確保機(jī)械臂順利實(shí)現(xiàn)上下料功能，要求其在上下料過(guò)程中左右晃動(dòng)幅度保持在2 mm以內(nèi)。鑒于此，本文使用建模軟件對(duì)初步設(shè)計(jì)的生產(chǎn)線機(jī)械臂進(jìn)行三維建模處理，并運(yùn)用建模軟件與有限元分析軟件的協(xié)同仿真技術(shù)對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行靜態(tài)性能分析，確定其最不穩(wěn)定的工況，并選取此工況進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能分析，運(yùn)用靈敏度分析機(jī)械臂的設(shè)計(jì)變量，篩選對(duì)其動(dòng)靜性能影響較大的設(shè)計(jì)變量。采用拉丁超立方抽樣對(duì)選取的設(shè)計(jì)變量進(jìn)行采樣，分別運(yùn)用Kriging模型與NPR模型構(gòu)建近似模型，并采用MOGA法（多目標(biāo)遺傳算法）對(duì)設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線機(jī)械臂的優(yōu)化。……