四轴码垛机器人主要结构件有限元静力分析.docx

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四轴码垛机器人主要结构件有限元静力分析

四轴码垛机器人铸件

有限元分析报告

1、底座分析

底座受力分析，底座受力位置主要在底座与减速机连接处

（1）、底座上部结构载荷

（2）、底座上部结构载荷力矩

（3）、二、三轴电机力矩对底座的作用，作用于底座质心处。

由于Workbench中无法在质心处直接施加力矩，因此将作用力矩转换成角加速度施加于底座质心处。

相应轴的转动惯量Ip2=6.9096E+005kg·mm2，则角加速度

图1-1底座模型

图1-2底座模型网格划分

图1-3底座固定方式

图1-4底座所受重力载荷

图1-5底座所受载荷（1/2）

图1-6底座所受载荷（2/2）

图1-7底座所受结构载荷力矩（1/2）

图1-8底座所受结构载荷力矩（2/2）

图1-9底座所受一轴电机扭矩（1/2）

图1-10底座所受其他轴电机扭矩角加速度

图1-11底座总变形云图（1/3）

图1-12底座总变形云图（2/3）

图1-13底座最大变形处（3/3）

图1-14底座应变云图（1/3）

图1-15底座应变云图（2/3）

图1-16底座应变最大处（3/3）

图1-17底座应力云图（1/3）

图1-18底座应力云图（2/3）

图1-19底座应力最大处（3/3）

表-3底座分析结果数据列表

结果

最小值

最大值

单位

变形总量

0

5.0627e-003

mm

等效应变

3.3584e-009

7.5558e-005

mm/mm

等效应力

1.4482e-004

11.837

MPa

结果分析：

按当前受力状况底座最大变形5.0627e-003mm，最大应力为11.837MPa小于许用应力。

总结：

底座总体变形不大，应力也比较小也主要集中在底部固定减速机部位的周围，所以原设计应该有很多冗余量，改进设计时可以考虑减小外壁及边缘部分的厚度，或者是在连接尺寸不变的情况下整体尺寸做小一些。

2、转盘分析

转盘受力分析，转盘受力位置主要在与一、二、三轴电机相连接处

（1）、底座上部结构载荷

（2）、一轴电机对转盘的反作用力矩

（3）、二轴电机对转盘的作用力矩

（4）、三轴电机对转盘的作用力矩

图2-1转盘模型

图2-2转盘模型网格划分

图2-3转盘固定方式

图2-4转盘所受重力载荷

图2-5转盘所受结构载荷（1/2）

图2-6转盘所受结构载荷（2/2）

图2-7转盘所受1轴电机扭矩

图2-8转盘所受2轴电机扭矩

图2-9转盘所受3轴电机扭矩

图2-10转盘总变形云图（1/3）

图2-11转盘变形云图（2/3）

图2-12转盘变形云图（3/3）

图2-13转盘应变云图（1/3）

图2-14转盘应变云图（2/3）

图2-15转盘应变云图（3/3）

图2-16转盘应力云图（1/3）

图2-17转盘应力云图（2/3）

图2-18转盘应力云图（3/3）

表-4转盘分析结果数据列表

结果

最小值

最大值

单位

变形总量

0

0.15023

mm

等效应变

4.6585e-009

1.5599e-004

mm/mm

等效应力

3.6938e-004

24.872

MPa

结果分析：

按当前受力状况转盘最大变形0.15023mm，最大应力24.872MPa小于许用应力。

总结：

转盘最大变形比底座大的多，最大变形发生在连接固定2轴电机的轮毂处，最大应力也发生在该轮毂根部，说明2轴电机启制动时所产生的力矩对该结构件影响较大，但最大应力依然比较小，说明结构还可以做的更轻巧些。