基于疲劳分析的静电粉末喷涂机器人的反求设计

论文摘要

本文首先简要介绍了静电喷涂的应用及发展现状,阐述了喷涂机器人的结构、用途和原理,以及其在实际使用中存在的问题,从而提出了本课题的研究重点。然后,详细介绍了静电粉末喷涂的工作原理、生产工艺和生产设备。在实际研究中,本文主要在以下几个方面对静电喷涂机器人进行了研究与改进:针对传统失效分析中存在的分析周期长、计算工作量大、分析成本高等缺陷,在静电喷涂机器人失效分析中引入了有限元分析方法,通过有限元分析结果和零件失效照片的对比,得出了机械失效的原因。运用反求工程的理论改进原方案,提出一些新方案,并设计出新的立柱及立柱连接方式,根据理论计算,证实了新方案的可行性。新方案较原方案比较,在抗弯曲强度方面明显改善,解决了其强度不够的问题。在静电喷涂机器人机械部分设计中,不仅仅局限于简单的仿造,通过对其失效的分析,提出了改进方案,并设计出了新的立柱和喷枪支架。本设计利用ANSYS软件对该喷涂机器人进行实体建模,完成整机结构设计;根据机械装备理论以及对实体模型的参数分析进行结构改进;运用改进模型的参数选择相应的支撑件、加强筋、滚动导轨、滚珠丝杠、交流进给伺服电机,并进行了主要零部件的计算。由此,在本文中,结合了有限元分析、CAD/CAE结构优化、以及Pro/engineer机械结构设计等多种技术,来对静电喷涂机器人进行失效分析、改进方案选择、结构改进等方面的研究结合以上各种技术的优点,综合提高了静电喷涂机器人的性能。目前,已经投入实际运行,使用寿命提高了3倍以上。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 静电粉末喷涂应用及发展现状
• 1.2 自动化喷涂机器人的应用介绍
• 1.3 反求工程的应用介绍
• 1.4 有限元分析方法与应用介绍
• 1.4.1 有限元疲劳分析方法
• 1.4.2 有限元疲劳分析过程
• 1.4.3 有限元在疲劳分析中的应用
• 1.4.4 基于有限元和疲劳分析软件的零件疲劳分析过程
• 1.5 有限元分析软件ANSYS 介绍
• 1.5.1 ANSYS 的应用范围
• 1.5.2 ANSYS 软件的使用方法
• 1.6 课题提出的背景、本文研究的内容与意义
• 第二章 喷涂生产线工艺、设备及其布局
• 2.1 静电粉末喷涂工作原理
• 2.2 静电粉末喷涂生产工艺
• 2.3 粉末静电喷涂设备布局、种类及功能
• 2.4 自动喷涂机器人简介
• 第三章 有限元疲劳分析与总体方案的提出
• 3.1 基于有限元ANSYS 软件对喷涂机器人主体的疲劳分析
• 3.1.1 静电喷涂机器人实体建模
• 3.1.2 静电喷涂机器人实体建模的有限元模型
• 3.1.3 静电喷涂机器人的加载边界条件
• 3.2 总体方案提出
• 3.2.1 各种具体改进方案与原方案性能对比
• 3.2.2 修改方案4 的立柱静态分析结果
• 第四章 喷涂机器人总体方案改进设计
• 4.1 自动喷涂机器人功能分析建模
• 4.2 喷涂机器人模块划分
• 4.2.1 模块化设计
• 4.2.2 基于可适应平台的箱体喷涂机系列化设计
• 4.2.3 方案改进设计的提出
• 4.3 基于CAD/CAE 的箱体喷涂机结构分析评价
• 4.3.1 有限元网格模型
• 4.3.2 结构分析
• 4.3.3 结构优化
• 第五章 各零部件的改进设计
• 5.1 支撑件设计计算
• 5.1.1 截面形状设计
• 5.1.2 壁厚设计
• 5.2 加强筋设计计算
• 5.2.1 加强筋基本类型
• 5.2.2 加强筋的经济特性
• 5.2.3 加强筋对刚度的影响
• 5.2.4 喷涂机器人加强筋的选择
• 5.3 传动系统设计计算
• 5.3.1 滚动螺旋的选用
• 5.3.2 滚动导轨的选用
• 5.4 伺服电机的选择
• 5.5 新零件的设计
• 第六章 总结与展望
• 6.1 完成的主要工作和结论
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢