王昆， 刘进福， 韩晶， 莫贤

（常州先进制造技术研究所，江苏常州213164）

0 引言

目前，在企业组织产品焊接中，大都采用手工焊接，其不足之处在于：手工焊接质量不稳定，工人劳动强度大；焊接时产生的烟雾对工人的呼吸系统产生损害，焊接时发出的亮光会对工人的眼角膜产生损害；手工焊接的生产效率低。使用焊接机器人不仅能降低焊接对工人身体的危害，还能够有效地提高工作效率，降低劳动成本。

焊接机器人的大臂是整个机器人受力最大的机构，作为机器人的重要部件，其刚度和强度直接影响到机器人的使用精度和寿命。在设计过程中必须保证它的强度和刚度及在运动过程中振动频率的影响。本文在有限元受力分析软件ANSYS下对焊接机器人的大臂进行静力分析，为机器人整体设计和优化提供有效的理论支持。

1 模态分析理论基础

有限元的模态分析就是建立模态模型进行数值分析的过程。对于一般的多自由度结构系统而言，运动都可以由其自由振动的模态来合成。由于系统结构阻尼主要发生在固定的或可动的连接部位，因此零件材料的内阻尼只是吸收和损耗能量的一部分［5］。系统自由振动系统方程为：

其中：［M］和［K］分别为油缸坯料搬运系统的质量矩阵和刚度矩阵，均为N×N阶方阵；｛X｝表示油缸坯料搬运系统的位移向量，同时还可以将式（1）写成位移向量的形式：

经线性变换式｛x｝=［u］｛y｝对集合位置坐标｛x｝表示的耦合系统微分方程组进行解耦。……