李江 曾宪杰 曾宪任

摘要：本文针对漆包线生产线的实际工程问题，设计导轨式机器人桁架结构，采用有限元分析方法对桁架衡梁强度进行校核，完善了桁架强度设计。对初始衡梁设计进行修正，在衡梁中间文章增加一短、小型号矩形钢，增强了结构的强度，提高了结构的刚度，使得新桁架结构在中间位置的最大扰度为0.4mm，符合设计要求标准（小于0.5mm），保证伸缩臂在衡梁上滑行顺畅。

关键词：衡梁  有限元  强度设计

1 概述

某公司漆包线生产的收线位置目前采用人工收线，生产效率低下。漆包线盘规格多种多样，最重规格200公斤/个。为了提高生产效率，特设计一导轨式机器人，取代人工收线工艺，实现自动更换线盘作业。对导轨式机器人的机械结构件中，最主要的是机器人的桁架强度，桁架强度设计集中体现在桁架的衡梁强度设计。

2 机器人桁架衡梁的设计

根据漆包线作业现场，设计机器人的作业范围，衡梁跨度7m左右。整体初步设计如图1所示。衡梁采用空心矩形钢型材截面尺寸为200×300×10（mm），总長7.36m。结构材料选用结构钢Q345B，强度较高，以保障结构强度。Q345B与Q235A价格相差不大，强度上要高很多，焊接性能也适当。

图1  导轨式机器人初步设计结构

3 衡梁强度校核与修正

衡梁设计好后，需要对衡梁机械结构强度和刚度进行校核。从图1中可以看出，上升臂安装在衡量上，并通过直线导轨导向运动。因此衡梁刚度要求较高，否则直线导轨上滑块运动困难，要求衡梁上最大扰度小于0.5mm，可确保导轨滑块滑行顺畅。……