刘维柱 陈顶明

摘  要：针对机械手上的重要零部件末端执行器法兰盘工作过程中容易受到振动破坏的特性，由于其结构刚度和强度对机械手的精度有很大影响，为提高其刚度和强度。应用Creo 2.0软件对机械手末端执行器法兰进行建模，并使用ANSYS Workbench软件对其进行有限元网格划分、静态特性分析、模态分析和谐响应分析。基于有限元分析结果，使法兰的激振频率远离共振频率，可有效避免工作过程中产生共振，导致设备损坏。

关键词：末端执行器;法兰盘;静态分析;模态分析;谐响应分析

Abstract：Aiming at the characteristic that the end effector flange of the important parts of the manipulator is easily damaged by vibration during work，its structural rigidity and strength have a great influence on the accuracy of the manipulator，so as to improve stiffness and strength. This article uses Creo 2.0 software to model the end effector flange of the manipulator，and uses ANSYS Workbench software to perform finite element meshing，static characteristics analysis，modal analysis and harmonious response analysis. Based on the results of finite element analysis，the excitation frequency of the flange is kept away from the resonance frequency，which can effectively avoid resonance during work and cause damage to the equipment.

Keywords：end effectors;flange;static analysis;modal analysis;harmonic response analysis

0  引  言

ANSYS Workbench拥有强大的有限元前处理能力，在建模、网格划分方面非常方便，在CAE计算方面有很多优点[1]。近年来，一些国内外学者都在用这一软件解决有限元分析的相关问题。韩晓东等[2]利用该程序对变压器油箱的结构参数进行了改进，以达到减轻油箱重量、节省材料的目的。ZRNIC等人[3-5]分析了杠杆的结构方法以获得结构的固有特性，这为产品设计和改进提供了基础。查太东等[6]在ANSYS Workbench的基础上改进了静态支撑，使支撑可以满足最大压力、变形和质量方面的设计要求。曹光光等人[7]采用ANSYS Workbench分析平台中钢板弹簧的力学性能，与实验数据的结果相一致，从而表明该方法的计算精度很高。金嘉琦等人[8]采用Workbench分析了搬运机器人的最大变形和最大应力当量。范炳辉等人[9]采用缸筒框架代替机械手的原始结构，以实现最大的变形和张力，对Workbench平台上排爆机器人处理器的结构进行了静态分析。……