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0 引言

龍門(mén)式機(jī)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、剛度高、不產(chǎn)生奇異狀態(tài)、承載能力強(qiáng)等特性應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域［1］。實(shí)際工作中，龍門(mén)式機(jī)構(gòu)的橫梁的變形與振動(dòng)直接影響著末端執(zhí)行元件位姿情況，從而對(duì)設(shè)備整體精度有較大影響，給設(shè)備控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃帶來(lái)不確定性。因此對(duì) 橫梁的結(jié) 構(gòu)分析優(yōu)化及可靠性分析尤為重要。

本文研究對(duì)象為一款末端攜帶永磁體的龍門(mén)式磁控導(dǎo)航醫(yī)療設(shè)備，設(shè)備末端負(fù) 載(檢測(cè) 裝置)為35 kg，可承受檢測(cè)者重量達(dá)110 kg。由于該設(shè)備對(duì)末端磁體位姿極為敏感，因此對(duì)機(jī)構(gòu)的力學(xué)性能要求很高。本文在龍門(mén)式機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，在ADAMS環(huán)境中建立虛擬樣機(jī)并進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析，得到各軸速度、加速度曲線，為后續(xù)減速器與電機(jī)選型提供理論依據(jù)。為保證設(shè)備的剛度及強(qiáng)度達(dá)到初始設(shè)計(jì)要求，在ANSYSWorkbench中對(duì)橫梁進(jìn)行優(yōu)化以提高其剛度，并進(jìn)行可靠性分析。

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結(jié)束語(yǔ)

本文基于自主設(shè)計(jì)的龍門(mén)式機(jī)構(gòu)，在SolidWorks環(huán)境中建立三維模型，并在ADAMS中建立虛擬樣機(jī)模型。利用ADAMS的軌跡規(guī)劃功能，從末端運(yùn)動(dòng) 軌跡中采樣，把運(yùn)動(dòng)曲線轉(zhuǎn)化成樣條函數(shù)，并作為關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)函數(shù)完成運(yùn)動(dòng)仿真。利用ANSYSWorkbench的優(yōu)化工具在保證龍門(mén)式機(jī)構(gòu)橫梁的質(zhì)量沒(méi)有較大增加的情況下，則大幅度提高了剛度，橫梁的最大變形量下降了47．1%，大大優(yōu)化了機(jī)構(gòu)性能。最后，基于ANSYSWorkbench的六西格瑪分析工具對(duì)橫梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了可靠性分析，其可靠性達(dá)到100%，完全滿足了設(shè)計(jì)需求。本文對(duì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、建立虛擬樣機(jī)并進(jìn)行力學(xué)性能仿真、機(jī)構(gòu)關(guān)鍵部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及可靠性分析做了系統(tǒng)詳盡的介紹，對(duì)機(jī)構(gòu)或其他機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)有著重要的參考意義。

龍門(mén)式多自由度機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、優(yōu)化及可靠性分析

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