【毕设全套】雕刻机器人运动仿真及动力学分析【完整图纸】

格式：RAR 上传：2025-12-04 10:49:16

刀架以及刀具驱动部分结构刀架旋转部分通过固定支架安装在竖直滑块上，固定支架上安装两个轴承座，通过轴连接，由侧的步进电机来控制轴的旋转进而控制刀架的旋转。刀具驱动模块通过个工作台安装在轴上，工作台上安装轴承座，通过轴承座来安装驱动轴，驱动轴两侧分别连接电机和指状铣刀，伺服电机驱动轴运动，完成刀具工作。在此结构中，要得到个稳定和准确的运动，必须保证步进电机能够保持较大的扭矩，这样才可以保持雕刻机器人在每个驱动动作中保持雕刻的精准性。除此之外，由于此部分要承受较大的切削反力，因此要保证每部分具有较高的刚度，后面将会对此部分进行有限元分析，以保证各部分能够在正常强度范围内稳定工作。载物台旋转部分结构该部分是由对啮合的齿轮来完成运动。小齿轮通过轴由步进电机驱动，大齿轮由小齿轮驱动，大齿轮带动旋转台工作，旋转台上安装有石料夹具，来固定石料完成石材雕刻任务齿轮传动的特点是齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠效率高寿命长，使用的功率速度和尺寸范围大。从以上特点，齿轮传动可以保证载物台旋转的旋转精度，确保载物台稳定高效转动。.析工具得到的应力和位移变化图图应力变化分布图图位移变化分布图。图竖直导轨支柱梁应力变化分布图图竖直导轨支柱梁位移变化分布图从图中可以看出，竖直导轨支柱梁的最大应力为.，查阅资料，铸造钢的屈服应力为.，安全系数取，该部件满足安全要求。在图中，该部件的最大位移变化为.，考虑到竖直滑块外支撑座的上表面长度为.，而工程中对其刚度的要求是，所以，可以知道，竖直导轨支柱梁的刚度是满足工程要求的。.本章小结本章对雕刻机器人的两雕刻机器人运动仿真及动力学分析摘要刻机器人的工作原理经过上面的总体方案设计和传动方案设计，步步的确定了雕刻机器人的整体结构。的材料是采用钢的弹性模量为，屈服强度为。经过查阅，雕刻时，轴受到的扭矩约为•。下图.是轴的基本尺寸。图.驱动轴基本尺寸将以上的数据导入到的有限元分析工具中进行分析。把图.中的第段在分析工具中固定，分析轴受力的应力和应变情况。在满足以上的尺寸及受力条件下，模拟了该轴的受力情况。图是驱动轴的受力位雕刻机器人运动仿真及动力学分析摘要度曲线图刀具旋转部分轴质心速度曲线从图图上可以看出，刀具旋转部分质心速度在轴方向是条斜率变化曲线的样条，而在轴上是条斜率变化曲线。由此，横向滑块的驱动速度函数是条轴上的斜率变化曲线和轴上斜率变化曲线的合成曲线。.三维模型的仿真驱动方法在.中介绍了怎么将中各部分的驱动位移和速度曲线测量出来，由于前面的测量是将刀具前段的点作为驱动点，利用反求法求出的各部分的驱动参数，因此，设计控制方案时，可根据测出的各部分位移和速度曲线，建立各部分的驱动函数，来控制各部分的运动，达到雕刻石材的目的。设计各部分的驱动函数的步骤如下根据雕刻品的外部轮廓，设计驱动函数，若设计的外部轮廓比较复杂移变量图，图是驱动轴应力分布图，图是驱动轴的应变分布图。图驱动轴受力位移变量图图驱动轴应力分布图图.驱动轴的应变分布图从图中可以分析出，其最大的位移变量为.，考虑到轴的长度为，而工程中对其刚度的要求是，所以，可以知道，刀具驱动轴的刚度是满足工程要求的。从图中可以看到，刀具驱动轴的最大应力为.，若安全系数取，小于,所以，刀具驱动轴的应力满足要求。.竖直滑块外支撑座校核在雕刻机器人中，竖直滑块外支撑座，主要承受了刀架以及刀架各部分驱动的全部作用力，其刚度稳定的承受这些力对于雕刻机器人的工作稳定性以及雕刻精准度有决定性作用，因此，对此部分进行有限元分析。雕刻机器人的关键就在于刀具在石材上能够稳定准，考虑到竖直滑块外支撑座的上表面长度为，而工程中对其刚度的要求是，所以，可

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