基于雙尺度仿真的球形機(jī)器人輕量化結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、球形機(jī)器人有球形或近似球形的外殼，可以有效避免外部環(huán)境對(duì)機(jī)器人關(guān)鍵部件的傷害。同時(shí)，球形機(jī)器人要想應(yīng)用到實(shí)際工程中，球殼必須要經(jīng)受住惡劣工況的考驗(yàn)。由此，對(duì)球形機(jī)器人外殼的設(shè)計(jì)、制造及輕量化等方面的研究非常重要。
　　本文以球形機(jī)器人輕量化球殼結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，主要完成了以下工作:
　　(1)根據(jù)北京郵電大學(xué)原有球形機(jī)器人尺寸結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)要求提出不同類(lèi)型球殼結(jié)構(gòu)包括拼接式球殼、近球形球殼、帶連接件式球殼、骨架式球殼，分析對(duì)比各

2、種球殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，識(shí)別仿真載荷并初選球殼材料。
　　(2)設(shè)計(jì)骨架式、近球形兩種球殼結(jié)構(gòu)，并建立有限元計(jì)算模型計(jì)算兩種結(jié)構(gòu)的靜載響應(yīng)。分析球形機(jī)器人結(jié)構(gòu)的十階模態(tài)頻率及振型。對(duì)不同壓板方向、球殼厚度的有限元模型分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，找出最弱受壓工況以及合適球殼厚度。運(yùn)用雙尺度仿真方法對(duì)球殼中螺栓孔處幾何特征進(jìn)行還原，由粗糙模型計(jì)算結(jié)果插入子模型邊界條件對(duì)結(jié)構(gòu)薄弱處進(jìn)行精確分析。選擇近球形球殼結(jié)構(gòu)作為最終設(shè)計(jì)方案。
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