孫中剛 郭濤

摘 要 文章主要闡述的內容包括設計標準六軸機器人空中滑臺系統，配合多臺加工中心構成一序多機加工單元?；诙囿w動力學分析軟件ADAMS建立機器人空中滑臺系統虛擬樣機模型[1]，驗證伺服電機和減速器選型合理?；谔摂M樣機模型對機器人空中滑臺系統在不同工況下進行仿真分析，得出在最大加速度及機器人臂展最長工況下的驅動齒輪嚙合力曲線。

關鍵詞 機器人;空中滑臺;ADAMS;虛擬樣機;動力學

引言

汽車發(fā)動機缸體和缸蓋在鑄造完成后要進行多工序機械加工，國內大部分車廠都已實現配合加工中心自動上下料集成。傳統形式有直角坐標機器人、坐地標準六軸機器人和地面滑臺標準六軸機器人形式。綜合上述三種形式的優(yōu)缺點，設計標準六軸機器人空中滑臺系統，配合多臺加工中心構成一序多機加工單元，機器人從加工中心頂門進行上下料，如其中一臺設備發(fā)生故障，可單獨切出生產，封閉頂門，從側門進行維修，生產線不會停機，保證最大生產效率。

1標準六軸機器人空中滑臺系統設計

滑臺系統參數：滑臺最大負載W≥3300KG;最高速度=2.5M/S;最大加速度=1M/S?;加減速時間T=0.5S;重復單位精度：±0.5mm;共振頻率≥10Hz;最大撓度≤0.7mm/10M。

1-六軸機器人 2-空中滑臺 3-加工中心 4-地面輸送輥道

5-空中維修通道

滑臺通過伺服電機-直線導軌-齒輪齒條傳動鏈實現機器人的移動，齒輪齒數Z=40，模數m=4，分度圓直徑d=40×4=160mm，減速機減速比I=11[2]，力學參數計算如下：

加速時驅動力：

勻速時驅動力：

減速時驅動力：

負載扭矩：

電機功率：

其中為直線導軌摩擦系數，G為重力加速度，為齒輪齒條傳動效率，n為伺服電機轉速。

2基于ADAMS的空中滑臺系統虛擬樣機模型建立及動力學分析

伺服電機額定轉速n=1500r/min，折算到ADAMS中以度/秒為單位的輸入轉速為，加減速時間為0.5S，仿真總時長為2.5S，則ADAMS中伺服電機輸入轉速函數為：

step（time，0，0d，0.5，-9000d）+step（time，0.5，0d，2，0d）+step（time，2，0d，2.5，9000d）

通過ADAMS虛擬樣機仿真分析，得出機器人在最大臂展姿態(tài)下齒輪齒條X向接觸力曲線最大值為15111.5108N，Y向接觸力曲線最大值為16298.1694N，Z向接觸力曲線最大值為2458.3463N。最大力都出現在啟動和停止階段，勻速運行階段曲線平穩(wěn)，傳動鏈系統設計合理。

驅動伺服電機轉矩曲線最大值125.9457，最小值1.8951，在啟動和停止階段，電機輸出較大扭矩，勻速運動階段，電機扭矩曲線平穩(wěn)，系統設計合理。

3結束語

（1）設計空中滑臺機器人一序多機加工單元，實現機器人最大化利用，單機設備出現故障維護不停機。

（2）基于多體動力學分析軟件ADAMS建立空中滑臺系統虛擬樣機模型進行分析，得出齒輪齒條接觸力參數，驅動伺服電機轉矩曲線。

參考文獻

[1] 李增剛.ADAMS入門詳解與實例[M].北京：國防工業(yè)出版社， 2008：101.

[2] 石博強，申焱華，寧曉斌，等.ADAMS基礎與工程范例教程[M].北京：中國鐵道出版社，2007：168.