太阳能板清理机机械臂部件设计与优化

【摘要】：随着太阳能光伏发电产业的迅速发展,太阳能发电的使用规模也在不断扩大,随之而来的太阳能电池板清理问题急需解决。本文针对太阳能电池板清理问题,设计了一款太阳能电池板清理机,并对清理机机械臂的结构进行优化。 第一,对机械臂的结构进行设计,使其实现伸展和收回动作,并在工作时保持稳定。介绍了机械臂各个部分的功能和作用。 第二,利用改进的Danevit-Hartenberg方法建立机械臂的数学模型,并对机械臂进行运动学分析。根据运动学方程来规划机械臂工作空间。利用MATLAB软件对机械臂的工作空间进行规划,并在该软件中输出机械臂在空间所能触及的位置图像。在软件Pro/E中,建立机械臂各个部件的三维模型,对其进行运动仿真。仿真结果表明机械臂的空间位姿符合设计要求。 第三,对机械臂清洗头进行有限元静力分析,得出其薄弱环节,分析结果表明机械臂强度设计合理。 第四,利用(?)NSYS软件对清理机清洗部件进行模态分析,求出部件的固有频率及固有振型,为机械臂的设计提供参考数据。建立机械臂的动力学方程,并将三维模型导入ADAMS软件中,进行机械臂刚体动力学仿真。仿真能测出各个关节的力、力矩、速度、加速度等的相关数据,这些数据表明了机械臂结构比较合理。 最后,在前几章已有工作的基础上,对机械臂部件进行优化,对优化后的机械臂部件进行仿真,仿真结果表明优化后的部件会更加节省材料,更加稳定。 【关键词】：太阳能电池板清理机 机械臂 运动学 动力学 仿真
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP241;TK519
【目录】：

• 目录5-7
• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 附图索引9-11
• 附表索引11-12
• 第1章 绪论12-23
• 1.1 研究的目的与意义12-13
• 1.2 机器人与清理技术的国内外现状13-21
• 1.2.1 机器人国内外现状13-19
• 1.2.2 清理技术国内外现状19-21
• 1.3 本文研究的内容21-23
• 第2章 太阳能电池板清理机机械臂结构设计23-30
• 2.1 工况分析23-24
• 2.2 清理机机械臂结构设计及清洗机理24-29
• 2.2.1 机械臂关键部件设计25-29
• 2.2.2 清理机清洗机理29
• 2.3 本章小结29-30
• 第3章 清理机机械臂运动学分析30-42
• 3.1 机械臂运动学分析方法及计算30-35
• 3.1.1 正运动学分析30-33
• 3.1.2 逆运动学分析33-35
• 3.2 运动学仿真实验及分析35-39
• 3.3 清理机机械臂工作空间规划39-41
• 3.3.1 机械臂工作空间规划的方法39
• 3.3.2 机械臂工作空间规划的编程39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 清理机机械臂部件有限元静力分析42-47
• 4.1 清洗头受力情况分析42-45
• 4.1.1 清洗头部件的约束与载荷42-43
• 4.1.2 清洗头部件有限元分析结果43-45
• 4.2 机械臂上臂受力情况分析45-46
• 4.2.1 机械臂上臂的约束与载荷45
• 4.2.2 机械臂上臂的有限元分析结果45-46
• 4.3 焊缝结构强度校核46
• 4.4 本章小结46-47
• 第5章 清理机机械臂动力学分析47-60
• 5.1 清理机机械臂清洗部件的模态分析47-50
• 5.2 机械臂动力学模型50-53
• 5.3 清理机机械臂动力学仿真实验53-59
• 5.3.1 清理机机械臂模型的建立53-55
• 5.3.2 机械臂动力学仿真设置55-56
• 5.3.3 机械臂动力学仿真分析56-59
• 5.4 本章小结59-60
• 第6章 机械臂清洗部件分析及优化60-64
• 6.1 机械臂清洗部件的优化60-63
• 6.1.1 清洗头的优化60-61
• 6.1.2 执行部件连接板的优化61-63
• 6.2 本章小结63-64
• 结论64-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 附录A 攻读学位期间发表的论文71

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