目錄
《21 世紀(jì)先進(jìn)制造技術(shù)叢書》序
前言
第1章 緒論 1
1.1 攪拌摩擦焊的背景及意義 1
1.2 攪拌摩擦焊的原理及特點(diǎn) 4
1.3 攪拌摩擦焊設(shè)備現(xiàn)狀介紹 5
1.3.1 國外攪拌摩擦焊設(shè)備 6
1.3.2 國內(nèi)攪拌摩擦焊設(shè)備 9
1.3.3 國內(nèi)外攪拌摩擦焊設(shè)備特點(diǎn)歸納 12
1.4 大型重載設(shè)備的相關(guān)理論研究現(xiàn)狀 14
1.4.1 多體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué) 14
1.4.2 機(jī)械結(jié)合部的等效建模方法 15
1.4.3 結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)態(tài)特性分析 18
1.4.4 參數(shù)化建模與結(jié)構(gòu)優(yōu)化 19
1.5 本章小結(jié) 20
第2章 攪拌摩擦焊機(jī)器人多體系統(tǒng)建模與仿真 21
2.1 引言 21
2.2 擬研究的攪拌摩擦焊機(jī)器人簡介 21
2.2.1 機(jī)器人的系統(tǒng)構(gòu)成 21
2.2.2 機(jī)器人的功能與指標(biāo) 23
2.2.3 機(jī)器人的五種典型工況 24
2.3 攪拌摩擦焊機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)研究 25
2.3.1 機(jī)器人的正向運(yùn)動(dòng)學(xué) 25
2.3.2 機(jī)器人的逆向運(yùn)動(dòng)學(xué) 27
2.3.3 雅可比矩陣及連桿速度和加速度 30
2.3.4 機(jī)器人典型工況下的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真 36
2.4 攪拌摩擦焊機(jī)器人動(dòng)力學(xué)研究 39
2.4.1 機(jī)器人連桿的質(zhì)心坐標(biāo)和速度 39
2.4.2 機(jī)器人的拉格朗日函數(shù) 42
2.4.3 機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)方程 43？
2.4.4 機(jī)器人典型工況下的動(dòng)力學(xué)仿真 45
2.5 本章小結(jié) 50
第3章 攪拌摩擦焊機(jī)器人結(jié)合部建模和剛度分析 52
3.1 引言 52
3.2 滾珠{滾道的赫茲點(diǎn)接觸理論 53
3.2.1 基本假設(shè) 53
3.2.2 滾珠{滾道的點(diǎn)接觸理論模型 53
3.2.3 滾珠{滾道的點(diǎn)接觸理論求解 56
3.3 角接觸球軸承的剛度分析 58
3.3.1 角接觸球軸承的幾何參數(shù) 58
3.3.2 角接觸球軸承的靜剛度計(jì)算 61
3.3.3 角接觸球軸承的靜剛度有限元仿真 69
3.3.4 角接觸球軸承的靜剛度試驗(yàn)驗(yàn)證 72
3.3.5 角接觸球軸承的動(dòng)剛度計(jì)算 75
3.3.6 角接觸球軸承的動(dòng)剛度有限元仿真 82
3.4 滾珠絲杠副的剛度分析 89
3.4.1 滾珠絲杠副的幾何參數(shù) 89
3.4.2 滾珠絲杠副的靜剛度計(jì)算 92
3.4.3 滾珠絲杠副的靜剛度有限元仿真 98
3.5 導(dǎo)軌滑塊副的剛度分析 100
3.5.1 導(dǎo)軌滑塊副的幾何參數(shù) 101
3.5.2 導(dǎo)軌滑塊副的靜剛度計(jì)算 103
3.5.3 導(dǎo)軌滑塊副的靜剛度有限元仿真 110
3.6 本章小結(jié) 114
第4章 攪拌摩擦焊機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 115
4.1 引言 115
4.2 XYZ軸系統(tǒng)設(shè)計(jì) 115
4.2.1 功能要求與設(shè)計(jì)指標(biāo) 115
4.2.2 總體結(jié)構(gòu)方案 116
4.2.3 零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 119
4.2.4 關(guān)鍵零部件的有限元分析 124
4.3 AB 軸系統(tǒng)設(shè)計(jì) 130
4.3.1 功能要求與設(shè)計(jì)指標(biāo) 130
4.3.2 總體結(jié)構(gòu)方案 131
4.3.3 零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 132？
4.3.4 AB軸結(jié)構(gòu)的有限元分析 135
4.4 攪拌頭主軸設(shè)計(jì) 137
4.4.1 功能要求與設(shè)計(jì)指標(biāo) 138
4.4.2 總體結(jié)構(gòu)方案 139
4.4.3 零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 141
4.4.4 攪拌頭主軸有限元分析 143
4.5 本章小結(jié) 149
第5章 攪拌摩擦焊機(jī)器人動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì) 150
5.1 引言 150
5.2 基于結(jié)構(gòu)分解的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 151
5.2.1 結(jié)構(gòu)框架和結(jié)構(gòu)單元的基本概念 151
5.2.2 復(fù)雜大件結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計(jì)流程 152
5.3 X 軸底座結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì) 154
5.3.1 筋格出砂孔與筋格固有頻率的關(guān)系 155
5.3.2 邊長和壁厚與筋格固有頻率的關(guān)系 158
5.3.3 筋格密度對(duì)底座固有頻率的影響 159
5.3.4 X 軸底座結(jié)構(gòu)的最優(yōu)方案驗(yàn)證 160
5.4 Y 軸立柱結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì) 163
5.4.1 拓?fù)鋬?yōu)化的方法和流程 163
5.4.2 Y軸立柱結(jié)構(gòu)的載荷和邊界條件 166
5.4.3 Y軸立柱結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化分析 167
5.4.4 Y軸立柱結(jié)構(gòu)筋板的合理配置 170
5.5 Z軸滑枕結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì) 171
5.5.1 Z軸滑枕結(jié)構(gòu)的受力分析 171
5.5.2 Z軸滑枕結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化分析 174
5.5.3 Z軸滑枕結(jié)構(gòu)的尺寸優(yōu)化分析 176
5.6 本章小結(jié) 179
第6章 攪拌摩擦焊機(jī)器人靜動(dòng)態(tài)特性研究 180
6.1 引言 180
6.2 攪拌頭焊接過程中的受力分析 180
6.2.1 攪拌頭的受力模型 181
6.2.2 焊接過程的數(shù)值模擬 183
6.3 攪拌摩擦焊機(jī)器人靜力分析 185
6.3.1 結(jié)合部等效剛度模型的建立 185
6.3.2 攪拌摩擦焊機(jī)器人的空載分析 187？
6.3.3 攪拌摩擦焊機(jī)器人的工況模擬 189
6.4 攪拌摩擦焊機(jī)器人動(dòng)態(tài)特性分析 192
6.4.1 模態(tài)分析 192
6.4.2 模態(tài)試驗(yàn) 199
6.4.3 頻率響應(yīng)分析 205
6.5 攪拌摩擦焊機(jī)器人焊接精度分析 206
6.5.1 柔性體計(jì)算模型的建立 207
6.5.2 剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型的建立 209
6.5.3 瓜瓣焊工況下機(jī)器人的焊接精度分析 210
6.6 本章小結(jié) 212
參考文獻(xiàn) 214