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桁架機械手是發(fā)動機缸體缸蓋柔性生產(chǎn)線中物流輸送系統(tǒng)中的一個重要組成部分，其在高空中把被加工零件從一臺機床運送到另一臺機床上，并執(zhí)行機床的自動上下料。如下圖所示，桁架機械手采用龍門式結(jié)構(gòu)，由Y向橫梁與導(dǎo)軌、Z向滑枕、十字滑座、立柱、過渡連接板和基座等部分組成，Y軸和Z軸皆采用滾輪導(dǎo)軌和齒輪齒條傳動系統(tǒng)，并安裝在高強度的鋁型材基礎(chǔ)上。該桁架機械手的主要技術(shù)參數(shù)如下：

(1)行程: Y軸: 8000mm; Z軸: 1000mm
(2)最大移動速度: Y軸:120m/min; Z軸: 60m/min
(3)最大加速度: Y軸: 4m/s2 ; Z軸: 2.6m/s2
(4)抓取質(zhì)量: 105kg
 
桁架機械手的工作狀態(tài)和使用壽命同其結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性有很大的關(guān)系，因此有必要對其進行詳細的動態(tài)特性分析。動態(tài)特性的理論分析和實驗研究，采用的主要方法是模態(tài)分析法，包含如下三大部分：
一：靜剛度分析
靜剛度是衡量桁架機械手性能優(yōu)劣的一個重要指標。根據(jù)上圖中的桁架機械手的結(jié)構(gòu)來判斷，當滑枕沿豎直方向移動到最下端時，其伸出量最大，此時變形也最大，所以整機的靜剛度分析選擇此時機械手的位置來計算，可計算出滑枕最下端沿各個軸向的靜位移量：
X軸向：0.210mm
Y軸向：0.190mm
Z軸向：0.010mm
由計算結(jié)果可知，整個機構(gòu)在X方向的變形量最大，剛度較弱，這是由于滑枕承載時，橫梁產(chǎn)生了扭曲變形所致。同時滑枕也是該機械手靜剛度的薄弱環(huán)節(jié)，可以采用加強筋或增加滑枕鋁型材的壁厚等措施來提高靜剛度。
 
二：模態(tài)分析
模態(tài)分析用于確定結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型，其作用不僅是為了避免各機械零件和結(jié)構(gòu)在工作時發(fā)生共振，而且是分析結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)和其它動力特性的基礎(chǔ)。比如橫梁水平方向的彎曲振動和橫梁的扭矩變形的模態(tài)分析：
 
根據(jù)上述模態(tài)分析圖可進行分析，橫梁較低的彎曲剛度給系統(tǒng)動態(tài)特性帶來的影響大。由于十字滑座和滑枕隨著橫梁一起振動和扭曲，將影響安裝在滑枕下端機械手部的定位精度，導(dǎo)致機械手在上下料時產(chǎn)生較大的偏差，從而影響工件在機床上的準確定位。此外，橫梁的彎曲變形和扭曲變形直接影響固定在橫梁上的導(dǎo)軌的直線度和平行度，也對機械手的定位精度產(chǎn)生影響。
 
三：頻響應(yīng)分析
模態(tài)分析可得到桁架機械手的模態(tài)振型，但這僅表示機械手各部位的相對振動情況，如果把外力激勵再考慮進去，就可確認各階模態(tài)振型對整機振動作用的大小，因此對桁架機械手進行頻響應(yīng)特性分析就能更清楚的看出機械手在動態(tài)載荷下的抗振性能：移動部件沿橫梁導(dǎo)軌的頻繁啟停以及滑枕的上下往復(fù)運動都容易引起共振，因而整個機械手控制系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)盡量避免共振的發(fā)生，防止由于機械手的滑枕振動過大而導(dǎo)致裝卸工件時定位不準確。
 
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