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抓取机构作为一种可以代替人体手臂搬运工件的装置,大大地节省了人力以及提高了工作效率,其广泛地应用于现代工业之中。齿轮齿条传动作为桁架式抓取机构中的重要零件,主要用于实现抓取机构爪部的直线往返移动。齿轮齿条传动的可靠性及精度较为严重地影响整个抓取机构的稳定性,精密性以及使用寿命。此外,由于一部分抓取机构的工作环境较为恶劣以及齿轮齿条制造工艺的差别,齿轮齿条有时会出现一些细小的缺陷,而这些缺陷将严重影响齿轮齿条的传动精度及使用寿命。随着所需搬运工件的体积及重量的增大,齿轮齿条传动的工作条件更加的复杂及苛刻。因此,对于齿轮齿条传动的静态分析,动力学分析以及缺陷分析对现代抓取机构的发展及优化有着重要的地位。本文根据常见工况,将基于WORKBENCH软件研究不同的载荷,速度,负载及缺陷对齿轮齿条的影响,具体内容如下:1.基于常见工况,自主设计一款桁架式抓取机构,并以此为基础,对该设计中的齿轮齿条传动进行有限元分析。2.对齿轮齿条接触下的模态进行分析,了解到相互接触下的齿轮齿条的每阶固有频率和相应振型,提供了可靠的动态特性数据,避免出现共振现象。3.基于WORKBENCH对不同负载、不同转速、不同摩擦系数下齿轮齿条的接触状态进行分析研究。得到齿轮的等效应力及接触应力易随负载的增大而增大,而转速的提高很可能对齿轮的疲劳强度影响不大,转速与摩擦系数均可能对齿轮的接触疲劳有较大影响。4.对齿轮齿条的疲劳寿命进行分析,随着负载的增加,齿轮齿条的寿命都出现逐渐下降的现象,而随着摩擦系数的增加,齿轮更容易出现接触疲劳。此外通过雨流法及Miners累积损伤模型,利用MATLAB软件得到不同负载和摩擦系数下的齿轮疲劳寿命,并与通过WORKBENCH模拟得到的齿轮疲劳寿命进行了比较。从而得知,WORKBENCH默认齿轮受到的载荷为完全对称循环载荷将对齿轮的疲劳寿命的计算具有较大影响。5.对齿轮上不同部位的凹坑缺陷和在齿轮同一位置上不同大小的凹坑缺陷进行动态接触分析,齿条与齿轮接触处的凹坑相对于其他部位应力最大,随着齿轮的凹坑变大,齿轮的应力集中则可能表现得更加明显。