喷浆机器人是国家863计划的研究成果,具有全新的机械结构和先进的控制系统,在同类产品中居领先水平,是国家重点推广项目。在喷浆机器人的结构设计中引入CAE技术,可以提高产品设计质量,缩短开发周期,提高喷浆机器人的自主开发能力,对喷浆机器人的发展具有重大实用价值。 本文首先介绍了喷浆机器人的现状、发展前景及该机器人的机械结构和工作原理。而后又介绍了有限单元法的基本原理及大型有限元计算软件patran/nastran在国内外的应用情况和优势。文中说明了用有限单元法对喷浆机器人进行静力学和模态分析的必要性。在计算机器人关节受力时,介绍了什么是DH表示法并说明了该方法如何使用,利用DH表示法将喷浆机器人的各种参数表示出来,并结合牛顿力学平衡原理对机器人各个部件上关节处的受力通用表达式计算出来,并计算出在危险状态的受力大小值,为下一步对各部件的分析做了准备工作。 在确定该机器人的最危险状态时,将机器人简化为桁架结构并利用patran/nastran确定了该状态。而后对该机器人的关键结构进行了受力分析,明确了他们的受力状态是偏于危险还是安全。对整个结构进行了变形分析,找出了其在危险状态下的最大位移,明确了其刚度状况。同时还提取了机器人的前十阶模态,得到对应的频率值。文章最后结合强度、刚度和模态分析的结果对整个机构进行了优化和改进,并获得了令人满意的效果。