水果采摘機(jī)械手夾持部位有限元分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u4098水果采摘機(jī)械手夾持部位有限元分析案例 136331.1有限元分析法介紹 1325871.2夾持部位三維模型創(chuàng)建 1156731.3夾持部位強(qiáng)度與剛度校核 249131.3.1模型的建立與導(dǎo)入 2224511.3.2網(wǎng)格劃分 355961.3.3設(shè)定邊界約束條件 4234291.3.4靜力分析結(jié)果后處理及分析 4247211.3.5夾持部位疲勞校核 5菠蘿采摘機(jī)在正常工作時(shí)，需要考慮菠蘿采摘車的自身的輕度和剛度是否合格，在自身的載荷下是否能正常工作運(yùn)行，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)載崩潰。同時(shí)也要分析在受到外力荷的作用下是否還能保證采摘工作的正常進(jìn)行。所以下面運(yùn)用ANSYSWorkbenchi來(lái)進(jìn)行受力分析，看是否設(shè)計(jì)合理，不合理改怎么去調(diào)整修改。1.1有限元分析法介紹有限元分析適用于絕大部分設(shè)計(jì)元件的分析，可以通過(guò)微分方程來(lái)計(jì)算出我們要分析設(shè)計(jì)內(nèi)容的數(shù)據(jù)。有限元分析（FEAFiniteElementAnalysis）是用比較簡(jiǎn)單的問(wèn)題數(shù)據(jù)替代較復(fù)雜的問(wèn)題數(shù)據(jù)再去求解，通過(guò)數(shù)學(xué)方程計(jì)算來(lái)模擬它在行動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的力等數(shù)據(jù)，可以很好的計(jì)算出我們?cè)O(shè)計(jì)研究方案的準(zhǔn)確性以及力的分析，就是利用有限元分析去分析復(fù)雜元件和研究對(duì)象在實(shí)際行動(dòng)軌跡所發(fā)生的數(shù)據(jù)，因此有限元分析在各個(gè)領(lǐng)域中使用的很常見(jiàn)。通過(guò)利用有限元分析軟件ANSYSWorkbenchi1.5的分析，進(jìn)行對(duì)菠蘿采摘車的采摘手臂的分析，提高了分析的精度以及節(jié)約了很多時(shí)間，對(duì)機(jī)械手臂靜力外系和外力載荷，和采摘手臂的抗疲勞強(qiáng)度。1.2夾持部位三維模型創(chuàng)建本文利用PROE創(chuàng)建手指三維模型，主要是花紋的創(chuàng)建，通過(guò)拉伸、陣列和拉伸創(chuàng)建其三維模型，如圖1.1所示。圖1.1手指等效模型菠蘿等效為直徑為100的圓柱，如圖1.2.圖1.2菠蘿等效模型1.3夾持部位強(qiáng)度與剛度校核夾持部位有限元分析的目的是其在最大夾緊力狀態(tài)下，其機(jī)械手手指波紋接觸面的等效應(yīng)力小于許用應(yīng)力，變形量較小。1.3.1模型的建立與導(dǎo)入啟動(dòng)ANSYSWorkbench2020R1,然后確定使用靜力學(xué)分析模塊，將該模塊窗口打開(kāi)，然后要在EngineeringData選項(xiàng)中定義材料屬性，已知菠蘿采摘車的夾持部位使用的材料是鋼料，牌號(hào)為Q345，材料密度為1850千克/立方米，彈性模量是8300Gpa，泊松比為0.28。然后選擇Geometry。將夾持部位的三維模型插入如圖1.3所示。。圖1.3機(jī)械手導(dǎo)入模型1.3.2網(wǎng)格劃分本文劃分的網(wǎng)格是六面體網(wǎng)格。在進(jìn)行劃分的時(shí)候要注意確定網(wǎng)格尺寸，如果尺寸選擇太小會(huì)加大運(yùn)算難度造成計(jì)算不能完成，而如果尺寸太大則可能會(huì)造成數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，基于以上原則選擇3mm作為最小網(wǎng)格劃分尺寸，以此網(wǎng)格尺寸劃分后的節(jié)點(diǎn)數(shù)量是384685個(gè)，單元數(shù)量90100個(gè),劃分后的效果見(jiàn)圖1.4。圖1.4六面體網(wǎng)格劃分1.3.3設(shè)定邊界約束條件靜力學(xué)分析需要添加載荷和邊界條件，外載荷主要是夾緊力。，施加的外載荷為272N。圖1.5邊界條件與載荷圖1.3.4靜力分析結(jié)果后處理及分析右擊鼠標(biāo)（Solve）進(jìn)行求解，選擇其變形和應(yīng)力作為其強(qiáng)度和剛度校核標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)力和變形云圖分別如圖1.6和1.7所示。。圖1.6應(yīng)力云圖圖1.7變形云圖從以上兩幅云圖可知，最大米塞斯應(yīng)力為40.726MPa,小于尼龍材料的屈服強(qiáng)度58MPa,夾持機(jī)構(gòu)的頭部變形最大，最大變形量為0.0019374mm,符合機(jī)械機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度準(zhǔn)則。1.3.5夾持部位疲勞校核因?yàn)閵A持部位使用頻次較高，其安全系數(shù)n=58/40.726=1.42,需要校核其疲勞使用壽命。定義