四足機器人液壓缸的仿真分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u70771.1繪制液壓缸的二維圖。 1264811.2液壓缸三維模型的建立。 166261.3液壓缸所受力的模擬。 2271351.3.1與導(dǎo)向套筒相符的液壓缸的受力模擬。 221871.3.2活塞桿與密封環(huán)的受力模擬。 5考慮到兩個液壓缸結(jié)構(gòu)相同，只有設(shè)計時的尺寸不同，只對小腿液壓缸a建模，首先進行二維圖表分析，然后三維建模，最后利用SUMULATION進行實際模擬，受力情況。1.1繪制液壓缸的二維圖。根據(jù)以前計算出的液壓缸結(jié)構(gòu)的所有尺寸和各種配合在CAD上繪制二維圖，。可以更直觀地分析氣缸體，按照嚴格的配合安裝密封圈和防塵環(huán)，確保導(dǎo)套和缸筒的配合[19]。如圖5--1所示。圖5-1液壓缸的二維圖。1.2液壓缸三維模型的建立。利用建模工具SOLIDWORKS對液壓缸進行建模，在零件安裝時嚴格按照上述規(guī)定配合安裝，保證各零件的準確位置，為之后的受力模擬提供比較接近實際的結(jié)構(gòu)。如圖5--2所示。圖5-2液壓缸的三維圖。1.3液壓缸所受力的模擬。液壓缸的受力模擬是先對液壓缸的三維模型施加以前計算出的最大拉力，然后固定液壓缸，模仿液壓缸在機器人本體上的固定.液壓缸筒和導(dǎo)向套筒設(shè)置接觸連接，并且，受力必須垂直，才能符合以前的規(guī)定.最后的運行結(jié)果是分析受力后液壓缸整體的變化，如位移的變化、應(yīng)力的變化、應(yīng)變的變化等.。由于整體零件過于復(fù)雜、接觸過多、分析時非常復(fù)雜，本文只分析模擬嵌合在導(dǎo)向套筒上的液壓缸和嵌合在各種密封件上的活塞桿，對兩種模型施加相同的壓力，根據(jù)受力面積的不同，產(chǎn)生不同的結(jié)果，。1.3.1與導(dǎo)向套筒相符的液壓缸的受力模擬。施加拉伸力.拉伸力的大小為四舍五入的值1658N，拉伸力的方向與導(dǎo)向罩的頂部垂直.。固定液壓缸，模擬液壓缸固定在機器人狗的機體上，固定四周，固定尾部，固定模擬拖動裝置，并且密封圈都是瞬態(tài)嵌合的，有彈性，所以將間隙設(shè)定為零。網(wǎng)格化時，根據(jù)液壓缸和密封圈的尺寸和受力的比較，考慮到受力均勻，液壓缸筒和導(dǎo)套的篩管單元比密封圈大，另外密封圈的材料是天然橡膠等具有彈性模量的材料。圖5-3氣缸筒經(jīng)過精心設(shè)計。圖5-4缸筒的網(wǎng)格圖。得到了運行結(jié)果，比較了位移變化、應(yīng)力變化、應(yīng)變變化，分析了缸套隨導(dǎo)套工作過程中的變形和壓力變化。圖5-5缸膛的位移變化圖。圖5-6缸膛的變形變化圖。圖5-7缸膛的應(yīng)力變化圖。配合導(dǎo)向套筒對液壓缸施加力進行模擬時，密封圈、液壓缸及導(dǎo)向套筒分別獨立網(wǎng)格化，網(wǎng)眼單元的大小不同.根據(jù)數(shù)據(jù)比較，密封圈將網(wǎng)眼單元液壓缸和導(dǎo)向套筒的網(wǎng)眼單元設(shè)置為寬0.95mm左右，長徑比1.5mm也相同。這樣，如果對每個部位進行不同規(guī)格的網(wǎng)格化分析，會出現(xiàn)受力分布集中等問題，受力變得均勻。結(jié)果分析:由應(yīng)力圖可知，最大應(yīng)力為2336N左右，受力面積計算為163.84，應(yīng)力為14.25Mpa，在材料27simn的最大應(yīng)力范圍內(nèi).由應(yīng)變圖可知，最大應(yīng)變?yōu)?.67×，應(yīng)變?yōu)?.67MPa。由位移變化圖可知，嵌合于引導(dǎo)套筒液壓缸的位移變化的最大位置，大概直接受到力的是引導(dǎo)套筒底部，最大位移為1.079左右.根據(jù)該數(shù)值，嵌合于引導(dǎo)套筒的液壓缸的位移變化非常小意味著導(dǎo)向套筒在液壓缸受到力時的變形非常小，在導(dǎo)向套筒、液壓缸和活塞桿之間分別有密封環(huán).。另外，在液壓缸伸縮過程中，必須確保液壓缸和導(dǎo)套之間的密封，以防止液壓缸內(nèi)的壓力油向外泄漏.導(dǎo)套和活塞桿之間的密封必須確保，即液壓缸內(nèi)的壓力油不向外泄漏保證活塞桿在活塞桿反復(fù)運動中的變形和磨合，可以減少活塞桿和導(dǎo)套的磨損，提高液壓缸的壽命。總結(jié)一下，根據(jù)這次與導(dǎo)向套筒相應(yīng)的液壓缸所受的力的分析，液壓缸的伸縮過程中與導(dǎo)向套筒相應(yīng)的液壓缸所受的力的變化總是在材料的允許范圍內(nèi)，確保了液壓缸的剛性，其次最大位移比較小，導(dǎo)套和液壓缸變形小可以確保液壓缸整體的密封性能，而且應(yīng)變也不大.導(dǎo)套在液壓缸伸縮的過程中多次與活塞頭碰撞，應(yīng)變小則導(dǎo)套變形小，強度大，導(dǎo)致活塞頭變形小。1.3.2活塞桿與密封環(huán)的受力模擬。施加拉伸力.拉伸力的大小為圓整后的值1658N，拉伸力的方向與活塞頭頂部垂直.。固定活塞桿，模仿活塞桿固定在液壓缸上，固定周圍，固定尾部，用模擬拖動裝置固定，且密封圈全部過渡嵌合，具有彈性，因此將間隙設(shè)定為零。網(wǎng)格化時，根據(jù)活塞桿和密封圈的尺寸和受力的比較，考慮到受力均勻，桿網(wǎng)單元必須選擇比密封圈大，另外密封圈的材料必須是天然橡膠等具有彈性模量的材料。圖5-8活塞網(wǎng)圖活塞頭的有效受力面積為同心圓，受力方向?qū)⒒钊麠U推出并向外側(cè)滑動，外側(cè)的螺釘與小腿部分連接，通過推拉小腿來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，活塞頭內(nèi)的導(dǎo)帶與缸筒和活塞。運行結(jié)果，比較位移變化、應(yīng)力變化、應(yīng)變變化、活塞桿配合密封環(huán)工作過程中的變形和壓力變化，可以直觀地看到活塞桿在往復(fù)運動中受到的力的變化，也可以間接分析活塞桿的磨損程度?；钊^和活塞桿是一體的，沿軸向受力，同心圓受力均勻，直接和壓力。油接觸的活塞頭是應(yīng)變最大的位置，也是位移變化最大的位置。圖5-9活塞位移變化圖。圖5-10活塞變形變化圖。圖5-11活塞的應(yīng)力變化圖。進行與密封環(huán)相符的活塞桿受力的模擬時，密封環(huán)和活塞桿分別被網(wǎng)格化，。雖然網(wǎng)眼單元的大小不同，但根據(jù)數(shù)據(jù)比較，密封圈將網(wǎng)眼單元統(tǒng)一設(shè)置為寬1.52mm左右、長徑比1.5mm、桿式網(wǎng)眼單元統(tǒng)一設(shè)置為寬0.95mm左右，長徑比1.5mm也是如此。這樣，如果對每個部位進行不同規(guī)格的網(wǎng)格化分析，會出現(xiàn)受力分布集中等問題，受力變得均勻。結(jié)果分析:應(yīng)力圖表明，最大應(yīng)力為3812N左右，受力面積計算為80mm，應(yīng)力為47.65Mpa，在材料27simn的最大應(yīng)力范圍內(nèi)，應(yīng)變圖顯示最大應(yīng)力為1.621×，應(yīng)變小，滿足材料的受力要求。從位移變化圖可知，安裝有密封件活塞桿的位移變化的最大位置，直接受力為圓錐頂部，最大位移為1.629左右.根據(jù)該數(shù)值可知，安裝有密封件的活塞桿的位移變化非常小意味著液壓缸活塞桿在液壓缸內(nèi)反復(fù)運動時產(chǎn)生的變形非常小，小的變形可以保證活塞桿在運動中的各種嵌合，保證液