105年华梵大学机电工程学系专题研究成果报告.PDF

105 年華梵大學機電工程學系專題研究成果報告 機械手臂之輕量化設計與模擬分析 指導教授：高維新教授 參與學生：B0202016邱偉倫 一、摘要 四、機械手臂機構 本專題主要探討手臂在輕量化前和輕量化後的 本專題的機械手臂是由SolidWorks建立，機械手 狀態模擬其運動狀態，並分析前臂所受到的應 臂 機構由圖一所示 ，主要機構為基座、下臂、上 力值改變多少。首先以SolidWorks建立手臂的 臂、前臂、手腕、手部、指尖 。 電腦模型，其機構包含基座、下臂、上臂、前 材質設定是由SolidWorks模型匯入 Adams 進行設 臂、手腕、手、指尖共 7個零件。再匯入 Adams 定，機械手臂零件材質皆設定為鋁，如表格一所 view中設定零件的材質，質量及各部位零件的 示。 支承，再分別執行輕量化前後的模擬進行分 蒲松比:0.33 、楊氏係數:71Gpa 析。 二、前言 機構 質量 示意圖 研究結果顯示手臂在運作過程中的分析，可由後 處理得前臂輕量化後其支承所受到的反作用力以 及應力，和前臂在撓性體狀態下相對於上臂的銷 基座 178 接處的變形，以及減重後其應力會增加且支承受 力減少，達到在同一個運動軌跡其受力減少且速 度提升益於效率的增加 。 三、研究目的 下臂 89  機械手臂的轉動軸需要承受常態負載和外力 作用，為了減少轉軸的磨耗，而將機械手臂 輕量化。 上臂 29  建立機械手臂的電腦模型，以電腦程式模擬 方法探討其結構受到的應力效果。  將手臂的前臂材料體部分輕量化，和前者的 後處理進行比對。 前臂 35 手腕 7.6 手部 5.3 表格一、機械手臂材質設定 1 1. 建立 Adams的手臂模型，材質設定為點選欲 設定之零件右鍵選擇 ”Modify”其之後設定如 圖 三所示。 圖三、機械手臂零件之材質設定 圖一、機械手臂示意圖 2. 機構的模型連接設定為其5個自由度，零件 將機械手臂之SolidWorks模型匯至 Adams-View 之間為關節型的相對運動，其機構之拘束條 進行進階設定，轉檔過程為將模型檔案另存為 件設定由表二所示。 (*x_t)形式，如圖二所示為機構在Adams的結構 零件名稱 連結方式 圖。 基座 下臂 旋轉接頭