Отчёт по топологической оптимизации #46

Merged
movefasta merged 4 commits from prototype-improvements into main 2022-10-10 20:48:16 +03:00
19 changed files with 100 additions and 15 deletions

21
.gitignore vendored
View file

@ -1,3 +1,22 @@
# ignore SolidWorks temporary files
# Temporary files KiCAD
*.000
*.bak
*.bck
*.kicad_pcb-bak
*.sch-bak
*~
_autosave-*
*.tmp
*-save.pro
*-save.kicad_pcb
fp-info-cache
# Netlist files (exported from Eeschema)
*.net
# Autorouter files (exported from Pcbnew)
*.dsn
*.ses
# ignore SolidWorks temporary files & logs
~$*.SLDPRT
~$*.SLDASM
*.log

BIN
researches/media/image1.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 219 KiB

BIN
researches/media/image2.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 90 KiB

BIN
researches/media/image3.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 195 KiB

BIN
researches/media/image4.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 447 KiB

BIN
researches/media/image5.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 176 KiB

BIN
researches/media/image6.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 276 KiB

View file

@ -0,0 +1,80 @@
---
title: Топологическая оптимизация корпуса механического захвата Roboarm
Griptool
---
Конструкторские изыскания привели к созданию универсального
механического захвата следующего вида:
![](./media/image1.png)
Однако корпус данного изделия представляет собой чрезмерно громоздкую и
тяжелую конструкцию, которая существенно ограничивает возможности
манипулятора, а также -- требует больших затрат при изготовлении.
По этой причине производились исследования в поле возможностей
оптимизации данной конструкции с целью уменьшения массы при сохранении
требуемых прочностных характеристик.
Для данной работы использовался пакет Solidworks Simulation, позволяющий
производить анализ изделий методом конечных элементов, а также
производить топологическую оптимизацию.
Стартовая масса корпуса и крышки -- 0.33 кг.
Для запуска расчета и оптимизации была создана упрощенная модель
корпуса, лишенная всех мелких деталей.
![](./media/image2.png)
Рассматривается нагруженное состояние, получаемое при одновременном
воздействии двух шаговых двигателей, реакций опоры от обоих редукторов и
массы, приложенной к пальцам захвата. Схема приложения нагружения
отражена на следующем рисунке.
Значения нагружений:
\- Крутящие моменты двигателей -- 4 кгс/см
\- Реакции опор редукторов -- 20 кгс/см
\- Растягивающе-изгибающая нагрузка, направленная по осям x, y, z по 2.5
кгс на каждое
Участок крепления стыковочного модуля зафиксирован.
![](./media/image3.png)
Были заданы условия симметричности конструкции относительно продольной
оси, что позволило учесть и случай с противоположно приложенными
нагрузками. Предел прочности для материала был задан как 30 МПа.
По результатам топологической оптимизации была получена следующая
геометрия:
![](./media/image4.png)
Масса модели -- 0.19 кг
При этом модель возможно дополнительно облегчить за счет учета
внутренних пустот при 3д-печати.
Полученная модель была приблизительно перерисована с помощью
твердотельных элементов в Solidworks.
В итоге был получен следующий результат.
![](./media/image5.png)
Масса полученной детали -- 0.24 кг.
Был произведен поверочный расчет, чтобы выяснить, насколько конструкция
соответствует требованиям и насколько большой запас прочности имеет.
Были приложены те же нагрузки, что использовались при оптимизации.
![](./media/image6.png)
Предел нагрузок не превышает 5МПа, что существенно ниже предела
прочности пластика АБС. Это говорит о том, что полученная конструкция
сохраняет требуемую прочность, а так же -- что она может быть
оптимизирована и дальше.

Binary file not shown.

Binary file not shown.

View file

@ -1,10 +0,0 @@
Level: Info
Message: DisplayVresionUpdatePage() sw3DPrintConnector undefined
Source: file:///C:/Users/Admin/AppData/Local/Temp/swcachedir/SWMarketplaceAddin/SWVersionUpdate.html?updateRequired=True&mandatory=True&newVersion=6.30.3041
Line: 179
-----------------------
Level: Info
Message: DisplayVresionUpdatePage() sw3DPrintConnector undefined
Source: file:///C:/Users/Admin/AppData/Local/Temp/swcachedir/SWMarketplaceAddin/SWVersionUpdate.html?updateRequired=True&mandatory=True&newVersion=6.30.3041
Line: 179
-----------------------

View file

@ -1,4 +0,0 @@
[ViewState]
Mode=
Vid=
FolderType=Generic

Binary file not shown.

Binary file not shown.

Binary file not shown.

Binary file not shown.

Binary file not shown.