80 lines
4.4 KiB
Markdown
80 lines
4.4 KiB
Markdown
---
|
||
title: Топологическая оптимизация корпуса механического захвата Roboarm
|
||
Griptool
|
||
---
|
||
|
||
Конструкторские изыскания привели к созданию универсального
|
||
механического захвата следующего вида:
|
||
|
||
|
||
|
||
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.
|
||
|
||
|
||
|
||
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.
|
||
|
||
|
||
|
||
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:
|
||
|
||
|
||
|
||
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.
|
||
|
||
|
||
|
||
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.
|
||
|
||
|
||
|
||
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.
|