目錄
《21 世紀先進制造技術(shù)叢書》序
前言
第1章 緒論 1
1.1 攪拌摩擦焊的背景及意義 1
1.2 攪拌摩擦焊的原理及特點 4
1.3 攪拌摩擦焊設(shè)備現(xiàn)狀介紹 5
1.3.1 國外攪拌摩擦焊設(shè)備 6
1.3.2 國內(nèi)攪拌摩擦焊設(shè)備 9
1.3.3 國內(nèi)外攪拌摩擦焊設(shè)備特點歸納 12
1.4 大型重載設(shè)備的相關(guān)理論研究現(xiàn)狀 14
1.4.1 多體系統(tǒng)的運動學與動力學 14
1.4.2 機械結(jié)合部的等效建模方法 15
1.4.3 結(jié)構(gòu)的靜動態(tài)特性分析 18
1.4.4 參數(shù)化建模與結(jié)構(gòu)優(yōu)化 19
1.5 本章小結(jié) 20
第2章 攪拌摩擦焊機器人多體系統(tǒng)建模與仿真 21
2.1 引言 21
2.2 擬研究的攪拌摩擦焊機器人簡介 21
2.2.1 機器人的系統(tǒng)構(gòu)成 21
2.2.2 機器人的功能與指標 23
2.2.3 機器人的五種典型工況 24
2.3 攪拌摩擦焊機器人運動學研究 25
2.3.1 機器人的正向運動學 25
2.3.2 機器人的逆向運動學 27
2.3.3 雅可比矩陣及連桿速度和加速度 30
2.3.4 機器人典型工況下的運動學仿真 36
2.4 攪拌摩擦焊機器人動力學研究 39
2.4.1 機器人連桿的質(zhì)心坐標和速度 39
2.4.2 機器人的拉格朗日函數(shù) 42
2.4.3 機器人的動力學方程 43？
2.4.4 機器人典型工況下的動力學仿真 45
2.5 本章小結(jié) 50
第3章 攪拌摩擦焊機器人結(jié)合部建模和剛度分析 52
3.1 引言 52
3.2 滾珠{滾道的赫茲點接觸理論 53
3.2.1 基本假設(shè) 53
3.2.2 滾珠{滾道的點接觸理論模型 53
3.2.3 滾珠{滾道的點接觸理論求解 56
3.3 角接觸球軸承的剛度分析 58
3.3.1 角接觸球軸承的幾何參數(shù) 58
3.3.2 角接觸球軸承的靜剛度計算 61
3.3.3 角接觸球軸承的靜剛度有限元仿真 69
3.3.4 角接觸球軸承的靜剛度試驗驗證 72
3.3.5 角接觸球軸承的動剛度計算 75
3.3.6 角接觸球軸承的動剛度有限元仿真 82
3.4 滾珠絲杠副的剛度分析 89
3.4.1 滾珠絲杠副的幾何參數(shù) 89
3.4.2 滾珠絲杠副的靜剛度計算 92
3.4.3 滾珠絲杠副的靜剛度有限元仿真 98
3.5 導軌滑塊副的剛度分析 100
3.5.1 導軌滑塊副的幾何參數(shù) 101
3.5.2 導軌滑塊副的靜剛度計算 103
3.5.3 導軌滑塊副的靜剛度有限元仿真 110
3.6 本章小結(jié) 114
第4章 攪拌摩擦焊機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 115
4.1 引言 115
4.2 XYZ軸系統(tǒng)設(shè)計 115
4.2.1 功能要求與設(shè)計指標 115
4.2.2 總體結(jié)構(gòu)方案 116
4.2.3 零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 119
4.2.4 關(guān)鍵零部件的有限元分析 124
4.3 AB 軸系統(tǒng)設(shè)計 130
4.3.1 功能要求與設(shè)計指標 130
4.3.2 總體結(jié)構(gòu)方案 131
4.3.3 零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 132？
4.3.4 AB軸結(jié)構(gòu)的有限元分析 135
4.4 攪拌頭主軸設(shè)計 137
4.4.1 功能要求與設(shè)計指標 138
4.4.2 總體結(jié)構(gòu)方案 139
4.4.3 零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 141
4.4.4 攪拌頭主軸有限元分析 143
4.5 本章小結(jié) 149
第5章 攪拌摩擦焊機器人動態(tài)優(yōu)化設(shè)計 150
5.1 引言 150
5.2 基于結(jié)構(gòu)分解的動態(tài)優(yōu)化設(shè)計方法 151
5.2.1 結(jié)構(gòu)框架和結(jié)構(gòu)單元的基本概念 151
5.2.2 復雜大件結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計流程 152
5.3 X 軸底座結(jié)構(gòu)的動態(tài)優(yōu)化設(shè)計 154
5.3.1 筋格出砂孔與筋格固有頻率的關(guān)系 155
5.3.2 邊長和壁厚與筋格固有頻率的關(guān)系 158
5.3.3 筋格密度對底座固有頻率的影響 159
5.3.4 X 軸底座結(jié)構(gòu)的最優(yōu)方案驗證 160
5.4 Y 軸立柱結(jié)構(gòu)的動態(tài)優(yōu)化設(shè)計 163
5.4.1 拓撲優(yōu)化的方法和流程 163
5.4.2 Y軸立柱結(jié)構(gòu)的載荷和邊界條件 166
5.4.3 Y軸立柱結(jié)構(gòu)的拓撲優(yōu)化分析 167
5.4.4 Y軸立柱結(jié)構(gòu)筋板的合理配置 170
5.5 Z軸滑枕結(jié)構(gòu)的動態(tài)優(yōu)化設(shè)計 171
5.5.1 Z軸滑枕結(jié)構(gòu)的受力分析 171
5.5.2 Z軸滑枕結(jié)構(gòu)的拓撲優(yōu)化分析 174
5.5.3 Z軸滑枕結(jié)構(gòu)的尺寸優(yōu)化分析 176
5.6 本章小結(jié) 179
第6章 攪拌摩擦焊機器人靜動態(tài)特性研究 180
6.1 引言 180
6.2 攪拌頭焊接過程中的受力分析 180
6.2.1 攪拌頭的受力模型 181
6.2.2 焊接過程的數(shù)值模擬 183
6.3 攪拌摩擦焊機器人靜力分析 185
6.3.1 結(jié)合部等效剛度模型的建立 185
6.3.2 攪拌摩擦焊機器人的空載分析 187？
6.3.3 攪拌摩擦焊機器人的工況模擬 189
6.4 攪拌摩擦焊機器人動態(tài)特性分析 192
6.4.1 模態(tài)分析 192
6.4.2 模態(tài)試驗 199
6.4.3 頻率響應(yīng)分析 205
6.5 攪拌摩擦焊機器人焊接精度分析 206
6.5.1 柔性體計算模型的建立 207
6.5.2 剛?cè)狁詈蟿恿�學模型的建立 209
6.5.3 瓜瓣焊工況下機器人的焊接精度分析 210
6.6 本章小結(jié) 212
參考文獻 214