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基于平行机构的发动机缸盖螺栓拧紧机械臂的研发

李彬  
【摘要】:螺纹联接组的装配在现代汽车生产线中占有重要地位,需要一种具有装配技术先进的螺纹联接柔性、智能装配系统,用来实现汽车整车或零部件螺纹联接高精度的自动化装配。本文以缸盖螺栓装配为例,目的在于研发一种成本低、体积小、可实现柔性化生产的自动拧紧机械臂。本文设计的拧紧机械臂包括:终端拧紧轴部分、平行机构组件、滚珠花键及其组件和动力装置。本研究项目属于工业机器人领域,依靠平行机构来实现单轴拧紧机的快速移动,实现对拧紧装配设备“以一代多”的简化设计,降低装配成本。平行机构的应用,是本文所研发的拧紧机械臂实现其功能的关键,所以对于平行机构的理论分析和设计是本文设计的重点。在拧紧机械臂研发过程中,滚珠花键的选用精简了系统结构,降低了滚珠丝杠搬运的质量,提高了整个拧紧机械臂系统的效率。设计方案完成后,采用CATIA软件及其DMU模块进行模拟仿真和优化设计。利用虚拟制造技术对拧紧机械臂的相关配套组件和零部件进行了选型和设计,利用DMU模块对拧紧机械臂的缸盖螺栓装配进行了较为具体的运动仿真分析。通过对设备结构及部件设计的检验,判定干涉或检验错误并修正;通过对主要的运动部件有限元仿真,对平行机构的各个杆件进行受力分析,为后需修改提供了依据。在研究设计过程中,本文从虚拟技术的设计方法和理论两个角度出发,提供了一种设备研发的实例。研究结果表明这种设计理论可以较好满足设备设计需求,既提高了设计效率,又可降低研发成本。


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