摘 要:自1995年美国推出世界上第一台Unimate型机器人以来，工业机器人的数量在世界范围内不断增长，焊接从一开始就是工业机器人应用最重要的领域之一，焊接机器人能显著提高焊接质量和工作效率，减轻工人的劳动强度，降低生产成本和对工人操作技术的要求，它的广泛应用和国产化、产业化，对实现我国在21世纪前半叶成为世界制造强国的目标具有非常重要的意义。本文针对一台自主研发的焊接机器人大臂，进行有限元分析。

首先针对机器人操作机的机构优化设计，对机器人关键承载部件大臂进行了分析和简化，建立了机器人大臂的有限元分析模型。

然后选取了最危险的受力状况作为分析工况，对各部件进行了静力分析，得到了各部件的应力和位移分布，获得了各部件的最大变形，对机器人局部刚度进行了评价。

最后对大臂进行了模态分析，提取了大臂前 6 阶的模态，研究了各阶振型及其振动特性，得到了对应的频率值，为避免在其共振频率附近工作提供了参数依据，为整体响应分析提供了重要的模态参数，同时也为改进机器人的结构设计提供了理论依据。

关键词：焊接机器人；有限元分析；大臂 ；结构设计

目 录

摘 要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1课题来源-1

1.2 课题背景-1

1.3 课题目的及意义-2

1.4 本文研究主要内容-3

第2章 有限元分析基础-5

2.1 引言-5

2.2 有限元法基本思想和特点-5

2.3 有限元分析法的一般流程-6

2.4 运用有限元分析方法建模的步骤-6

2.5 基于有限元法的分析软件-6

2.6 有限元法在工业机器人结构分析中的应用-7

2.6.1 国外有限元在机器人结构分析中的应用-7

2.6.2 国内有限元在机器人结构分析中的应用-8

2.7 小结-15

第3章 6KG弧焊机器人大臂有限元静力分析-17

3.1 引言-17

3.2 机器人大臂的参数化建模-17

3.2.1 简化大臂模型-17

3.3 机器人大臂有限元分析-18

3.3.1 大臂受力分析-18

3.3.2 对大臂进行有限元分析的理论基础-20

3.3.3对大臂有限元分析的步骤-20

3.4小结-22

第4章 6KG弧焊机器人大臂结构模态分析-23

4.1引言-23

4.2 模态分析-23

4.2.1 模态分析简介-23

4.2.2 模态分析的基础理论及应用-23

4.2.3 模态分析求解原理-24

4.3 机器人大臂模态分析-25

4.3.1 大臂有限元建模与网格划分-25

4.3.2 载荷加载与求解-26

4.3.3 后处理-27

4.3小结-29

第5章 总结与展望-31

5.1总结-31

5.2不足之处及未来展望-31

致  谢-33

参考文献-35