CN110795876A - 建立减速机的有限元等效模型的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种建立减速机的有限元等效模型的方法。该方法包括根据减速机的外形和接口尺寸建立等效模型；设置等效模型的参数。其中，根据减速机的外形和接口尺寸建立等效模型包括：在减速机的外壳法兰处将减速机分割为第一和第二台阶圆盘，分别模拟减速机的输入和输出部分；对第一和第二台阶圆盘划分网格，让两个台阶圆盘的网格在交界面共节点。这种方法将减速机等效为输入和输出两个规则零件，输入输出通过接触对连接，减少网格数量的同时确保减速机等效模型可模拟减速机的转动。模型整体的外形和连接尺寸与实物一致，不影响减速机与其余零件的连接。通过调整各部分的材料力学参数，对等效结构进行拓扑优化，使模型质量、刚度与实际模型一致。
Description
技术领域
本发明涉及动力学分析技术，尤其涉及一种建立减速机的有限元等效模型的方法。
背景技术
工业机器人减速机的刚性对整机模态分析、静力分析的影响比较大。由于减速机内部结构复杂，工业机器人整机分析时建立减速机的详细模型会导致网格数量非常多，不现实。因此需要对减速机进行合理的等效，在保证精度的前提下简化模型，缩短计算时间。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种建立减速机的有限元等效模型的方法，将减速机等效成两个规则零件，降低网格数量的同时保留了减速机的转动自由度。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提出一种建立减速机的有限元等效模型的方法。所述建立减速机的有限元等效模型的方法包括：根据减速机的外形和接口尺寸建立等效模型；设置等效模型的参数；其中，所述根据减速机的外形和接口尺寸建立等效模型包括：在减速机的外壳法兰处将减速机分割为第一台阶圆盘和第二台阶圆盘，分别模拟减速机的输入部分和输出部分；对第一台阶圆盘和第二台阶圆盘划分网格，让两个台阶圆盘的网格在交界面共节点。
可选地，对于所述建立减速机的有限元等效模型的方法，所述根据减速机的外形和接口尺寸建立等效模型包括：忽略细节特征，其中，所述细节特征包括减速机内部的轴承结构。
可选地，对于所述建立减速机的有限元等效模型的方法，所述设置等效模型的参数包括：设置等效模型的密度，密度＝减速机实物重量/等效模型体积。
可选地，对于所述建立减速机的有限元等效模型的方法，所述设置等效模型的参数包括：设置等效模型的泊松比，按照钢材取值。
可选地，对于所述建立减速机的有限元等效模型的方法，所述泊松比取值0.3。
可选地，对于所述建立减速机的有限元等效模型的方法，所述设置等效模型的参数包括：设置等效模型的弹性模量，所述设置等效模型的弹性模量包括：按照减速机刚度测试的条件对等效模型进行有限元分析，将有限元分析得到的刚度值与测试得到的刚度值进行比较；如果有限元分析得到的刚度值比测试得到的刚度值大，则减小弹性模量；如果有限元分析得到的刚度值比测试得到的刚度值小，则增大弹性模量；当有限元分析得到的刚度值与测试得到的刚度值的接近度小于预设阈值时，得到所设置的弹性模量。
可选地，对于所述建立减速机的有限元等效模型的方法，所述设置等效模型的弹性模量还包括：当通过调整弹性模量无法使得有限元分析得到的刚度值与测试得到的刚度值的接近度小于预设阈值时，调整等效模型的拓扑结构。
可选地，对于所述建立减速机的有限元等效模型的方法，所述调整等效模型的拓扑结构包括：将弹性模量设置为使有限元分析得到的刚度值比测试得到的刚度值高并且最接近测试得到的刚度值的数值；将测试得到的刚度值作为约束条件，对等效模型的拓扑结构进行优化，直到优化后的等效模型的刚度值与测试得到的刚度值一致。
可选地，对于所述建立减速机的有限元等效模型的方法，所述设置等效模型的参数还包括：对优化后的等效模型的密度进行更改，密度＝减速机实物重量/优化后的等效模型体积。
可选地，所述建立减速机的有限元等效模型的方法还包括：在进行非线性有限元分析时，将网格在交界面的共节点打断，在交界面建立接触对，通过设置相应的摩擦系数，通过两个圆盘的相互转动模拟减速机在扭矩作用下输入部分与输出部分的相对转动。
与现有技术相比，本发明技术方案主要的优点如下：
本发明实施例的建立减速机的有限元等效模型的方法将减速机等效为输入和输出两个规则零件，输入输出通过接触对连接，减少网格数量的同时确保减速机等效模型可以模拟减速机的转动。等效模型整体的外形尺寸、连接尺寸与实物一致，不影响减速机与其余零件的连接。通过调整各部分的材料力学参数，对等效结构进行拓扑优化，使得等效模型的质量、刚度与实际模型一致。
采用本发明实施例的建立减速机的有限元等效模型的方法，在保证精度的前提下简化模型，减少网格数量，可以大大地降低计算量。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明一个实施例提供的建立减速机的有限元等效模型的方法的流程图；
图2为该实施例提供的图1中所示的步骤S100的处理过程的流程图；
图3为一个示例提供的减速机的有限元等效模型的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
图1为本发明一个实施例提供的建立减速机的有限元等效模型的方法的流程图。图2为该实施例提供的图1中所示的步骤S100的处理过程的流程图。
如图1所示，在步骤S100，根据减速机的外形和接口尺寸建立等效模型。根据减速机的外形尺寸和关键连接尺寸，保留减速机的主要特征，忽略细节特征，建立等效模型。其中，细节特征包括减速机内部的轴承等结构。减速机的有限元等效模型的一个例子如图3所示。
如图2所示，步骤S100的具体过程可以包括：
步骤S110，在减速机的外壳法兰处将减速机分割为第一台阶圆盘和第二台阶圆盘，分别模拟减速机的输入部分和输出部分。因为圆盘形状相对规则，所以划分的网格数量会很少，且网格质量比较高。
步骤S120，对第一台阶圆盘和第二台阶圆盘划分网格，让两个台阶圆盘的网格在交界面共节点。在进行非线性有限元分析时，将网格在交界面的共节点打断，在交界面建立接触对，通过设置相应的摩擦系数，即可以通过两个圆盘的相互转动模拟减速机在扭矩作用下输入部分与输出部分的相对转动。
在步骤S200，设置等效模型的参数。
步骤S200可以包括：设置等效模型的密度，密度＝减速机实物重量/等效模型体积。
步骤S200可以包括：设置等效模型的泊松比，按照钢材取值，例如取值0.3。
步骤S200可以包括：设置等效模型的弹性模量。设置等效模型的弹性模量的具体过程可以包括：
按照减速机刚度测试的条件对等效模型进行有限元分析，将有限元分析得到的刚度值与测试得到的刚度值进行比较；
如果有限元分析得到的刚度值比测试得到的刚度值大，则减小弹性模量；
如果有限元分析得到的刚度值比测试得到的刚度值小，则增大弹性模量；
当有限元分析得到的刚度值与测试得到的刚度值的接近度小于预设阈值时，得到所设置的弹性模量。
设置等效模型的弹性模量的具体过程还可以包括：当通过调整弹性模量无法使得有限元分析得到的刚度值与测试得到的刚度值的接近度小于预设阈值时，调整等效模型的拓扑结构。其中，调整等效模型的拓扑结构的具体过程可以包括：
将弹性模量设置为使有限元分析得到的刚度值比测试得到的刚度值高并且最接近测试得到的刚度值的数值；
将测试得到的刚度值作为约束条件，对等效模型的拓扑结构进行优化，直到优化后的等效模型的刚度值与测试得到的刚度值一致。
若通过调整弹性模量无法完全吻合实验结果，则微调等效模型的拓扑结构。将弹性模量设置为使得仿真刚度比测试刚度高并且最接近测试刚度的值，然后将测试刚度值作为约束条件，对等效模型进行拓扑优化。经过优化后的等效模型，弹性模量为使有限元分析得到的刚度值比测试得到的刚度值高并且最接近测试得到的刚度值的数值，刚度与测试刚度完全一致，可以很好的等效减速机实物。
由于优化后的等效模型体积发生变化，优化后等效模型的密度需要进行更改，因此步骤S200还可以包括：对优化后的等效模型的密度进行更改，密度＝减速机实物重量/优化后的等效模型体积。
本发明实施例的建立减速机的有限元等效模型的方法将减速机等效为输入和输出两个规则零件，输入输出通过接触对连接，减少网格数量的同时确保减速机等效模型可以模拟减速机的转动。等效模型整体的外形尺寸、连接尺寸与实物一致，不影响减速机与其余零件的连接。通过调整各部分的材料力学参数，对等效结构进行拓扑优化，使得等效模型的质量、刚度与实际模型一致。
采用本发明实施例的建立减速机的有限元等效模型的方法，在保证精度的前提下简化模型，减少网格数量，可以大大地降低计算量。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的权利要求保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种建立减速机的有限元等效模型的方法，其特征在于，包括：
根据减速机的外形和接口尺寸建立等效模型；
设置等效模型的参数；其中，
所述根据减速机的外形和接口尺寸建立等效模型包括：
在减速机的外壳法兰处将减速机分割为第一台阶圆盘和第二台阶圆盘，分别模拟减速机的输入部分和输出部分；
对第一台阶圆盘和第二台阶圆盘划分网格，让两个台阶圆盘的网格在交界面共节点。
2.如权利要求1所述的建立减速机的有限元等效模型的方法，其特征在于，所述根据减速机的外形和接口尺寸建立等效模型包括：忽略细节特征，其中，所述细节特征包括减速机内部的轴承结构。
3.如权利要求1所述的建立减速机的有限元等效模型的方法，其特征在于，所述设置等效模型的参数包括：设置等效模型的密度，密度＝减速机实物重量/等效模型体积。
4.如权利要求1或3所述的建立减速机的有限元等效模型的方法，其特征在于，所述设置等效模型的参数包括：设置等效模型的泊松比，按照钢材取值。
5.如权利要求4所述的建立减速机的有限元等效模型的方法，其特征在于，所述泊松比取值0.3。
6.如权利要求1或3所述的建立减速机的有限元等效模型的方法，其特征在于，所述设置等效模型的参数包括：设置等效模型的弹性模量，所述设置等效模型的弹性模量包括：
按照减速机刚度测试的条件对等效模型进行有限元分析，将有限元分析得到的刚度值与测试得到的刚度值进行比较；
如果有限元分析得到的刚度值比测试得到的刚度值大，则减小弹性模量；
如果有限元分析得到的刚度值比测试得到的刚度值小，则增大弹性模量；
当有限元分析得到的刚度值与测试得到的刚度值的接近度小于预设阈值时，得到所设置的弹性模量。
7.如权利要求6所述的建立减速机的有限元等效模型的方法，其特征在于，所述设置等效模型的弹性模量还包括：当通过调整弹性模量无法使得有限元分析得到的刚度值与测试得到的刚度值的接近度小于预设阈值时，调整等效模型的拓扑结构。
8.如权利要求7所述的建立减速机的有限元等效模型的方法，其特征在于，所述调整等效模型的拓扑结构包括：
将弹性模量设置为使有限元分析得到的刚度值比测试得到的刚度值高并且最接近测试得到的刚度值的数值；
将测试得到的刚度值作为约束条件，对等效模型的拓扑结构进行优化，直到优化后的等效模型的刚度值与测试得到的刚度值一致。
9.如权利要求8所述的建立减速机的有限元等效模型的方法，其特征在于，所述设置等效模型的参数还包括：对优化后的等效模型的密度进行更改，密度＝减速机实物重量/优化后的等效模型体积。
10.如权利要求1所述的建立减速机的有限元等效模型的方法，其特征在于，还包括：在进行非线性有限元分析时，将网格在交界面的共节点打断，在交界面建立接触对，通过设置相应的摩擦系数，通过两个圆盘的相互转动模拟减速机在扭矩作用下输入部分与输出部分的相对转动。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09189601A (ja) * | 1996-01-08 | 1997-07-22 | Ricoh Co Ltd | 振動解析法 |
| CN104850696A (zh) * | 2015-05-15 | 2015-08-19 | 燕山大学 | 基于等效弹性模量的大型机械结构静刚度优化方法 |
| CN106802979A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-06-06 | 南京熊猫电子股份有限公司 | 基于有限元分析焊接机器人模型简化方法 |
| JP2018030210A (ja) * | 2016-08-25 | 2018-03-01 | キヤノン株式会社 | シミュレーション装置、制御システム、ロボットシステム、シミュレーション方法、プログラム及び記録媒体 |
| CN108052730A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-05-18 | 电子科技大学 | 一种大型矿用挖掘机提升机构减速箱可靠性评估方法 |
| CN108062452A (zh) * | 2018-01-08 | 2018-05-22 | 海安县申菱电器制造有限公司 | 一种弧形齿面蜗杆减速机动态性能评价及优化方法 |
-
2019
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09189601A (ja) * | 1996-01-08 | 1997-07-22 | Ricoh Co Ltd | 振動解析法 |
| CN104850696A (zh) * | 2015-05-15 | 2015-08-19 | 燕山大学 | 基于等效弹性模量的大型机械结构静刚度优化方法 |
| JP2018030210A (ja) * | 2016-08-25 | 2018-03-01 | キヤノン株式会社 | シミュレーション装置、制御システム、ロボットシステム、シミュレーション方法、プログラム及び記録媒体 |
| CN106802979A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-06-06 | 南京熊猫电子股份有限公司 | 基于有限元分析焊接机器人模型简化方法 |
| CN108052730A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-05-18 | 电子科技大学 | 一种大型矿用挖掘机提升机构减速箱可靠性评估方法 |
| CN108062452A (zh) * | 2018-01-08 | 2018-05-22 | 海安县申菱电器制造有限公司 | 一种弧形齿面蜗杆减速机动态性能评价及优化方法 |
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