CN209970777U - 一种c型臂轻量化结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种C型臂轻量化结构，其结构包括C型臂本体，所述C型臂本体设有减重孔，所述轻量化结构还包括用于将C型臂本体上的内圈与外圈相连形成整体结构的对称加强筋结构，所述对称加强筋结构设于C型臂本体上；本实用新型的C型臂整体为C字型，主体采用对称密度加强筋形式设计，在保证C型臂受压时各种工况需要的强度、刚度、模态、扭矩等约束条件下，增加C型臂刚度、强度的同时，提升C型臂模态；根据优化结果，采用多处不规则镂空减重设计，最大限度上的降低C型臂的重量。

Description

一种C型臂轻量化结构

技术领域

本实用新型涉及机械自动化技术领域，具体涉及一种C型臂轻量化结构。

背景技术

随着现代社会的飞速发展，轻量化结构在日常生活及各种建设的应用，日趋广泛，诸如，建筑墙板、车厢箱体、走道底板、货柜箱体、防撞保杆等，使用量都逐渐大量增加，而C型臂又叫C形臂，顾名思义就是该设备有C型的机架，各个工程领域的发展都要求机械工程有与之相适应的发展，都需要机械工程提供所必需的机械，某些机械的发明和完善，又会导致新的工程技术和新的产业的出现和发展，而C型臂在机械结构中具有不可或缺的地位，实际生产中C型臂常安装在六轴机器人手臂上以实现过程的自动化生产，机器人手臂的灵活性对C型臂的重量要求苛刻。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

为了克服现有技术不足，现提出一种C型臂轻量化结构，实现了设备轻量化目标，满足C型臂受压时的位移边界条件、载荷情况以及设定工况下需要满足的强度、刚度、固有频率、扭矩等约束条件，优化C型臂主体结构，满足结构最优、性能最好的C型臂轻量化结构。

(二)技术方案

本实用新型通过如下技术方案实现：本实用新型提出了一种C型臂轻量化结构，包括C型臂本体、上支座、下支座和减重孔，所述C型臂本体前端上侧设置有上支座，且下端为下支座，所述C型臂本体上设有减重孔，所述轻量化结构还包括用于将C型臂本体上的内圈与外圈相连形成整体结构的对称加强筋结构，所述对称加强筋结构设置于C 型臂本体。

进一步的，所述对称加强筋结构共设有根，包括第一加强筋、第二加强筋、第三加强筋、第四加强筋、第五加强筋和第六加强筋，所述第一加强筋、第二加强筋设于C型臂本体上端，所述第三加强筋、第四加强筋设于C型臂本体中部，所述第五加强筋和第六加强筋设于C 型臂本体下端。

进一步的，所述上支座受力为F＝60000N，下支座受力为F＝-30000N，方向沿Z轴。

进一步的，所述减重孔设置有七个，七个减重孔分布于C型臂本体上的对称加强筋结构之间。

进一步的，七个所述减重孔为形状不规则的镂空孔。

进一步的，所述第三加强筋与第四加强筋之间的减重孔面积最大，

形状相对规则。

进一步的，本结构整体呈C字型。

(三)有益效果

本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：

1)、为解决现有技术C型臂重量大，强度较差的问题，本实用新型的 C型臂整体为C字型，主体采用对称密度加强筋形式设计，在保证C型臂受压时各种工况需要的强度、刚度、模态、扭矩等约束条件下，增加C型臂刚度、强度的同时，提升C型臂模态；并且采用多处不规则镂空减重设计，最大限度上的降低C型臂的重量。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型的C型臂主视结构示意图；

图2为本实用新型的C型臂加强筋减重孔结构示意图；

图3为本实用新型的C型臂受力示意图。

图中：C型臂本体-1、上支座-2、下支座-3、减重孔-4、第一加强筋-5、第二加强筋-6、第三加强筋-7、第四加强筋-8、第五加强筋-9、第六加强筋-10。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1、图2和图3，本实用新型提供一种C型臂轻量化结构：包括C型臂本体1、上支座2、下支座3和减重孔4，C型臂本体1前端上侧设置有上支座2，且下端为下支座3，C型臂本体1上设有减重孔4，轻量化结构还包括用于将C型臂本体1上的内圈与外圈相连形成整体结构的对称加强筋结构，对称加强筋结构设置于C型臂本体1。

其中，所述对称加强筋结构共设有6根，包括第一加强筋5、第二加强筋6、第三加强筋7、第四加强筋8、第五加强筋9和第六加强筋10，所述第一加强筋5、第二加强筋6设于C型臂本体1上端，所述第三加强筋7、第四加强筋8设于C型臂本体1中部，所述第五加强筋9和第六加强筋10 设于C型臂本体1下端。

其中，所述上支座2受力为F1＝60000N，下支座3受力为F2＝-30000N，方向沿Z轴。

其中，所述减重孔4设置有七个，七个减重孔4分布于C型臂本体1 上的对称加强筋结构之间。

其中，七个所述减重孔4为形状不规则的镂空孔。

其中，所述第三加强筋7与第四加强筋8之间的减重孔4面积最大，形状相对规则，设计的第三加强筋7和第四加强筋8保证了整个C型臂主体在工作时的稳定性，又达到了美观的要求。

其中，本结构整体呈C字型，通过对C型臂进行多处加强筋设计，同时进行结构减重设计，满足C型臂受压时的位移边界条件、载荷情况以及设定工况下需要满足的强度、刚度、固有频率、扭矩等约束条件的同时，减重17％。

工作原理：第一步，根据设备采用的C型臂方案修改为简化模型；第二步，利用三维建模软件将参数化模型导入有限元软件中，确定C型臂拓扑优化的设计空间，将设计空间划分为设计域和非设计域，作为初始设计域；第三步，建立拓扑优化数学模型：对模型进行网格划分，对设计域进行分析；确定C型臂受压时的位移边界条件、载荷情况以及设定工况下需要满足的强度、刚度、固有频率、扭矩等约束条件；第四步，迭代求解：以减少结构材料、轻量化为目的，在软件计算后获得拓扑优化最佳轻量化结构；根据拓扑优化结果创建三维模型，减重孔可以最大限度的减轻主体重量，C型臂的第一加强筋5、第二加强筋6可以满足C型臂启动时承受的纵向力所需的结构刚度，第五加强筋9、第六加强筋10 可以满足冲头下压时承受的纵向力所需的结构刚度，第三加强筋7、第四加强筋8既保证了整个C型臂主体在工作时的稳定性，又达到了美观的要求，采用上述的方案后，考虑C型臂受压时的位移边界条件、载荷情况以及设定工况下需要满足的强度、刚度、固有频率、扭矩等约束条件，在软件计算后获得拓扑优化最佳轻量化结构，最大限度的减重。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点,并且本实用新型使用到的标准零件均可以从市场上购买,异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制,各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中,常规的型号,加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式, 在此不再详述。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种C型臂轻量化结构，其特征在于：包括C型臂本体(1)、上支座(2)、下支座(3)和减重孔(4)，所述C型臂本体(1)前端上侧设置有上支座(2)，且下端为下支座(3)，所述C型臂本体(1)上设有减重孔(4)，所述轻量化结构还包括用于将C型臂本体(1)上的内圈与外圈相连形成整体结构的对称加强筋结构，所述对称加强筋结构设置于C型臂本体(1)。

2.根据权利要求1所述的一种C型臂轻量化结构，其特征在于：所述对称加强筋结构共设有6根，包括第一加强筋(5)、第二加强筋(6)、第三加强筋(7)、第四加强筋(8)、第五加强筋(9)和第六加强筋(10)，所述第一加强筋(5)、第二加强筋(6)设于C型臂本体(1)上端，所述第三加强筋(7)、第四加强筋(8)设于C型臂本体(1)中部，所述第五加强筋(9)和第六加强筋(10)设于C型臂本体(1)下端。

3.根据权利要求1所述的一种C型臂轻量化结构，其特征在于：所述上支座(2)受力为F1＝60000N，下支座(3)受力为F2＝-30000N，方向沿Z轴。

4.根据权利要求1所述的一种C型臂轻量化结构，其特征在于：所述减重孔(4)设置有七个，七个减重孔(4)分布于C型臂本体(1)上的对称加强筋结构之间。

5.根据权利要求4所述的一种C型臂轻量化结构，其特征在于：七个所述减重孔(4)为形状不规则的镂空孔。

6.根据权利要求2所述的一种C型臂轻量化结构，其特征在于：所述第三加强筋(7)与第四加强筋(8)之间的减重孔(4)面积最大。

7.根据权利要求2所述的一种C型臂轻量化结构，其特征在于：本结构整体呈C字型。

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