[发明专利]建立减速机的有限元等效模型的方法

说明书

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。

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。