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0 引言

龍門式機構由于結構簡單、精度高、剛度高、不產生奇異狀態(tài)、承載能力強等特性應用于各種工業(yè)領域［1］。實際工作中，龍門式機構的橫梁的變形與振動直接影響著末端執(zhí)行元件位姿情況，從而對設備整體精度有較大影響，給設備控制系統(tǒng)運動規(guī)劃帶來不確定性。因此對橫梁的結構分析優(yōu)化及可靠性分析尤為重要。

本文研究對象為一款末端攜帶永磁體的龍門式磁控導航醫(yī)療設備，設備末端負載(檢測裝置)為35 kg，可承受檢測者重量達110 kg。由于該設備對末端磁體位姿極為敏感，因此對機構的力學性能要求很高。本文在龍門式機構設計過程中，在ADAMS環(huán)境中建立虛擬樣機并進行動力學仿真分析，得到各軸速度、加速度曲線，為后續(xù)減速器與電機選型提供理論依據。為保證設備的剛度及強度達到初始設計要求，在ANSYSWorkbench中對橫梁進行優(yōu)化以提高其剛度，并進行可靠性分析。

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結束語

本文基于自主設計的龍門式機構，在SolidWorks環(huán)境中建立三維模型，并在ADAMS中建立虛擬樣機模型。利用ADAMS的軌跡規(guī)劃功能，從末端運動軌跡中采樣，把運動曲線轉化成樣條函數，并作為關節(jié)驅動函數完成運動仿真。利用ANSYSWorkbench的優(yōu)化工具在保證龍門式機構橫梁的質量沒有較大增加的情況下，則大幅度提高了剛度，橫梁的最大變形量下降了47．1%，大大優(yōu)化了機構性能。最后，基于ANSYSWorkbench的六西格瑪分析工具對橫梁的優(yōu)化設計進行了可靠性分析，其可靠性達到100%，完全滿足了設計需求。本文對機構設計、建立虛擬樣機并進行力學性能仿真、機構關鍵部件的優(yōu)化設計以及可靠性分析做了系統(tǒng)詳盡的介紹，對機構或其他機械產品的設計研發(fā)有著重要的參考意義。

龍門式多自由度機構設計、優(yōu)化及可靠性分析

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