桁架機(jī)械手是柔性生產(chǎn)線物流運(yùn)輸系統(tǒng)的重要組成部分。它將加工好的零件從一臺(tái)機(jī)床高海拔地運(yùn)到另一臺(tái)機(jī)床上，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)裝卸。如圖所示，桁架式機(jī)械手多采用龍門式結(jié)構(gòu)，由Y向橫梁及導(dǎo)軌、Z向閘板、十字滑塊、立柱、過渡連接板、底座等組成。Y軸、z軸基本采用滾子導(dǎo)軌和齒輪齒條傳動(dòng)系統(tǒng)，安裝在高強(qiáng)度鋁型材或鋼架梁上。 

       桁架機(jī)械手的工作狀態(tài)和使用壽命與其結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性密切相關(guān)，因此有必要對(duì)其動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行詳細(xì)分析。動(dòng)力特性理論分析和試驗(yàn)研究的主要方法是模態(tài)分析，包括以下三個(gè)部分。 

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靜剛度分析

       靜剛度是衡量桁架機(jī)械手性能的重要指標(biāo)。根據(jù)桁架結(jié)構(gòu)，當(dāng)閘板沿垂直方向向底部移動(dòng)時(shí)，其伸長量最大，變形量也最大。因此，整機(jī)靜剛度分析選取此時(shí)機(jī)械手的位置，計(jì)算出油缸最下端沿各軸向的靜態(tài)位移：

X軸向：0.210mm

Y軸向：0.190mm

Z軸向：0.010mm

       結(jié)果表明，整個(gè)機(jī)構(gòu)在X方向的變形最大，剛度較弱，這是由于柱塞加載時(shí)橫梁的變形所致?；硪彩菣C(jī)械手靜剛度的薄弱環(huán)節(jié)，可以通過加強(qiáng)加強(qiáng)筋或增加梁壁厚等措施來提高機(jī)械手的靜剛度。 

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模態(tài)分析

       模態(tài)分析用于確定結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型。它的作用不僅是避免各種機(jī)械部件和結(jié)構(gòu)的共振，如梁的水平彎曲振動(dòng)和梁的扭轉(zhuǎn)變形：

       橫梁較低的彎曲剛度對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性有很大影響。由于十字滑塊座和滑枕隨橫梁一起振動(dòng)和扭曲，安裝在滑枕下端的機(jī)械手的定位精度會(huì)受到影響，導(dǎo)致機(jī)械手在裝卸時(shí)偏差較大，從而影響工件在機(jī)床上的精確定位。另外，橫梁的彎扭變形直接影響固定在橫梁上的導(dǎo)軌的直線度和平行度，也影響機(jī)械手的定位精度。 

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頻響應(yīng)分析

       模態(tài)分析可以得到桁架機(jī)械臂的模態(tài)形態(tài)，但它只代表了機(jī)械臂各部分的相對(duì)振動(dòng)。如果考慮外力激勵(lì)，可以確定各振型對(duì)整機(jī)的振動(dòng)影響，因此，對(duì)桁架式機(jī)械手的頻率響應(yīng)分析可以清楚地看到機(jī)械手在動(dòng)載荷作用下的抗振性能：沿梁導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)部件的頻繁啟停和油缸上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)容易引起共振。因此，在整個(gè)機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免共振的發(fā)生，以防止機(jī)械手滑枕振動(dòng)過大導(dǎo)致卸載時(shí)裝配定位不準(zhǔn)確。