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随着智能制造技术的发展,使用自动化设备代替手工作业成为现代发展的重要趋势。为了满足工业生产需求,我国制定了“智能制造2025”的发展计划,该计划通过设计和制造新型设备代替人工作业,从而提高产品的制造效率,降低产品加工制造成本。为了提高自动化水平,需根据产品制造要求和相关的工艺特点,并总结出自动化生产的特点,可知三轴机器人具有非常好的适用能力。该种设备不仅可以满足多种类型产品的生产制造,同时它还可以用于产品制造的许多工序中。三轴机器人主要是通过各种气缸结构运动来实现它的功能。为了满足不同的生产需求,通过控制该设备的气缸动作可完成不同曲线的运动。本文以三轴机器人结构设计、优化,以及它的实验分析为路线,建立出性能更优、适应性更好的三轴机器人。它的主要内容如下:第一,进行三轴机器人机构设计。基于工业自动化的发展方向和工业机器人的研究现状,确定三轴机器人的发展趋势,并制定出它的工艺参数。根据三轴机器人的设计要求,可制定出它的设计流程,并根据该流程进行该设备的方案设计,通过对比它的结构方案优缺点,可选择最优的三轴机器人结构,然后使用Soldworks软件建立出它的整个三维模型,第二,进行三轴机器人的有限分析。根据三轴机器人的结构模型,基于有限元理论对连接座进行静力学分析,使用ANSYS workbench软件得到该机构的应力应变云图和模态振型云图。通过将所计算的应力数值和模态频率与材料的许用值等进行比较,可知连接座还有非常大的提升空间,因此需要建立它的优化模型,并得到其设计变量、约束条件和目标函数等。通过求解计算可得三轴机器人连接座的最优尺寸,并使用所求解出的尺寸参数进行该结构的建模,通过对比优化前、后连接座的性能,可知优化后的连接座具有更好的力学性能。第三,对旋转机构进行运动学分析和优化。通过对三轴机器人旋转机构的分析,基于运动学和动力学原理建立出它的运动方程,并对它进行求解计算。为了得到性能更好的旋转机构,可建立它的优化模型,确定相关优化函数方程,并使用ADAMS软件求解出它的运动结构参数,经过对比优化前和优化后运动机构角度和角速度变化曲线,可知优化后该机构运动更加平稳。