直驱Delta机器人电机温度对螺栓连接的影响研究

摘要

直驱Delta机器人运行时电机温升会影响螺栓预紧力，螺栓松动会影响机器人的定位精度和整体刚性。为研究直驱Delta机器人电机温度对螺栓的影响，分析了机器人电机螺栓的传热机制，建立磁热固多场耦合模型，系统研究了机器人运行时螺栓结构的温度变化规律，探讨了环境温度、初始预紧力、被连接件间摩擦因数与电机温度载荷耦合对螺栓预紧力和应力的影响规律，最后通过实验验证了温度场仿真的准确性。结果表明：直驱Delta机器人螺栓结构在机器人运行时的温度分布与样机试验结果吻合较好，达到稳态时误差在3%之内；电机总体温度从定子部分向周围呈放射状分布，12个螺栓的温度分布和温升趋势大致相同，螺栓的应力集中区域位于连接件间螺纹处，靠近绕组一侧应力变化较大。螺栓所受的应力主要来自于螺栓初始预紧力和电机温升所带来的热应力，螺栓的应力和螺栓预紧力变化率随环境温度和初始预紧力升高而增大，当初始预紧力一致时，被连接件间摩擦因数对螺栓预紧力变化率影响较弱。研究成果对直驱Delta机器人螺栓连接结构设计和机器人的安装和维护提供理论依据和参考。

关键词

直驱Delta机器人 / 螺栓连接 / 多场耦合 / 螺栓预紧力

基金资助

国家自然科学基金项目(52277069;52207067;52307070); 郑州市重大协同专项(20XTZX12023)