Тепловой расчет модуля управления приводом робота-манипулятора

Робот - это автомат, который может заменить человека для выполнения опасной и сложной работы в неструктурированной среде. Это комплекс машин, электроники, программного обеспечения и восприятия. Он отличается от потребительских товаров. Есть много деталей робота. Если предварительная схема не будет полностью продумана, она часто потребует много человеческих и материальных ресурсов, а иногда и приведет к работе всего организма. Следовательно, на раннем этапе разработки необходимо использовать методы обеспечения надежности, такие как механическое проектирование, тепловое проектирование и анализ жидкости, чтобы избежать рисков, сократить количество проверок и сократить цикл разработки.

Требование к тепловыделению:

Как показано в легенде, из-за ограничений конструкции и объема в корпус проявочного манипулятора необходимо интегрировать 7 модулей управления приводом, и каждый модуль управления приводом управляет двигателем. Модуль управления приводом представляет собой алюминиевую подложку, которая представляет собой ламинат, плакированный медью на металлической основе, с хорошей функцией рассеивания тепла; Температурное сопротивление алюминиевой подложки (TS) модуля управления приводом составляет 85 ℃. Когда температура превышает 85 ℃, модуль управления приводом перестает работать. Официальная рекомендация - TS ≤ 80 ℃. Этот манипулятор применяется в медицинских робототехнических изделиях. Максимальная температура рабочей среды робота составляет 25 ℃, что требует строгих требований к температуре корпуса. Семь двигателей работают одновременно: 10 с ≤ t ≤ 1 мин, а максимальная температура должна быть ≤ 51 ℃.

Предварительные анализы:

Модуль управления приводом представляет собой алюминиевую подложку, поэтому модуль управления приводом должен передавать тепло конструкции через тепловую подушку. Согласно предыдущему расчету, в ограниченном пространстве требуется принудительное воздушное охлаждение для обеспечения общих требований к рассеиванию тепла; Есть два способа спланировать отвод тепла:

1. Семь модулей привода наклеены на радиатор, а кожух механического рычага + осевого вентилятора + радиатора предназначен для воздуховода. Путь теплопроводности в этой конструкции следующий: привод модуль управления → термопрокладка → радиатор → воздух в полости (принудительная конвекция) → оболочка полости → воздух вне полости (естественная конвекция + тепловое излучение). Однако ， В этой конструкции воздух в полости не может быть напрямую связан с наружным воздухом, а посередине имеется большое тепловое сопротивление, что приводит к плохим тепловым характеристикам.

2. Семь приводных модулей непосредственно прикреплены к корпусу манипулятора, добавляют конструкцию ребер к корпусу манипулятора, осевой вентилятор устанавливается снаружи корпуса манипулятора, а для конструкции воздуховода добавляется крышка.

Тепловое моделирование:

Использование программного обеспечения для интеллектуального моделирования, чтобы упростить модуль и продолжить анализ данных теплового моделирования.

Согласно диаграмме температурного облака корпуса теплового моделирования, положение с более высокой температурой корпуса находится на правой стороне, верхняя оболочка макс=44,9 ℃, мин=42,35 ℃, а алюминиевая подложка платы управления приводом макс=47,6 ℃. , что соответствует требованиям дизайна

Благодаря анализу теплового проектирования инженеры могут глубже понять, как тепловое проектирование интегрировано в структурное проектирование на ранней стадии проектирования, и эту идею можно использовать для справки в последующем процессе проектирования, чтобы направлять структурное проектирование. В то же время тепловое моделирование позволяет быстро найти недостатки в конструкции и оптимизировать направление проектирования.