Thermisch ontwerp van aandrijfregelmodule van robotmanipulator

Robot is een automatische machine die mensen kan vervangen om gevaarlijke en complexe arbeid te verrichten in een ongestructureerde omgeving. Het is een complex van machines, elektronica, software en perceptie. Het is anders dan consumentenproducten. Er zijn veel robotonderdelen. Als het voorlopige schema niet volledig wordt overwogen, zal het vaak veel menselijke en materiële middelen verbruiken en soms het hele lichaam leiden. Daarom is het in het vroege ontwikkelingsproces noodzakelijk om betrouwbaarheidsmethoden te gebruiken zoals mechanisch ontwerp, thermisch ontwerp en vloeistofanalyse om risico's te vermijden, het aantal proofing te verminderen en de ontwikkelingscyclus te verkorten.

Warmteafvoervereiste:

Zoals in de legende wordt getoond, moeten vanwege de beperking van structuur en volume 7 aandrijfbesturingsmodules worden geïntegreerd op het lichaam van de ontwikkelingsmanipulator, en elke aandrijfbesturingsmodule bestuurt een motor. De regelmodule van de omvormer is een aluminium substraat, een op metaal gebaseerd, met koper bekleed laminaat met een goede warmteafvoerfunctie; De temperatuurbestendigheid van het aluminium substraat (TS) van de regelmodule van de omvormer is 85 ℃. Wanneer de temperatuur de 85 ℃ overschrijdt, stopt de regelmodule van de omvormer met werken. De officiële aanbeveling is dat TS ≤ 80 ℃. Deze manipulator wordt toegepast op medische robotproducten. De maximale temperatuur van de werkomgeving van de robot is 25 ℃, wat strenge eisen stelt aan de schaaltemperatuur. Zeven motoren werken tegelijkertijd: 10s ≤ t ≤ 1min, en de maximale temperatuur moet ≤ 51 ℃ zijn.

Pre-fase analyses:

De regelmodule van de omvormer is een aluminium substraat, dus de regelmodule van de omvormer moet warmte naar de structuur overbrengen via een thermisch kussen. Volgens de vorige berekening is geforceerde luchtkoeling vereist in de beperkte ruimte om aan de algehele warmteafvoervereisten te voldoen; Er zijn twee manieren om de warmteafvoer te plannen:

1. Zeven aandrijfmodules zijn op een koellichaam geplakt en de mechanische arm van het koellichaam + axiale ventilator + is ontworpen voor luchtkanalen; het warmtegeleidingspad van dit ontwerp is als volgt: aandrijving regelmodule → thermische pad → koellichaam → lucht in de spouw (geforceerde convectie) → spouwschil → lucht buiten de spouw (natuurlijke convectie + warmtestraling). In dit ontwerp kan de lucht in de spouw echter niet direct worden verbonden met de buitenlucht, en er is een grote thermische weerstand in het midden, wat leidt tot slechte thermische prestaties.

2.De zeven aandrijfmodules zijn direct bevestigd aan de schaal van de manipulator, voegen een vinontwerp toe aan de schaal van de manipulator, de axiale ventilator is buiten de schaal van de manipulator geïnstalleerd en een afdekplaat is toegevoegd voor het ontwerp van het luchtkanaal.

Thermische Simulatie:

Met behulp van slimme simulatiesoftware om de module te vereenvoudigen en door te gaan met de thermische simulatieanalyse van de gegevens.

Volgens het thermische simulatietemperatuurwolkdiagram van de schaal, is de positie met hogere schaaltemperatuur aan de rechterkant, de bovenste schaal max=44,9 , min=42,35 ℃, en het aluminium substraat van de aandrijfbesturingskaart max=47,6 ℃ , die voldoet aan de ontwerpvereisten

Door thermische ontwerpanalyse kunnen ingenieurs een dieper inzicht krijgen in hoe thermisch ontwerp in een vroeg ontwerpstadium wordt geïntegreerd in het structurele ontwerp, en dit idee kan als referentie worden gebruikt in het daaropvolgende ontwerpproces om het structurele ontwerp te begeleiden. Tegelijkertijd kan thermische simulatie snel de tekortkomingen in het ontwerp vinden en de ontwerprichting optimaliseren.