Termisk design af drevkontrolmodul af robotmanipulator

Robot er en automatisk maskine, der kan erstatte mennesker til at engagere sig i farligt og komplekst arbejde i ustrukturerede omgivelser. Det er et kompleks af maskiner, elektronik, software og perception. Det er anderledes end forbrugerprodukter. Der er mange robotdele. Hvis den foreløbige ordning ikke overvejes fuldt ud, vil den ofte forbruge mange menneskelige og materielle ressourcer og nogle gange lede hele kroppen. Derfor er det i den tidlige udviklingsproces nødvendigt at bruge pålidelighedsmetoder såsom mekanisk design, termisk design og væskeanalyse for at undgå risici, reducere antallet af korrektur og forkorte udviklingscyklussen.

Krav til varmeafledning:

Som vist i forklaringen, på grund af begrænsningen af ​​struktur og volumen, skal 7 drevkontrolmoduler integreres på udviklingsmanipulatorhuset, og hvert drevkontrolmodul styrer en motor. Drevstyringsmodulet er et aluminiumssubstrat, som er et metalbaseret kobberbeklædt laminat med god varmeafledningsfunktion; Temperaturmodstanden for aluminiumssubstratet (TS) på drevkontrolmodulet er 85 ℃. Når temperaturen overstiger 85 ℃, holder drevets kontrolmodul op med at fungere. Den officielle anbefaling er, at TS ≤ 80 ℃. Denne manipulator anvendes til medicinske robotprodukter. Den maksimale temperatur for robotarbejdsmiljøet er 25 ℃, hvilket har strenge krav til skaltemperaturen. Syv motorer arbejder på samme tid: 10s ≤ t ≤ 1 min, og den maksimale temperatur skal være ≤ 51 ℃.

Præ-fase analyser:

Drevkontrolmodulet er et aluminiumssubstrat, så drevkontrolmodulet skal overføre varme til strukturen gennem en termisk pude. Ifølge den tidligere beregning kræves tvungen luftkøling i det begrænsede rum for at sikre de samlede varmeafledningskrav; Der er to måder at planlægge varmeafledning på:

1. Syv drevmoduler er klistret på en køleplade, og kølepladen + aksial flowventilator + mekanisk armskal er designet til luftkanal; Den termiske ledningsvej i dette design er som følger: drev kontrolmodul → termisk pude → køleplade → luft i hulrummet (tvungen konvektion) → hulrumsskal → luft uden for hulrummet (naturlig konvektion + termisk stråling). Men i dette design kan luften i hulrummet ikke forbindes direkte med udeluften, og der er en stor termisk modstand i midten, hvilket fører til den dårlige termiske ydeevne.

2. De syv drevmoduler er direkte fastgjort til manipulatorens kappe, tilføjer finnedesign til manipulatorens kappe, den aksiale ventilator er installeret uden for manipulatorens kappe, og en dækplade er tilføjet til design af luftkanaler.

Termisk simulering:

Brug af smart simuleringssoftware til at forenkle modulet og fortsætte den termiske simuleringsanalyse af data.

Ifølge det termiske simuleringstemperaturskydiagram for skallen er positionen med højere skaltemperatur på højre side, den øvre skal max=44,9 ℃, min=42,35 ℃ og aluminiumssubstratet på drevets styrekort max=47,6 ℃ , som opfylder designkravene

Gennem termisk designanalyse kan ingeniører få en dybere forståelse af, hvordan termisk design integreres i konstruktionsdesign i den tidlige fase af design, og denne idé kan bruges som reference i den efterfølgende designproces til at vejlede konstruktionsdesign. Samtidig kan termisk simulering hurtigt finde manglerne i designet og optimere designretningen.