机械手自问世以来,随着智能化的发展,自由度越来越高,应用范围也越来越广泛,这也使得对其中部件的要求越来越高。电线电缆做为机械手的“血管”和“神经”,要求具有:柔软性好、耐弯曲疲劳、抗电磁干扰、耐油、耐腐蚀、耐磨、防水、耐高温或低温、耐辐射等一系列优异的性能。多维转动的机械手臂,对其中电线电缆的耐弯折、耐扭转等性能的要求更高。国内对机械手用电线缆的研发比较晚,与日本、欧美生产的机械手用电线电缆相比质量还有很大的差距。由于这种线缆的应用场合差异较大,电线电缆生产商很难做到为每一个应用场合设计一种扭转试验设备,考虑使用软件模拟仿真的办法,模拟出弯折扭转试验后电线电缆的疲劳状态,并通过物理试验进行验证。因此,开展线缆疲劳特性实验研究及仿真分析对保障机械手使用安全具有重要的意义。本文以由1+6结构复合绞成的7股镀锡铜丝导体制作的电线作为研究对象,参考行业标准《Requirementfor Cablesusedin Robot System》,结合企业的实际情况,进行2D扭转试验,对扭转结束后的电线进行疲劳特征分析。同时通过SolidWorks对其进行三维建模,利用有限元软件对其在随机应力下的疲劳强度进行模拟分析。把物理试验的结果和ANSYS软件模拟结果进行对比,来验证模型的准确性。具体研究内容如下:首先,分析电线电缆在扭转情况下应力应变情况和导体的轴向应力响应,得出中心股导体的弯曲应力最大,最容易发生疲劳破损。但是实际生产中,无中心股的导体不圆整,会导致绝缘层厚度不均匀,容易发生绝缘失效。最终确定使用1+6结构复合绞成的7股镀锡铜丝导体制作的电线作为研究对象。其次,根据UL758标准要求制作试样电线,参照行业标准,进行2D扭转试验,对试验结束后的电线进行疲劳特征进行分析。同时监测扭转过程中25℃直流电阻值的变化规律,验证监测直流电阻值是否可以作为确定扭转试验进程的一个可靠手段。最后,使用SolidWorks对研究对象进行三维建模,忽略绝缘层的影响,从初始角、螺旋线螺距等五个变量对接触面应力进行优化设计,利用有限元软件基于响应曲面法,得到最优参数组合,对其在随机应力下的疲劳强度进行模拟分析,得到等效应力分布、整体变形量、疲劳寿命、安全系数、雨矩阵和相对损伤分布。研究结果表明,试验得到的结果和软件模拟的趋势是相同的。本文的研究成果可以为之后电线电缆耐弯折、耐扭转试验提供技术支撑,同时也对耐扭转、耐弯折的高端电线电缆设计具有一定的指导作用,具有良好的应用价值。