码垛机器人刚柔耦合动力学仿真分析

目的以码垛机器人为例,探讨刚柔耦合系统的运动学、动力学仿真分析方法,分析杆件弹性变形对机器人末端运动精度的影响。方法利用Matlab/Robotics工具箱编程,对码垛机器人进行运动学仿真,获取各关节角位移曲线;利用ADMAS建立虚拟样机,对码垛机器人进行动力学仿真;同时,利用Ansys对机械臂等杆件进行柔性化处理,生成mnf中性文件,导入ADAMS中建立刚柔耦合模型进行仿真分析。结果得出了码垛机器人在高速重载运动过程中机械手末端的位移偏差曲线,以及各关节的驱动扭矩。结论刚柔耦合分析方法更加直观、准确地模拟了机器人的实际工作状况,提高了在动载荷作用下对零部件动态响应分析的准确性,为码垛机器人的设计优化及驱动选型分析提供了理论依据。     

三自由度并联包装机构动力学建模与分析

目的为了提高一种三自由度并联包装机构动态性能,对其进行动力学建模与仿真研究。方法首先建立机构三维模型并进行位置反解计算,而后应用凯恩法列出动力学方程。在对支链模态分析基础上依托多体动力学仿真软件ADAMS与有限元软件Ansys,将各连接杆件由刚体转换为柔性体进行刚柔耦合动力学分析。结果通过动力学建模求得了驱动杆在广义坐标下的驱动力。由模态分析求得支链的第1阶到第6阶固有频率分别为88.656,108.95,119.96,125.33,131.07,138.77 Hz,以及机构在各个阶次下的振型。得到了机构动平台质心运动位移、速度、加速度,以及关节驱动力、力矩变化曲线。结论并联包装机构中刚度薄弱环节位于球铰连接两端,在各阶模态振型中,振动相对位移较大位置位于动平台和支链中部滑块;连接杆件会对动平台运动性能、关节驱动力产生一定的影响。分析结果为并联机构进一步优化提供了理论依据。     

基于ADAMS的码垛机器人动力学刚柔耦合分析

目的 为了更全面地了解码垛机器人的动态性能,分析码垛机器人臂部变形对其运动精度的影响.方法 以ABB的IRB760型机器人为分析对象,运用Lagrange法计算得到其刚柔耦合动力学模型,然后运用ADAMS软件对机器人在一个工作周期内的运动过程,分别进行刚体动力学仿真和刚柔耦合动力学仿真.结果 机器人末端执行器柔性仿真的速度曲线与刚性仿真的速度曲线基本相同,在运行过程中速度变化平稳连续,无突变,而位移曲线机器人运行状态改变时有区别,柔性仿真的加速度波动较大.结论 码垛机器人臂部柔性变形对机器人的运行精度及稳定性影响较大,采用刚柔耦合方法可以更加准确地分析码垛机器人的运行状态.     

卷筒纸折页机构刚柔耦合建模及其动态特性分析

目的 准确地反映卷筒纸折页机构的动态特性及砍刀与纸张之间的动态接触激励。方法 基于刚柔耦合理论,建立卷筒纸刀式折页机构刚柔耦合动力学模型,将砍刀臂与纸张作为柔性体,研究折页机构刚柔耦合动态特性。结果 建立了刚性折页机构的运动学解析模型,得到连杆与砍刀臂铰接处的位移、速度及从动件角速度的解析值,与刚柔耦合分析值对比,验证了刚柔耦合模型的合理性;而后,对砍刀臂的变形与砍刀头的横向位移之间的关系进行分析,确定了折页机构在保证折页精度时的最大转速;进而分析了砍刀与纸张之间的动态接触激励,确定了砍刀的工作载荷;最后,建立了刚性折页机构动力学解析模型,与刚柔耦合模型分析值对比,发现当折页机构转速大于25 000 r/h时,两者支座反力的偏差比较显著,不能忽略砍刀臂变形的影响。结论 该研究对卷筒纸折页机构的仿真及试验研究具有一定的参考价值。     

基于刚柔耦合建模的齿轮箱动力学仿真与实验研究

运用LMS Virtual.Lab建立了齿轮传动系统多刚体模型,通过仿真计算获得了齿轮副的时变啮合刚度,并与运用有限元法仿真计算得到的齿轮副时变啮合刚度进行了对比。考虑齿轮箱体柔性化,通过对刚柔耦合模型进行动力学仿真分析,在获取箱体Craig-Bampton模态的基础上,建立了箱体-轴承-齿轮耦合动力学模型。计算获取了齿轮副动态啮合力、齿轮箱体表面振动响应云图以及关键点的振动加速度、速度和位移,并开展了台架试验和验证分析。结果表明,运用刚柔耦合法仿真得到的齿轮啮合力以及齿轮箱体动态响应,其能量主要集中在齿轮啮合频率及其倍频处,运用刚柔耦合法仿真结果与实验结果在振动加速度以及振动位移方面有良好的一致性,验证了齿轮系统刚柔耦合模型的正确性。     

刚柔耦合接触动态粘合算法研究

建立一种动态粘合算法,用于多体系统中刚体与弹性体或弹性体与弹性体接触问题的仿真。该算法通过装配矩阵和界面柔度矩阵构建接触界面粘合矩阵,用来传递接触力和位移,当接触位置改变时界面柔度矩阵和装配矩阵随之变化,粘合矩阵需要动态更新。利用该方法可以将刚柔耦合系统中相互接触的结构分成独立的子系统,分别在独立的程序或平台中进行分布式仿真。本文使用该方法进行刚体与弹性体接触仿真,和统一方程的刚柔耦合仿真结果基本一致。     

刚柔耦合多体系统动力学模型降阶

提出了基于模态综合法的刚柔耦合多体系统动力学模型降阶方法。该方法用自然坐标法和绝对节点坐标法分别描述刚柔耦合多体系统中的刚体构件和柔性体构件,同时用Craig-Bampton方法对柔性体模型进行减缩。对于刚体构件与柔性体构件之间只存在线性约束的情况,建立了消除线性约束的刚柔耦合多体系统动力学方程。最后,为了验证的该方法的有效性,对刚柔耦合双摆进行了研究。仿真结果表明:适当选择模态就可以在满足计算精度的同时减少计算时间,提高计算效率。     

功率分流式风电机增速箱振动特性分析

运用多体动力学方法对新型功率分流式大功率风电机增速箱进行刚柔耦合多体动力学建模,对双行星齿轮系统的功率分流式大功率增速箱刚柔耦合模态特性、谐响应和稳态响应特性进行研究,结果表明:通过对新型增速箱传动系统建立刚柔耦合多体动力学模型可以对其动力学特性进行准确模拟;通过模态分析获得增速箱工作转速范围内的主要耦合振型及共振频率;通过谐响应分析获得工作转速范围内各级齿轮啮合激励对不同耦合模态振幅的贡献度及主要振动部件的共振形式;对增速机在额定工况下的稳态响应分析可进一步获得主要激励频率和来源及主要部位的振动幅值,仿真结果与测试结果一致。     

开盒机的优化设计与运动学分析

目的 为了解决现有的纸盒包装生产线上开盒机存在的开盒不可靠、工作稳定性不好的问题,设计一种工作可靠、稳定性较高的纸盒开盒机。方法 分析研究机构的功能要求,采用机构设计方法设计多连杆机构来实现对纸盒的取盒、放盒、开盒工作。采用多刚体动力学约束方程对所设计的开盒机构进行运动学分析。采用ADAMS优化设计模块对开盒机构的各个杆件尺寸进行优化。用SolidWorks软件对所设计的开盒机进行样机设计。结果 用SolidWorks的motion插件对开盒机构进行运动仿真,仿真结果表明,该机构能满足自动开盒功能,运动轨迹与用Matlab求解出的运动方程的轨迹相匹配,验证了数学模型的准确性。用Matlab对优化后的开盒机构运动方程求解,与优化前相比,机构的速度峰值减小了约34%,加速度峰值减小了约75%,机构运行平稳性得到极大改善。结论 所设计的高速开盒机构不仅满足自动开盒功能,而且运行平稳、工作可靠,为纸盒开盒自动化提供了一种适应性更强的开盒方案。     

垂直热发射过程弹架耦合作用研究

研究裸弹垂直热发射过程系统的动态响应及其对导弹运动的影响。对车载导弹发射系统进行了简化和等效建模,进行了导弹起飞过程的理论分析,基于动力学和有限元软件建立了系统刚柔耦合多体动力学模型,对发射过程展开了动力学仿真与分析,并进行了多刚体与刚柔耦合两类模型计算结果对比。数值模拟结果表明,导弹起飞过程与发射车的耦合作用明显,系统振动对导弹起飞姿态产生影响,发射车振动衰减特性良好,柔性发射台模型能够较好反映发射过程系统动态响应以及弹架耦合特性。     

机电集成式开盒机构运动设计与研究

目的简化药品包装线开盒机,提高开盒机的控制精度、运行速度和工作效率,完成一种机电集成式开盒机构运动设计。方法分析开盒机的工作流程,设计一种机电集成式开盒机构,并对各构件进行运动学分析,建立开盒机构的运动学模型,确定影响开盒机构运动轨迹的关键参数。利用Solid Works软件及Adams软件对该机构进行三维建模和运动仿真,通过仿真结果与理论分析结果进行比较,相互校对,从而验证机构运动的合理性。结果仿真结果与理论分析一致,运动合理,机构能够按照设计的轨迹进行开盒。结论该开盒机构吸盒、开盒、放盒动作稳定、可靠,机构简单,运行维护便利,通过伺服电机控制,有效地提高了开盒机的控制精度、运行速度和工作效率。     

基于ADAMS的机械臂刚柔耦合动态特性分析

目的为了考察机械臂在自动包装线上的动态特性,对机械臂进行不同工况和不同参数组合的研究。方法采用UG软件对机械臂进行三维结构建模,利用ADAMS和Ansys软件对机械臂进行刚柔耦合动力学仿真分析,得到不同工况下大臂的受力曲线和规律。结果仿真结果表明,在不同参数组合下,机械臂的大臂最大应力值为241.49 MPa,铰链处的作用力和扭矩变化不大,强度满足使用要求。结论通过ADAMS和Ansys的联合仿真,可有效预测机械臂的运动规律和应力分布。     

刚柔耦合包装系统动态特性分析的逆子结构方法

目的以三级刚柔耦合包装系统为研究对象,推导由系统水平传递函数反向预测部件水平传递函数的逆向子结构分析公式。方法结合刚性和柔性系统特点,分别将三级刚柔耦合系统转化为二级刚性和二级柔性结构,经过理论推导得出结果,并用集总参数模型进行验证,对理论公式进行误差分析。结果验证了理论公式的正确性,获得了各测量传函对预测传函的影响规律。结论为刚柔耦合包装系统动态力学分析提供了理论依据。     

曲柄群驱动机构刚柔耦合的动平衡研究

针对曲柄群驱动机构运转过程存在较大振动和噪音的问题,根据平面连杆机构动平衡理论中质量矩替代法和动量矩替代法推导出曲柄群驱动机构的动平衡条件.利用ADAMS软件建立刚性体六曲柄群驱动机构的动力学模型,并对比分析模型配重前后各曲柄固定转动副处的受载曲线,基于刚性体虚拟样机模型仿真结果得到机构刚柔耦合虚拟样机动平衡模型.该刚柔耦合模型仿真结果说明六曲柄群驱动机构摆动力和摆动力矩均得到了较好的平衡,揭示了只靠施加配重质量的曲柄群驱动机构并不能实现理想的动平衡效果.这种刚柔耦合的动平衡方法为进一步研究曲柄群驱动机构的动力学特性提供了新的思路.     

基于ADAMS与Ansys的凸轮连杆长摆臂系统的刚柔耦合分析

目的研究柔性长摆臂对包装机械凸轮系统的影响,为验证凸轮系统的设计是否满足要求提供一种直观的方法。方法以糖果包装机械中常用的凸轮系统为研究对象,通过Solid Works建立凸轮系统三维模型,通过Ansys建立柔性体的中性文件,二者相结合创建刚柔耦合分析模型,在ADAMS下对系统进行仿真,获得相应实际位移输出曲线。结果在考虑两摆臂为柔性体的情况下,上下冲杆同步段之间的距离有一定的波动,且最大变化为2~3 mm。结论考虑到柔性体对凸轮系统的执行构件影响不大,可在执行件上布置胶垫,避免夹持中糖果被夹碎。