柔性输电线-带电作业机器人刚柔耦合特性分析

输电线路带电作业机器人通过双轮行驶于高压电缆,刚性的机器人系统和柔性的输电线路之间构成了复杂的刚柔耦合系统,特别是在刚性系统和柔性系统的轮线接触处表现出较强的非线性复杂耦合特性。为保障机器人作业过程的稳定性,获取较好的作业动态性能,分别建立了柔性导线、刚性机器人以及柔性导线-刚性机器人的耦合动力学模型。基于该模型,在ADAMS中分几种不同典型工况对带电作业机器人线上作业行为的动力学特性进行了仿真研究。通过仿真特性曲线一方面验证了刚柔耦合动力学模型的有效性,另一方面通过仿真模型得到了合适的机器人动力学参数,从而实现机器人作业优化与控制。最后在带电线路进行现场引流板紧固作业试验,结果也验证了所提出的刚柔耦合动力学模型的工程实用性。     

起-停式定宽压力机刚柔耦合模型的动态仿真分析

为研究起-停式定宽压力机柔性体部件对机械运动精度的影响,分别应用Solid Works和ANSYS软件建立定宽压力机的三维刚体系统模型和侧压连杆的柔性体模型,并在动力学仿真软件ADAMS中采用替换法建立刚柔耦合虚拟样机模型,通过仿真分析,得到了锤头的行程、速度和加速度等运动学参数,侧压连杆与滑架和曲柄之间的接触力分布,侧压连杆的应力及变形情况,并对多刚体和刚柔耦合模型的仿真结果进行了对比,结果可知,刚柔耦合模型更能反映机构的真实运动,为其动态性能的评价和优化提供参考。     

基于ANSYS Workbench的八连杆压力机刚柔耦合模型动力学分析

为考虑压力机柔性体部件对机械运动的影响,以八连杆压力机的传动机构为研究对象,使用Pro/E软件对八连杆传动机构进行参数化实体建模,分别应用ANSYS Workbench软件中的Rigid Dynamic模块及Transient Structural模块,在对八连杆压力机的传动机构做刚体运动学仿真的基础上,进行该传动机构的刚柔耦合动力学分析,得到压力机传动机构的运动特性曲线和等效应力曲线及分布图。结果显示,主拉杆最大等效应力高于材料许用应力,将下轴孔尺寸优化为69 mm后,最大等效应力大大降低,符合主拉杆强度要求。这种方法实现了在同一软件平台中进行刚体运动学和刚柔耦合动力学仿真分析,通过两者比较可得出,刚柔耦合模型更能反映出机构的真实运动情况。     

全陶瓷轴承动力学特性分析与应用研究

在10000r/min的高速状态下,考虑了滚动体与套圈滚道的结构弹性变形与动态接触关系,求解角接触陶瓷球轴承接触应力和变形,分析动力稳定性。采用有限元计算方法对高速陶瓷球轴承进行接触分析,对该轴承接触表面应力与变形的计算和仿真运动分析,绘制等效云图并将该轴承应用于高速主轴性能测试。基于ANSYS接触理论得出滚动接触体之间的相对滑动现象及其滚动体与套圈滚道相对运动关系,结果与已有的轴承运动的理论和实际情况相吻合。通过有限元计算模型表明对轴承的应力分布和动态响应是可行的,可以看出ANSYS对轴承的滚动接触理论分析有一定的指导意义,为进一步研究轴承动力学特性提供了更可靠的依据。     

上料桁架机械手刚柔耦合运动特性研究

为保证桁架机械手在高速及大行程工作范围中满足高精度、稳定可靠及大承载性能要求,采用刚柔耦合动力学分析方法对其运动特性进行分析。在桁架机械手的基本结构及工作流程的基础上,通过SolidWorks-RecurDyn平台建立多刚体动力学模型,利用Hertz理论计算齿轮齿条啮合刚度以及滑块导轨接触刚度来保证模型建立的准确性。并利用RecurDyn-ANSYS完成横梁(RFlex)及滑台(FFlex)的柔性体建模工作,最终建立桁架机械手刚柔耦合动力学模型。通过对桁架机械手刚柔耦合运动特性分析,研究关键部件柔性化对桁架机械手末端执行器运动精度的影响,通过仿真发现运动过程中等效质量块质心的实际轨迹与理想轨迹在X、Y、Z方向的差值分别为±0.06、±0.72、±0.06 mm,以此评定其运动精度为±0.72 mm,不满足±0.2 mm的技术要求。因此,采用加固结构方法,通过对横梁横截面进行改进。结构改进后的运动精度为±0.17 mm,满足了技术要求。     

刚柔耦合关节SCARA机器人的双柔性动力学模型北大核心

针对电子装配机器人高速高精要求,提出一种能够利用柔性铰链变形补偿轴承摩擦死区,实现高精度定位运动的刚柔耦合关节SCARA机器人的概念设计,并建立考虑柔性铰链变形与机械臂一阶弹性变形的双柔性动力学模型。首先,设计一种刚柔耦合轴承的结构,通过轴承中柔性铰链的变形量主动补偿摩擦死区引起的定位误差;在每个关节处引入两个扭转弹簧,分别模拟柔性铰链和机械臂的弹性变形;其次,建立关节的摩擦模型以模拟关节摩擦环境;然后,使用拉格朗日动力学方法建立包含摩擦信息与振动信息的动力学模型。设计开环和闭环的数值仿真进行验证,结果表明该模型理论分析的有效性。     

考虑柔性的货车动力学研究及建模优化

应用柔性多体系统动力学进行货车动力学仿真研究,以货车C70为研究对象,把车体、侧架和摇枕作为柔性体,其余作为刚体,组成刚柔耦合动力学模型进行动力学仿真计算,分别在空、重车情况下与多刚体模型车辆振动响应、动力学性能结果对比,寻找几种模型不同工况下差异,提出最优建模方式。仿真结果表明:研究车辆系统振动响应时可以忽略侧架和摇枕柔性,而车体柔性影响明显;对于车辆运行稳定性和平稳性车体、侧架和摇枕柔性有一定影响但是影响不大,对于曲线通过性能有必要同时考虑车体和侧架柔性影响。     

考虑柔性关节的刚柔耦合机械臂的优化设计

为了提高刚柔耦合机械臂的运动精度,抑制由柔性关节引起的振动。根据"线性扭簧模型"和有限元法,推导出机械臂柔性关节和杆件的动力学模型,找寻刚柔耦合机械臂关节阻尼参数与末端振动位移的关系。确定关节阻尼取值范围并将其作为设计变量,设计目标为机械臂的末端振幅,进行优化。使用ADAMS对已建立关节阻尼优化设计模型的刚柔耦合机械臂进行优化设计,得到最小振幅时最优阻尼。对比并分析机械臂高速和低速两种工况下的结果,并对机械臂进行附加强迫振动分析。验证了柔性关节对高速和低速机械臂末端运动精度均有不可忽略的影响,为带有柔性关节机械臂抑制振动,提高精度提供理论依据。     

计入波纹度的柔性角接触球轴承振动特性研究

针对柔性角接触球轴承的振动,建立计入波纹度的柔性角接触球轴承动力学模型,该模型考虑了润滑和轴承内外圈表面波纹度对轴承动力学的影响。在此基础上研究了轴承内外圈波纹度幅值对角接触球轴承振动的影响,仿真结果表明：角接触球轴承的振动随内外圈波纹度幅值的增加而增强,柔性环的振动比刚性圈体的振动大,波纹度阶数也会影响加速度的特征频率,且在旋转过程中产生的柔性变形加剧了内外圈波纹度对振动的影响。搭建轴承振动实验台,验证了动力学模型的正确性。     

新型激振台的动力学分析与参数优化

提出了一种新型的激振台并研究其动力学特性,基于Sold Works和ADAMS软件建立激振台的虚拟样机模型。利用ADAMS的柔性体模块建立弹簧的柔性体模型,对激振台进行刚柔耦合动力学分析,并进一步分析了固有频率、振型及频率响应。根据分析结果优化弹簧和柔索的刚度,优化后的仿真结果表明:激振台的稳定性和振动情况都得到了提高。     

兆瓦级风机电液比例变桨距系统建模及稳定性分析

针对液压系统存在非线性和软参量等问题,以兆瓦级风机电液比例变桨距系统为研究对象,结合液压变桨距机构各部分的特性,对电液比例变桨距系统进行深入分析并建立了较精准的数学模型,采用古典控制方法分析系统的稳定性及稳定程度。结果表明:该系统模型是可靠的,为完善变桨距控制系统和深入研究风力机的功率控制提供了参考。     

兆瓦级风电增速箱研发中的几个问题

介绍了中国重型机械研究院有限公司开发的兆瓦级风力发电增速箱的传动形式选择、齿轮强度计算的系数选取、轴承选配和寿命计算以及增速箱试验应采取的型式,为进一步开发兆瓦级风力发电增速箱提供了参考。     

风电齿轮箱高速轴多支承轴系耦合振动研究

风电齿轮箱高速轴轴承的振动是造成风电机组安全隐患的重要因素,而轴系的耦合作用会对轴承振动产生重要影响。以某750 kW风电齿轮箱高速轴多支撑轴系为研究对象,基于中心差分法提出一种用于分析多支承轴系耦合振动的建模方法,并通过MATLAB进行了模拟计算。结果表明：耦合模型比非耦合模型轴承振动幅度小;不同轴承的接触力不同,且载荷作用点越靠近轴承接触力越大;当载荷作用点在靠近单轴承的一侧时,会出现接触力远大于另一侧的双轴承的情况。     

风电机组行星传动柔性齿圈变形特点分析

以风力发电机行星传动系统为研究对象,为揭示齿圈变形特点,将齿圈离散为多段刚性轮齿段,对每两轮齿段用理论长度为零的双向扭转弹簧及铰链连接。在行星架随动坐标系下,综合考虑支撑刚度、齿轮啮合时变刚度和齿圈柔性,建立了风力发电机行星传动系统刚-柔耦合动力学模型。分析各构件间的相对运动微位移及齿圈的受力情况,运用牛顿力学推出动力学方程;基于所建模型,分别讨论了不同扭簧扭转刚度、负载力矩、支撑点处径向支撑刚度和周向支撑刚度条件,得到了齿圈的变形特点。该结果可为风力发电机行星传动的设计提供参考。     

基于改进的动载荷分布方法的角接触球轴承磨损计算研究

针对固体润滑角接触球轴承的润滑磨损寿命无法精确预测问题,提出一种更为准确的基于动载荷分布的磨损寿命计算模型,并考虑内、外圈载荷同时作用下的动载荷分布。建立内、外圈和滚道之间的动载荷计算模型,更准确地表征角接触轴承运动接触特性,同时将轴承整个零部件的动载荷分段计算方法与磨损计算模型相结合,建立考虑轴承整体接触区动载荷分布下的磨损模型,为轴承承载运行下的磨损寿命机制分析提供参考。     

风电行星轮系动态传动误差计算与分析

风电齿轮箱内的行星齿轮系在运行过程中产生的传动误差分析困难。为解决此问题,考虑行星齿轮系的实际工况,利用三维绘图软件建立多间隙的行星齿轮系非线性有限元模型。采用显式动力学求解方法,结合非线性动力学软件及齿轮啮合原理,讨论风电行星轮系在不同转速和负载时的动态传动误差曲线的变化规律。结果表明:时变啮合刚度和动态传动误差之间有一定的关联;行星轮系的动态传动误差与行星轮的动态传动误差存在差异。通过仿真证明了齿轮啮合刚度和传动误差对风电齿轮箱内的行星齿轮系运行过程有影响,实际应用中采用修边齿轮。     

复杂激励下变速箱箱体动态响应分析

动态响应分析用于确定结构承受随时间变化载荷时的动力响应,是工程技术中最普遍的分析内容。对于变速箱箱体来讲,由于运行时轴承处作用力是随时间不断变化且不规则的,因此很难建立准确的激励函数并进行动态响应分析。利用ADAMS建立变速箱传动系统的动力学仿真模型,通过多体动力学分析,得到箱体各轴承座处的动态力;在此基础上利用有限元ANSYS软件将轴承作用力施加到箱体上,并对箱体结构进行了动态响应求解,通过实验验证了该复杂响应分析的可行性。     

MW级风机齿轮箱故障模拟实验台设计

齿轮箱是风力发电机的核心组件,设计一种可对齿轮箱故障进行模拟分析的试验台,对后期风电机组的运行状态检测及齿轮箱故障诊断有着深远的意义。分析风机齿轮箱试验台国内外现状,根据MW级风机实际参数进行缩放并计算出试验台所需参数,采用变频器控制电机调速以及采用机械飞轮结构模拟真实风机转矩输入以及角速度输入,实现风机动态特性的模拟。     

精密气浮工作台动态特性仿真与优化

为提高精密气浮工作台的工作性能,在分析气浮轴承承载特性的基础上,对气浮工作台进行多体动力学建模与仿真。参数化多体动力学模型,创建模型的设计变量与目标变量,编写目标变量评价程序,使用Isight集成了优化仿真模型,优化了设计变量,提高了工作台的稳定性,缩短了工作台的收敛时间。优化结果表明:对工作台的优化设计改善了工作台的稳定性,减小了工作台在步进扫描过程中的收敛时间与振幅。