捕捉缓冲机构刚柔耦合多体动力学仿真研究

大部分动力学仿真分析采用的都是刚性构件,在现实生活中把构件看成刚性系统来处理可以满足要求,但这忽略了构件变形的影响。为了得到更真实有效的数据,就必须把模型的部分构件看作柔性体来处理。为研究某捕捉缓冲机构的动力学性能,从理论层面介绍动力学的研究方法和刚柔耦合研究的整体思路,并利用ANSYS和ADAMS导出的MNF文件和LOD文件,从刚柔耦合多体动力学的角度对捕捉缓冲机构进行了综合实验分析和对比。通过刚柔耦合研究实现了动力学和结构学的联合仿真,得到了更精确的仿真数据,在获得动力学测量数据的基础上又获得了结构学数据,使仿真结果更为全面,同时也为对结果要求较高的多体动力学工程仿真问题提供了参考。     

HE63卧式加工中心多体动力学仿真分析

基于ANSYS Workbench平台的Rigit Dynamic及Transient structual模块对某企业研发的HE63卧式加工中心进行了多体动力学仿真分析。采用刚柔混合模型分析出机床主轴、导轨面等的振动量、变形量,对比动力学分析和静力学分析的结果差异。结果表明：机床在启动、加减速时的变形和振动较大,主轴存在不平衡量时,主轴旋转对立柱、主轴箱的振动影响较大,机床零部件的振动直接影响到机床的加工精度。     

大型立加机床进给系统刚柔耦合分析

进给系统作为立式加工中心的重要部件之一,其振动特性对产品的加工质量具有重要影响。以某大型立式加工中心为研究对象,建立了滚珠丝杠进给系统的刚柔耦合模型,分析进给系统的丝杠动态特性,研究了丝杠在不同转速范围内的振幅变化规律,分析了滚珠丝杠的静态和动态力学响应。模拟仿真的结论验证该大型立加机床进给系统能达到设计要求,并为大型立加机床进给系统的设计优化提供了理论依据。     

滚珠丝杠进给系统刚柔耦合动力学建模与时变动态特性分析

数控机床运行过程中,多轴滚珠丝杠进给系统的刚度和惯量会随着各轴位姿的变化而变化,致使其动态特性呈时变的特点。多轴滚珠丝杠进给系统时变动态特性的高保真建模与分析已成为数控机床轮廓误差精准预测的瓶颈难题之一。针对这一难题,提出基于拉格朗日方程与Ritz级数法的滚珠丝杠进给系统刚柔耦合动力学建模与分析方法。以某型号五轴加工中心的两轴滚珠丝杠进给系统为具体对象,重点考虑丝杠本体轴扭方向的连续弹性体变形影响,采用拉格朗日方程建立滚珠丝杠进给系统的刚柔耦合动力学模型,并采用Ritz级数法对方程求解,得到动力学模型的数值解。利用所建立的动力学模型分析进给轴位姿对两轴进给系统固有频率和模态振型的影响,发现各阶固有频率和模态振型随进给轴位姿的变化规律与对应阶次的主导轴有关。随着主导轴进给台由固定端移动至支撑端,对应阶次的固有频率逐渐减小,对应阶次的振型中丝杠本体的弹性振动幅值逐渐增大。此外,两轴进给系统的低阶模态振型主要由承载轴主导,高阶模态振型主要由附属于承载轴的子轴主导。最后,通过模态实验对所提方法进行应用验证,证明所建立动力学模型的准确性。研究结果对数控机床轮廓误差的精准预测具有重要参考价值。     

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。     

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。     

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。     

风力机主轴承刚柔多体接触动力学动态特性分析

为揭示多动态参数激励下兆瓦级风力机主轴承的动态特性,考虑空间柔性机构大范围运动与弹性体自身小范围变形的影响,对主轴承进行参数化分析并联合动载荷作用下的动力学方程进行数值求解。以兆瓦级风力机主轴承为研究对象,建立刚柔多体接触模型,进行仿真并验证模型的正确性与可靠性。结果表明:通过分析主轴承刚柔多体接触动力学特性,可得到风力机运转过程中主轴承各部件之间的动态响应特性、不同工况下柔性体的接触力变化规律以及阵风阶段内圈的受力危险位置。研究结果为风力机主轴承的结构优化提供参考。     

卫星载荷连接刚柔耦合结构的动力学特性研究

为了满足空间载荷在发射段良好的刚度特性和在轨工作时的温度适应性要求,提出一种卫星载荷连接的刚柔耦合结构,基于柔性弹片实现卫星与载荷的柔性连接,基于柔性斜块的挤压锁紧形式实现了卫星与载荷的刚性连接,建立该刚柔耦合结构的接触有限元模型,采用显示动力学分析步求解在预紧力加载工况下的动力学特性。分析表明:锁紧状态下,3个方向的一阶模态分别为:X向110. 2 Hz,Y向109 Hz,Z向95. 8 Hz,满足大于80 Hz的发射段刚度要求,锁紧斜块的削弱槽根部存在较大的应力集中,但小于材料的屈服极限;柔性连接状态下,3个方向的一阶模态分别为:X向21Hz,Y向21 Hz,Z向28. 3 Hz,有效避开了卫星的共振频率区间;力学试验表明,该刚柔耦合结构的一阶模态与分析结果吻合性好,振动前后的一阶模态的漂移小于4%,能够满足发射段和在轨工作连接结构的要求。     

后装压缩式垃圾车下刮板刚柔耦合分析及优化

下刮板是后装压缩式垃圾车的主要工作部件,它的性能对垃圾车有着重要的影响.本文在建立下刮板的CAE模型,并分析分析其模态基础上,进一步建立了后尾填料器的刚柔耦合动力学模型,分析其动力学性能,找出其在工作时,载荷最大的位置,将这些载荷加载到原CAE模型上,分析其静力学性能.根据分析的结果,改进了模型并找出了关键部位参数对其性能的影响,为进一步优化提供了依据.     

水平锻造液压机

介绍了由中国重型机械研究院设计的一种新型的水平锻造设备-水平锻造液压机,其由一台具有整体闭式框架的垂直液压机和一台组合框架的水平液压机有机组合而成,垂直压机用于夹紧坯料,水平压机用于实施水平锻造成形。夹紧力、夹紧行程和速度可以分别设定和控制,水平锻造力、水平锻造行程和速度可以分别设定和控制,因此,该设备能够满足多种工艺需求。新型水平锻造机投入生产后,使用情况良好。     

250mm伺服驱动辊锻机锻辊有限元静力学分析

通过分析伺服驱动辊锻机的工作原理和结构特点,用建模软件搭建三维模型,采用整体施加载荷、各零件单独分析的静力学分析方法,利用仿真软件模拟250 mm伺服驱动辊锻机整体模型在四道次辊锻受到最大辊锻力250 k N时、锻辊在高度方向的变形及受到的应力情况。结果显示:在锻辊四道次变形中,第2道次为最大变形道次,上下锻辊变形之和为0.60991 mm,计算出其刚度为409 k N·mm~(-1),而辊锻机的许用刚度Ch为350~500 k N·mm~(-1),符合刚度标准;在锻辊四道次应力值强度分析中,第4道次Von-Mises应力值最大,有效值达到63.267 MPa,小于辊锻机的许用应力326.8 MPa,完全满足应力值强度的要求,由结果可知,250 mm伺服驱动辊锻机锻辊的刚度强度完全满足要求。     

锻造液压机的现状及其展望

锻件制造业,特别是大型锻件制造业的发展水平已成为衡量一个国家综合国力的重要标志,锻造液压机的迅猛发展与西方国家军备扩张的需要有很大关系.本文详细介绍了发达国家与我国的锻造液压机的发展历程,并对锻造液压机的现状进行了分析.比较了目前发达国家与我国的锻造液压机的特点,指出随着我国航空航天工业的发展,我国锻造液压机进入高速发展时期,并呈现大型、超大型化的趋势,日前国内自由锻造液压机的规模和锻造力均居世界首位.并提出了可靠性和等温模锻、多向模锻工艺是我国的锻造液压机的研究方向.     

165 MN自由锻造油压机的液压控制系统

自主研制了超大型自由锻造设备--165MN油泵直接传动自由锻造油压机.给出了该压机的主机结构型式及主要技术参数,比较了液压机的液压控制类型,并就其液压控制型式、油泵直接传动系统的技术难点、控制系统中动力系统、主控系统、低压充液系统、外控系统和循环系统等作了深入的分析和研究.     

80MN锻造液压机液压控制系统的研制

研制了具有等温锻功能的80 MN锻造液压机液压控制系统.针对能量损耗低和控制精度高的要求,采用了西门子S7-400 PLC与Trio控制器相结合的控制方案,PLC实现液压泵的控制、电液伺服阀的切换、工作台控制、加热与冷却系统控制、润滑系统控制及安全监测;Trio完成速度控制与平度控制的任务,获得了预期的控制结果.     

63MN锻造液压机控制系统的研制

开发了具有热模锻和等温锻功能的63 MN锻造液压机的控制系统.下位机采用西门子S7-300与trio控制器相结合的方案,由trio控制器实现微速及同步调平控制的核心算法,西门子PLC完成工作台、电液操作、动力系统、润滑系统以及安全系统的控制,上位机采用WinCC编程实现设备运行状态、参数设置、故障监控等功能.运行实践表明,该系统等温锻工作速度控制在0.02～0.5 mm·s~(-1),热模锻工作速度控制在0.50～10 mm·s~(-1),调平精度小于0.05mm·m~(-1).     

模锻压力机机身结构与刚度分析

针对模锻压力机整体机身结构,通过三维建模软件建立1600t模锻压力机机身分析模型,并导入ANSYS有限元计算软件进行仿真分析。对机身及拉紧螺杆的几种状态进行分析计算和对比,获得了最为合理的结构形式。     

模锻压力机液压系统的设计

根据高强度机械零件的锻压工艺要求,设计了梁柱结构模锻压力机的液压系统和PLC控制系统,液压系统采用了基于增压缸的增压回路,降低了系统的压力等级,提高了液压元件的使用寿命。为实现液压缸的快速运行,系统采用差动连接和基于蓄能器的快速运动回路。为降低液压换向时产生的冲击,采用先降压再换向的泄压回路。利用AMESim软件对增压回路和快速运行回路进行仿真分析,系统压强为10.65 MPa,经过增压回路增压后,液压缸内压强为52.46 MPa,符合增压比5.165的设计要求。仿真结果表明,系统具有压力高、动作快、增压效果明显、自动化程度高等优点,满足高强度机械零件的模锻需求。     

某大型锻造液压机组合机架整体性分析

某锻造液压机采用双柱斜置式预应力组合机架,为了合理的预紧机架,全面掌握机架的整体性能,给后续的整机设计及优化提供理论参考,主要选取镦粗、扩孔和拔长3种典型工况进行分析.首先应用I-DEAS软件建立三维模型,然后导入MARC软件中进行接触算法计算,每种工况分为中心载荷和可能的最大偏心载荷等情况进行加载计算.三维模型结果显示了在不同工况下立柱与上下梁的开缝大小及开缝长度,计算结果显示扩孔工况不开缝,镦粗和拔长工况分别有0.21和0.12 mm开缝.因此在压机实际运行时,应控制镦粗工况前后偏载的偏心量.压机通过实际的锻造使用证明了前期的分析计算的可靠性.