小型工件复合加工机床主轴布置方案选择

应用多刚体动力学仿真理论提出了一种在小型工件复合加工中如何选择机床主轴布置方案的方法,并建立其相应的简化多刚体动力学模型。对各个方案模型进行了模态分析和受迫频率响应分析。通过比较方案间的动态特性差异,选择合理的主轴布置方案。建模及分析方法对其他类似机构设计方案的选择具有参考意义。     

基于ADAMS的麦弗逊前悬架优化设计

针对厂家反映的某皮卡车前轮磨损严重的问题，以多刚体系统动力学理论为基础，应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS中的Car专业模块建立该车的麦弗逊式前悬架多刚体模型，并采用ADAMS／Insight模块进行影响因素的分析，找出磨损严重的原因，同时进一步进行悬架布置的优化，并得到优化后的悬架布置方案。     

数控铣床主轴系统的刚柔耦合的动力学分析

以数控铣床主轴系统为研究对象,应用UG对其进行三维建模。ADAMS构建多刚体虚拟样机模型,引入Hertz接触理论,对啮合齿轮进行动态仿真和齿面接触应力分析。在ANSYS中进行主轴的静力学分析,在主轴系统刚体受力分析的基础上,将主轴系统转为柔性体,在ADAMS中计算主轴系统前18阶模态,建立主轴系统的柔性体虚拟样机模型。计算齿轮的刚柔耦合的啮合力,与刚体受力进行比较后发现结果偏差不大,同时ANSYS对主轴进行了动力学分析,找出其结构薄弱环节。     

涡旋压缩机曲轴转子壳体耦合动力学研究

以涡旋压缩机转子和壳体为研究对象,基于涡旋压缩机的总体结构和工作原理,通过对涡旋压缩机转子受力状态分析,建立了涡旋压缩机转子的动力学模型.利用有限元方法和多体动力学理论,对涡旋压缩机转子和壳体进行了有限元模态分析,获得了涡旋压缩机转子和壳体的固有频率和振型等模态特性参数.在涡旋压缩机主轴系拓扑构型的基础上,分别建立了主轴系的多刚体模型和多柔体模型.通过对曲轴系多体动力学分析,得到了气体力载荷和在柔性体条件下壳体承受主副轴承载荷等,分析了壳体在载荷作用下的动力学响应问题.结果表明,主轴和壳体主轴承之间的相互作用关系只有多柔体动力学模型能给出合理且相对准确的分析计算结果.通过壳体动态响应分析,不仅可以掌握壳体的位移与应力分布情况,而且还获得了壳体某一节点在运行过程中的位移时间历程,为主轴与壳体的结构设计提供理论依据.     

Delta并联机械手刚体动力学模型简化方法

基于虚功原理建立了机械手的完备刚体动力学模型,并对机械手动力学模型的各组成部分(惯性力矩项、惯性力项和重力项)进行了分类;在分析从动臂的运动对机械手力矩各组成部分贡献的基础上,提出了一种基于组合分配系数的刚体动力学模型简化策略;以简化刚体动力学模型与完备刚体动力学模型逼近度为优化目标,提出一种基于运动过程力矩偏差最小的优化指标,从而确定组合分配系数;基于以上刚体动力学简化方法,从机械手尺度参数与运动轨迹参数两方面因素出发,结合机械手典型运动轨迹,采用多因素分析方法,通过仿真分析了各因素对简化刚体动力学模型准确性的影响,结果表明该刚体动力学模型简化方法针对不同机械手尺度参数与运动轨迹参数均具有较高的计算速度和精度。     

曲柄连杆机构多刚体动力学仿真方法研究

以ADAMS/Engine为仿真平台,对柴油机不平衡的惯性载荷进行分析,建立其曲柄连杆机构的多刚体系统模型。通过多刚体系统动力学仿真,获取仿真模型的动力学特性数据,实现对柴油机曲柄连杆机构的动力学仿真。本方法为柴油机曲柄连杆机构对机体的激励力的优化设计和有限元分析提供了参考依据,运用多刚体动力学仿真成为对柴油机进行平衡分析和优化设计缩短柴油机研制周期行之有效的方法。     

不同工况下风电机组主轴轴承动态特性研究

为获得风电机组主轴轴承在不同工况下的动态特性,以某汽轮厂1.5 MW风电机组为例,对主轴进行抽象简化,根据叶素理论推导出主轴轴承所承受的轴向载荷和径向载荷。利用UG软件建立主轴轴承模型,导入Adams中建立主轴轴承多刚体动力学模型,对三种不同工况下主轴轴承滚子与内圈、外圈、保持架的之间的相互作用进行分析。结果表明:在风机紧急刹车阶段,主轴轴承滚子与内圈、外圈、保持架的之间的相互作用力最大,转速突变阶段次之,启动至平稳阶段最小。     

考虑构架柔性的高速车辆曲线通过性能研究

基于多体动力学软件UM建立了CRH2型车的多刚体模型,并将构架考虑成柔性体替换多刚体模型的刚体构架,建立CRH2型车的刚柔耦合模型。分析了车辆在通过曲线时多刚体动力学模型和刚柔耦合动力学模型的动态特性。计算了车辆在不同曲线半径、不同曲线超高、不同长度缓和曲线下多刚体模型和刚柔耦合模型各项安全性指标的差异。仿真表明,一定程度增大曲线半径、提高曲线超高、增加曲线长度有利于提高曲线通过的安全性,并且刚柔耦合模型比多刚体模型有更好的曲线通过性能,建议分析曲线通过性能时考虑构架柔性因素。     

基于ADAMS的某火炮抽筒抛壳过程分析

为了解决某自行火炮药筒抛出时能量过大、易发生危险的问题，建立了该火炮后坐部分的实体模型，并运用多刚体动力学理论和第一类拉格朗日方程，建立了该火炮抽筒抛壳过程的动力学模型，借助多体动力学分析软件ADAMS，对抽筒抛壳过程进行了动力学仿真计算，得到了不同情况下该机构的运动规律，通过对结果进行比较，从中选出了最佳方案，为该机构的优化设计提供了理论依据。     

健骑机刚柔耦合动力学仿真分析

为准确描述健骑机在工作过程中的性能,基于刚柔耦合理论,联合运用ADAMS和ANSYS软件,分析健骑机的动力学问题。首先完成健骑机多刚体简化模型的动力学仿真。应用ANSYS计算了健骑机底座的模态和谐响应等动力学特性。在ADAMS中将底座视为柔性体进行健骑机的动力学仿真,并与多刚体动力学仿真结果对比分析。结果表明,与多刚体模型相比,刚柔耦合模型的仿真结果能更准确地反映健骑机实际工作时的动态性能,提高健骑机的结构设计效率。     

五轴数控机床加工仿真技术应用

利用Vericut软件进行五轴机床铣削加工过程的仿真并进行实际加工验证。通过建立虚拟机床模型、控制系统配置、刀具库设置构建了虚拟制造系统,对零件进行虚拟加工仿真。通过Vericut的仿真不但能防止程序错误造成的机床碰撞、零件的过切欠切问题,还可以进行NC程序轨迹优化,大大缩短加工时间、提高加工效率。     

刚度分析理论在虚拟轴并联机床中的应用研究

如何提高虚拟轴并联机床控制精度和加工精度一直是理论研究的迫切问题。本文在分析已有刚度计算方法的基础上应用机构刚度计算方法[1,2]对虚拟轴加工机床的6杆并联机构动态加工过程进行了分析,利用螺旋矢量方法建立了机床6杆并联机构刚度数学模型;开发了应用软件并对6-3并联机床结构在几种不同参数变化条件下的刚度进行了数值模拟。本文的研究结果可为机床精确控制和实时标定提供算法,而且对优化机构设计、工作空间设计及载荷设计和布置提供理论依据。     

机器人钣金折弯路径规划与仿真研究

针对钣金折弯机器人示教编程过程烦琐、效率低的问题,提出一种基于 Coin3D 的折弯机器人运动仿真系统方案。基于 Coin3D 虚拟场景技术,为折弯单元各组件建模,完成折弯单元加工环境的参数化配置和导入,实现仿真环境构建。为适应钣金工件随折弯加工逐步变形的特点,设计了对应的双向链式数据模型;分析了折弯机器人典型操作任务目标位姿的确定方法,并在此基础上参考人工示教经验,提出折弯机器人路径规划方法,实现了折弯机器人折弯加工的运动仿真。仿真实验验证了仿真系统和相关模型与方法的正确性,为折弯机器人离线编程系统研发奠定了基础。     

超长斜拉索风阻系数及风雨激振的试验研究

结合主跨为1088m的世界最大跨度斜拉桥苏通大桥,对拉索的抗风问题进行了系统的研究。通过横桥向、顺桥向拉索风阻系数的风洞测量试验,得到了光索、螺旋线及压痕凹坑3种表面情况拉索的风阻系数;并模拟人工降雨,在风洞中重现了拉索的风雨激振现象,研究了风速、降雨量、拉索表面情况以及机械阻尼对风雨激振的影响。结果表明,拉索的阻力系数与表面情况、倾角、Re数密切相关,螺旋线、压痕凹坑及机械阻尼均可有效抑制拉索风雨激振现象。本文的试验方法及结果为超长斜拉索抗风研究提供了有益的参考。     

An integrated decision support system for FMS production planning and scheduling problems

This paper discusses planning and scheduling problems for efficient use of an FMS and presents an integrated decision support system for dealing with these problems.The decision support system, FMSDS (Flexible Manufacturing Systems Decision Support System), includes several modules: data handling module, part selection module, loading module, load adjusting module, scheduling module and simulation module.This paper suggests the solution methodology of each subproblem. Also, an integrated interface scheme between the subproblems is presented. The interface scheme considers the relationships between the subproblems and generates solutions using hierarchical and looping approaches.FMSDS is made up of six alternative models considering three loading objectives and two production order processing strategies. Performance comparison among the six alternatives is shown using the non-terminating simulation techniques.     

Process Variety Modeling for Process Configuration in Mass Customization: An Approach Based on Object-Oriented Petri Nets with Changeable Structures

Mass customization strategies could be usefully deployed by companies whose products are characterized by a modular design. Typically, each module serves a specific aspect of the overall product function at varying performance levels. Each product variant (constructed through a unique combination of modular performance levels), therefore, serves to customize the overall performance of the product, thus serving the unique needs of each customer. The high demand for each module guarantees economies of scale and, eventually, low cost to customer. The rationale of configuring production processes for producing individual product variants originates from the fact that massive process data is commonly available in a firm and there exists a generic process structure underlying the production of similar products in a family. To design a decision support mechanism that constructs process configuration corresponding to a given product configuration, this paper develops a formal modeling of process variety using Petri nets. Object-oriented Petri nets (PNs) with changeable structures (OPNs-CS) are applied to deal with the issues of generic representation, constraints compliance, and operational sequence requirements. Object-oriented PN (OPN) models facilitate generic representation of product and process variety as well as their instantiations. The OPNs-CS model is tested with simulation. Based on simulation results, the optimal configuration of production processes can be determined for each individual product as well as the cohort of a product family. To illustrate the feasibility and potential of OPNs-CS based process variety modeling, a case study of process configuration for mass customized textile spindles is reported.     

预紧式并联六维加速度传感器的解耦算法研究

针对六维加速度传感器的解耦难度与构型复杂度存在矛盾的现状,给出了12支链预紧式并联六维加速度传感器的设计方案,并在四维位形空间内构建了解耦算法。通过重组输入量并联列求解正向动力学方程和力协调方程,剖析了输出量的构成成份。通过引入前置、后置矩阵以及"辅助角速度"的概念,将动力学方程转换成两组形式简单的一阶线性常微分方程,并运用梯形方法推导出关键特征量的显式递推公式。解耦算法与ADAMS仿真的相对误差为0.62%,且前者的计算效率更高;试验结果显示,实物样机在1 min内的测量误差为8.42%,验证了设计方案的可行性。通过在离散节点处进行Taylor展开,推导出局部截断误差的解析式,为解耦精度的提高提供了依据。进一步地,将解耦算法推广至更一般化的情形,通过引入两个关于向量独立元素的定理,证明出预紧式并联六维加速度传感器的最少支链数为7,对应拓扑构型的最少自由度为6。     

机器人加工装备运动学镜像模型建立方法与实验研究

在数字空间建立加工装备的镜像模型是实现智能制造的基础,镜像模型与加工装备构成数字孪生体,从而在数字空间中实现加工装备的加工模拟、仿真与参数优化.利用轴旋转法获得物理机器人各轴轴线及其位型,实现物理机器人几何参数与零位的解耦标定.采用坐标变换法建立物理机器人的运动学方程并利用牛顿迭代法求取运动学逆解.在数字空间中,利用标...     

Configuration Selection for Reconfigurable Manufacturing Systems by Means of Characteristic State Space

The configuration selection for reconfigurable manufacturing systems(RMS) have been tackled in a number of studies by using analytical or simulation models. The simulation models are usually based on fewer assumptions than the analytical models and therefore are more wildly used in modeling complex RMS. But in the absence of an efficient gradient analysis method of the objective function, it is time-consuming in solving large-scale problems by using a simulation model coupled with a meta-heuristics algorithm. In this paper, a new approach by means of characteristic state space is presented to improve the efficiency of the configuration selection for an RMS. First, a characteristic state equation is set up to represent the input and the output resources of each basic activity in an RMS. A production process model in terms of matrix equations is established by iterating the equations of basic activities according to the resource flows. This model introduces the production process into a characteristic state space for further analysis. Second, the properties of the characteristic state space are presented. On the basis of these properties, the configuration selection in an RMS is considered as a path-planning problem, and the gradient of the objective function is computed. Modified simulated annealing(SA) is also presented, in which neighborhood generation is guided by the gradient to accelerate convergence and reduce the run time of the optimization procedure. Finally, several case studies on the configuration selection for some actual reconfigurable assembly job-shops are presented and compared to the classical SA. The comparison shows relatively positive results. This study provides a more efficient configuration selection approach by using the gradient of the objective function and presents the relevant theories on which it is based.