3-PSS柔性并联微操作机器人柔度分析

柔度矩阵建模是进行全柔性机构分析的基础。针对3-PSS型柔性并联微操作机器人,首先基于坐标变换法计算机构单条支链柔度矩阵,并基于此建立机器人整体柔度矩阵模型。然后进行数值算例计算和Ansys有限元仿真分析,并将理论计算结果与有限元分析结果进行对比,验证了柔度矩阵建模的正确性。最后对柔性并联机器人进行了柔度性能分析,并得出了机构的结构参数对柔度的影响规律,分析结果对3-PSS型柔性并联机构的结构优化设计提供了依据。     

高速重载码垛机器人刚柔耦合模型建立及动态特性分析方法

针对高速码垛机器人高速、高加速度、大负载的工作特性,提出一种考虑关节柔性的高速重载码垛机器人结构建模及动态特性分析方法。首先,建立刚柔耦合动力学模型,对高速重载码垛机器人的关节柔性进行描述; 其次,基于建立的刚柔耦合动力学模型,对机器人的重要动态特性——振动模态进行分析; 最后,设计力锤瞬态激励实验,对2种方法的有效性进行验证。实验结果表明,该结构建模方法有效地分析了高速重载码垛机器人关节柔性的影响,动态特性分析方法有效地分析了机器人的振动模态。     

扁簧式起落架柔性变形的实时状态空间描述

根据无人机地面动力学分析对扁簧式起落架动力学模型的要求,提出了该起落架柔性变形的建模方法。首先,基于模态分析相关理论,通过调整刚度矩阵等效边界约束条件,获得扁簧式起落架的约束模态数据,并采用模态缩减简化模型;然后,采用模态坐标变换解耦振动微分方程,建立状态空间模型描述扁簧式起落架的动力学特性;最后,设计了静力学、动力学仿真测试以及扁簧落震实验对所建扁簧状态空间柔性模型进行验证。结果表明:静力条件下,状态空间模型与有限元软件静力分析结果仅有0.07%的误差,验证了柔性模型计算的准确性;另外,包含柔性状态空间模型的落震仿真模型的仿真步长为1ms,与落震实验结果的误差小于5%,满足飞行仿真的要求。实验显示,提出的柔性建模方法可为多体动力学刚柔混合模型中柔性模型的建立提供参考。     

新型二维纳米级微动工作台的动力学分析

提出一种新型、集成式压电驱动两自由度nm级微定位工作台系统,工作台采用直角柔性平行板铰链,实现X,Y方向的运动,采用杠杆放大柔性铰链机构实现对压电陶瓷位移的放大.并对这种新型结构形式理论分析与实验测试.根据拉格郎日方程建立微动工作台的运动微分方程,推导出系统前两阶固有频率的解析式.采用有限元分析方法对微动工作台进行模态分析,得到微定位工作台有效工作的谐振频率和振型,并对微动工作台的模态频率进行了实验测试.经理论分析、有限元计算和实验测试结果进行对比与分析的一致性说明理论分析的正确性和数值分析的可靠性.     

六自由度并联柔性机构设计分析与优化

从自由度和约束角度进行机构设计与分析的螺旋理论,是柔性机构设计的重要方法之一。基于螺旋理论设计了一种六自由度的全柔性微动平台,并利用有限元分析软件对其进行相应的位移、应力和模态分析。通过平台的有限元分析,获取影响平台的主要结构参数,并将其作为柔性铰链的优化设计参数,为新型多自由度柔性机构的设计提供借鉴。     

基于坐标转换法的3-RRR并联微动机构柔度矩阵建模

全柔性机构的柔度矩阵建模是进行全柔性机构分析的基础,以3-RRR全柔性并联机构为例,基于坐标变换法推导柔性机构的柔度矩阵模型建立过程,应用ANSYS 12.0软件对柔性机构进行有限元分析,验证了柔度矩阵的正确性。此方法有利于柔性机构柔度的计算和分析,为柔性机构的运动学、动力学分析提供了方便。     

谐波传动中柔轮和波发生器的动力学建模与试验

将机械结构的动态建模与动态测试理论应用于谐波齿轮结构,通过一定的和简化建立了柔轮和波发生器组件的动力学有限元分析模型,从理论上求得其固有频率和振型。然后,利用力锤激振的方法进行了模态试验,验证了理论分析结果的正确性以及建模的可靠性。     

基于柔体动力学分析的平面并联机器人结构优化设计

针对高速高精度机器人的结构柔性问题，提出了一种基于柔体动力学分析的结构参数优化设计方法，并对一种含平行四边形结构的平面并联机器人进行了结构参数优化。采用离散梁模型来仿真机器人的柔性，轴套模型来仿真机器人关节的柔性，建立了参数化的柔体动力学模型。利用动力学仿真软件ADAMS对机器人的动态响应、驱动力矩和固有频率进行了计算，据此对机器人的结构参数进行了优化。最后通过固有频率测试和动态响应实验结果验证了优化设计的有效性和准确性。     

基于试验模态和计算模态的动力总成动力学分析

为更为高效、精确地进行动力总成动力学分析,借鉴子结构的思想方法,提出了采用计算模态与试验模态相结合的混合建模和仿真的构想：在模态测试的基础上建立柴油机试验模型,在模态计算的基础上建立齿轮箱有限元模型,在此基础上进行动力总成的动力学分析.结果表明：该方法的计算结果与单纯采用大规模的动力总成有限元计算精度基本一致,但计算规模和效率却远远优于后者.因此该方法为大规模复杂结构的动力学分析提供了一条高效、高精度的途径.     

欠驱动柔性机器人动力学建模及仿真

根据欠驱动机器人的结构特点，以柔性多体系统动力学理论为基础，采用便于实时控制的假设模态方法，建立了具有柔性杆件的欠驱动机器人的动力学模型。对动力学模型的求解进行了分析，讨论了被动关节处模态函数各种边界条件的确定。通过对二自由度欠驱动机器人被动关节的位置控制，实现对柔性杆的弹性变形及其变化的仿真分析，所得结果验证了假设模态方法动力学模型的有效性，反映了不同驱动器位置系统的振动特性和对系统振动控制的必要性。     

基于动力学性能的全柔性机构优化设计

全柔性机构是一种新型机构,多应用在精密定位场合。为保证该机构具有很高的定位精度和较强的抗环境干扰能力,仅以静力学性能作为指标进行机构的优化设计是不足以满足要求的,还需要对机构的动力学性能进行优化。研究以一具体的全柔性机构为例,给出一种基于机构动力学性能的结构优化设计方法。为此首先建立了该机构的动力学理论模型,为保证结果的准确性,还进行了有限元模拟;在设计过程中,同时考虑到了机构的静态特性与动态特性。该方法可有效地完成机构的尺度综合。     

某驾驶室悬置的模态分析

以某驾驶室悬置为研究对象,基于三维软件UG建立几何模型,以Hypermesh软件建立有限元分析模型,并应用ANSYS软件进行模态分析,求出了某驾驶室悬置前六阶固有频率及相应振型,对各阶频率进行了分析,可为该车型驾驶室悬置系统的结构优化设计提供理论参考。     

三维纳米级微动工作台的设计与分析

研究开发了一种新型精密三维微动工作台。采用呈等边三角形分布的三个压电陶瓷和环形平板铰链机构 ,保证了运动传递的连续性、无洄滞、无摩擦、高精度。建立了工作台的简化模型,并利用结构力学理论推导出工作台沿z方向平动刚度、绕x、y方向转动刚度以及前三阶固有频率解析式。进行了微动工作台沿z方向平动刚度、绕x、y方向转动刚度以及固有频率试验测试,验证了解析方法和有限元方法进行三维工作台刚度及动力特性分析的正确性。有限元分析表明:当工作台的环形平板铰链半径较小而铰链厚度较大时,其刚度、频率及驱动力较高,其铰链根部应力集中也较严重。通过改变环形平板铰链的特征参数,可达到控制和优化工作台固有频率、输出位移、应力分布及驱动力响应的目的,并提出了一种优选微动工作台环形平板铰链参数的简易方法。     

机夹式球头铣刀有限元及试验模态分析

针对加工过程中机夹式球头铣刀振动控制和铣削稳定性优化等问题,基于通用有限元软件ABAQUS建立了机夹式球头铣刀的有限元模型,对其模态特性进行有限元分析,给出了前6阶固有频率和振型;同时采用锤击激振法对球头铣刀进行了模态试验,应用模态参数识别的新技术PolyMAX方法对试验结果进行了处理,获得了模态参数识别稳态图,拾取了可能的模态频率,并将所得试验结果与有限元模态分析结果作了比较,计算了仿真值与试验值之间的误差,分析了出现误差的主要原因。研究结果表明,有限元模态分析结果与模态试验结果相吻合,模态频率误差在13%以内,较好地反映了结构的物理特性,同时验证了有限元模型的合理性,分析结果为球头铣刀振动控制和铣削稳定性研究提供了依据。     

基于有限元分析的炭块平面铣床主轴的动态分析

以有限元分析软件ANSYS为基础,建立了大型炭块平面铣床主轴的有限元模型,进行了模态分析,得出了主轴前5阶固有频率与相应的振型,并进行了谐响应分析,得到了主轴的频率位移响应曲线。分析结论得出主轴在工作情况下不会发生共振,结论得到了主轴的危险截面在前支承处,为主轴的设计改进提供了理论依据。     

大型薄壁壳体结构动力学响应特性的数值模拟

在考虑结构弹性变形、空间大范围运动以及弹性振动与刚体运动耦合的基础上,建立整流罩有限元模型。在验证有限元模型的正确性后,采用MSC.Nastran有限元程序对其进行模态分析,获得罩体结构的固有频率特性和振型特点。最后采用MSC.Dytran程序提供的大变形动力学响应分析的显式差分法算法,对飞行工况下的整流罩分离运动过程进行动力学数值模拟,获得罩体结构动力学响应特性和分离参数。对比已有的实验数据验证文中分析方法的正确性。     

二维微动工作台分析及其优化设计方法

设计了一种压电陶瓷驱动的二维微动工作台,采用结构力学理论建立了工作台的简化模型,并推导出工作台沿x、y方向刚度计算表达式。将工作台简化为2自由度弹簧一质点系统,得出其前二阶固有频率计算表达式。通过微动工作台固有频率及沿x、y方向刚度的试验测试,验证了解析法和有限元法用于微动工作台设计分析的可行性。采用有限元法,研究了微动工作台的直角平板柔性铰链特征参数对微动工作台性能的影响。有限元分析结果表明:当平板柔性铰链长度较小或铰链宽度较大时,其刚度、频率及驱动力较高,然而铰链根部应力集中也较严重。通过改变柔性铰链的特征参数,可达到控制和优化工作台固有频率、输出位移、应力分布及驱动力响应的目的,并提出一种优化设计微动工作台柔性铰链的简易方法。     

卫星相机快门装置的模态分析及刚度优化

为了研究卫星相机快门装置动态结构刚度,利用ANSYS Workbench对快门装置进行了有限元模态分析,得出该装置的固有频率和模态.在有限元建模中采用以弹簧单元代替滚珠的滚动轴承部件的简化建模方法,通过对简化样机进行模态试验,验证了简化建模方法的准确性.根据模态分析结果,以快慢盘的6个尺寸参数为设计变量,以其基频为目标函数,进行了快门装置的刚度优化设计,提高了装置的基频,使装置结构达到了设计性能指标.     

基于重构核粒子法的带孔薄板模态分析研究

无网格法是一种新颖的工程数值计算方法,与有限元法相比,具有很多独特的优势。重构核粒子法具有变时-频特性和多分辨率特性等优点,在结构动力学中有广泛的应用。本文针对带孔薄板这一不连续问题,根据无网格法和板壳振动的基本理论,采用了可视性准则处理场函数的不连续性,编写了基于重构核粒子法的模态分析程序,得到了不同边界条件下带孔薄板的前五阶固有频率和模态,并和有限元分析结果进行了比较。算例表明该方法收敛性好、精度高,为带孔薄板的模态分析提供了一种新的求解方法。     

基于伪刚体模型法的全柔性机构位置分析

柔性机构是一种依靠构件元素的弹性变形传输所希望运动的机构。具有集中柔度的全柔性机构是其中的一种类型，其特征是机构中传统形式的铰链全部被柔性铰链所代替。对它的研究，近年来也已成为一个热点。为探索这类全柔性机构的运动学问题，首先建立起柔性铰链变形刚度模型。在此基础上，提出了一种扩展的伪刚体模型法，很好地解决了机构的位置正、反解问题。