高超音速飞行器伸缩机翼的结构设计及稳定性分析

高超音速飞行器机翼变形技术是军事领域研究的重点内容,对提升飞行器性能有着至关重要的作用。伸缩机翼技术是机翼变形技术的主要研究方向之一,文中以四连杆机构为基本单元设计了大承载、机翼面积变形量大、结构性能稳定的伸缩机翼机构。从运动学角度研究了伸缩机翼的运动规律;通过静态应力仿真分析了其结构的稳定性;从模态特性角度分析了其在5阶不同振动频率下的变形情况。分析证明,设计符合伸缩机翼机构在高超音速环境下的动力学和静力学性能要求,为超高音速飞行器的机翼设计提供了一种简单、结构稳定、性能可靠的方案。     

运动体碰撞动力学过程的数值仿真分析

基于显示动力学和接触碰撞分析的基本理论,采用有限元方法建立了加速装置的碰撞模型,对整个碰撞过程进行了仿真分析,得到了运动体碰撞失效的时序结果及其速度变化曲线,以及经受冲击载荷作用的挡板受力状况。为分析加速装置碰撞动力学过程建立了有效的研究方法和可行技术手段,并为后续的加速装置实验设计、优化设计提供了客观依据。     

含间隙平面连杆机构动态特性研究

采用非线性弹簧接触力和非线性阻尼描述了含间隙运动副副元素的碰撞接触过程,以此为基础建立了含间隙平面连杆机的动力学模型,通过大量的数值仿真,研究了运动副间隙对机构动态特性的影响及副元素的相对运动过程。首次指出了高速运转条件下,运动副副元素由于弹性变形而出现的连续变形接触现象。     

多间隙运动副平面连杆机构动态特性研究

采用非线性弹簧力和非线性阻尼描述含间隙运动副元素的碰撞接触过程，以此为基础建立了多间隙运动副平面连杆机构动力学模型；通过数值仿真研究了多间隙运动副对平面连杆机构动态特性的影响，进而讨论了在高速机构设计中应采取的设计方法；并首次指出了高速运转条件下，运动副元素由于弹性变形而存在的连续变形接触现象和多间隙运动副之间的相互影响特性。     

循环阵列组合可展结构单元机构的刚柔耦合动力学特性研究

以某卫星天线的可展单元机构为对象,采用非线性弹簧与阻尼模拟铰链间隙处的接触碰撞力学关系,并采用2阶插值基函数的线性组合描述杆的弯曲弹性变形,建立了单元机构的刚柔耦合动力学模型,研究运动副间隙及构件柔性对卫星天线可展单元机构的动力学特性的影响.分析结果表明,运动副处的间隙和构件的柔性都会导致碰撞力产生明显的局部波动,且刚柔耦合模型比刚性模型碰撞力的波动幅值增大了数倍.研究工作对可展机构的动态优化设计奠定了基础.     

基于 ADAMS 的伸缩臂叉装车工作装置运动学与动力学仿真

以伸缩臂叉装车的工作装置---伸缩臂为研究对象,建立了其ADAMS仿真模型。在不同伸缩长度、不同承载条件下,对变幅机构进行了运动学与动力学特性仿真。在最大负载、吊臂处于不同变幅角度条件下,对属具调平机构进行了动力学特性仿真。在吊臂处于水平、承载1500 kg负载状态下进行了伸缩机构动力学仿真。得出了伸缩臂叉装车工作装置各部件的运动规律以及关键部件和关键受力位置的受力变化规律,对伸缩臂叉车的设计和优化具有重要的参考价值。     

考虑齿侧间隙的两栖无人机变形机构动态特性分析

为探究行星传动齿轮副齿侧间隙对两栖无人机摆臂变形机构动态特性的影响,基于齿侧间隙和Hertz接触理论的轮齿碰撞力计算方法,建立了含齿轮侧隙的摆臂变形机构接触碰撞模型,并运用ADAMS仿真软件对摆臂机构变形过程进行动力学仿真分析,分别探究不同侧隙大小、数目和材料等因素对摆臂机构变形过程中动态特性的影响.该研究成果可为两栖无人机摆臂变形机构的设计和优化提供参考.     

基于大功率LED倒装机运动平台的多工况动力学特性研究

运动平台的动力学特性研究是大功率LED倒装机实现高效工作和准确定位封装的关键问题研究。以运动平台为研究对象,搭建三维模型,将其运动过程划分为6个工况,对不同工况下的运动平台进行受力分析,采用有限元方法展开各个工况下运动平台的静态和动态仿真分析和计算研究。通过静态仿真分析和计算研究,得出不同工况下运动平台的相应变形和应力分布,并进一步揭示出运动平台最大变形和应力随载荷变化的规律。通过模态仿真分析,计算出运动平台在往复运动过程中的振动模态,并获得前六阶固有频率和振型。最后,利用激光多普勒测振仪进行测振实验,实验结果验证了仿真数据的正确性,研究结果为平台的结构优化和大功率LED倒装机的工作稳定性提供可靠依据。     

多级柔性伸缩臂动力学建模分析与实验

针对多级柔性伸缩臂滑动耦合动力学问题,根据ADAMS柔性体建模理论,建立了一种基于虚拟样机的多级柔性伸缩臂动力学模型。利用三维建模软件,依托改装的轻型伸缩臂式起重机建立实体模型,利用有限元分析软件对各级伸缩臂建立有限元模型,生成模态中性文件导入ADAMS中建立动力学仿真模型。为了实现仿真过程与实际工作状态一致,保证仿真结果反映实际工况,在伸缩臂间分别添加滑移副约束和接触力约束建立动力学仿真模型,通过比较两种不同约束方式所产生的动力学响应,并通过实验验证,分析得出多级伸缩臂臂间滑块与臂节之间接触碰撞会影响伸缩臂作业平稳性和安全性。研究结果为多级柔性伸缩臂动力学建模分析和设计制造提供了参考依据。     

某弹鼓装置动力学仿真分析

动力学性能直接影响设备运转的可靠性,研究设备的动力学性能能够深入了解设备的动态特性,对设备的运行及优化改进具有重要作用。文中从弹鼓装置实际受力情况出发,以有限元理论和多体动力学为基础,讨论了弹鼓装置动力学特性,运用ADAMS运动仿真,对弹鼓的动态过程进行了分析,得出了弹鼓装置的运动规律和动力传动规律,对掌握弹鼓性能和优化改进具有一定的指导意义。     

A Contact Force Model Considering Meshing and Collision States for Dynamic Analysisin Helical Gear System

The current research on gear system dynamics mainly utilizes linear spring damping model to calculate the contact force between gears. However, this linear model cannot correctly describe the energy transfer process of collision that often occurs in gear system. Focus on the contact-impact events, this paper proposes an improved gear contact force model for dynamic analysis in helical gear transmission system. In this model, a new factor associated with hysteresis damping is developed for contact-impact state, whereas the traditional linear damping factor is utilized for normal meshing state. For determining the selection strategy of these two damping factors, the fundamental contact mechanics of contact-impact event a ected by supporting forces are analyzed. During this analysis, an e ect factor is proposed for evaluating the influence of supporting forces on collision. Meanwhile, a new restitution of coe cient is deduced for calculating hysteresis damping factor, which suitable for both separation and non-separation states at the end of collision. In addition, the time-varying meshing sti ness(TVMS) is obtained based on the potential energy approach and the slice theory. Finally, a dynamic analysis of a helical gear system is carried out to better understand the contact force model proposed in this paper. The analysis results show that the contribution of supporting forces to the dynamic response of contact-impact event within gear pair is important. The supporting forces and dissipative energy are the main reasons for gear system to enter a steady contact state from repeated contact-impact state. This research proposes an improved contact force model which distinguishes meshing and collision states in gear system.     

卫星太阳阵展开锁紧过程冲击振动

为了研究铰链副对卫星太阳阵展开过程接触碰撞的扰动影响,针对其链式拓扑结构漂浮基无根树特点,描述其运动学关系,并利用Largrange和Newton方法推导太阳阵系统递推动力学模型,克服了非线性多自由度系统获得解析解的困难;进一步通过动量守恒,并采用非线性弹簧阻尼及摩擦的接触碰撞约束力,构建太阳阵展开过程的广义动力学模型。通过太阳阵展开过程的接触碰撞数值仿真,研究铰链副接触碰撞对卫星太阳阵多体系统的影响,结果较好地预测了太阳阵展开历程及卫星姿态的动态行为,结论对卫星太阳阵展开过程分析与控制具有重要的理论价值及工程实际意义。     

基于ADAMS的摆盘机构动力学仿真分析

简要介绍了摆盘机构组成和工作原理,建立摆盘机构三维模型,运用机械系统动力学分析软件ADAMS对机构进行动态仿真分析,得到关键运动部件的运动规律曲线和动力学分析曲线,结果表明ADAMS对复杂机构的仿真准确可靠,得到了活塞与连杆轴线不重合导致的扰动与气缸壁间侧压力和力矩分析曲线,零部件间冲击和扰动产生的动力学响应,为摆盘机构减震降噪的优化设计提供了重要参数。表明了ADAMS对复杂机构进行仿真分析的可行性,对相关研究具有借鉴意义。     

钻柱与井壁碰撞的拉格朗日算法动力学仿真

在影响钻柱横向振动的诸多因素中，钻柱与井壁的碰撞起着首要的作用。根据连续介质力学和非线性有限元理论，给出钻柱碰撞井壁过程中钻柱的控制方程，并建立相应的有限元列式。采用显式时间积分方法求解基于拉格朗日算法的碰撞动力学方程。数值计算的结果较真实反映钻柱碰撞井壁的动态过程，并与前人的试验结果吻合良好。研究结果表明，在文中的算例情况下，钻柱与井壁碰撞所造的最大第一主应力达到308MPa，其结果远大于人们的估计；碰撞是造成钻柱先期失效的首要原因。该分析方法有效，可用于对钻柱动力学进行进一步的研究。采用显式非线性有限元技术可以对钻柱与井壁碰过程进行数值仿真分析，钻柱与井壁碰撞的整个时间历程得以全面细致地模拟再现。     

用于坦克炮控系统性能测试的新型施力系统设计

对坦克炮控制系统在主战坦克、步兵战车以及装甲突击车等武器中的地位和作用进行了介绍,叙述了设计新型施力系统的实际意义及系统技术指标,讨论了施力装置的选择及基于电动缸的施力系统设计。利用有限元分析软件对系统的静态变形和动态频响进行计算,得出本系统满足设计指标要求的结论。根据施力系统技术指标的要求,考虑到坦克炮控系统性能试验测试的实际需求,计算了电动缸和驱动电动机的主要性能参数,确定了两者的具体型号。     

关节机械手的刚柔耦合分析

针对关节机械手工作时手爪的受力情况进行研究,结合多柔体系统动力学方法,建立了基于刚柔耦合的关节机械手的虚拟样机,进行关节机械手的动态特性仿真与评价。导出手爪的受力曲线,通过对曲线的分析,验证仿真结果的正确性。最后将手爪柔性体的载荷文件导入到ANSYS中进行有限元分析,判断手爪在工作中所受的最大等效应力,并提出对关键部位材料的改进,为工程应用提供了很好的理论依据。     

基于LS-DYNA的电子元件冲压成形仿真研究

针对电子元件结构尺寸较小,采用传统方法设计其成形模具效率低且很难保证质量,基于LS-DYNA接触碰撞算法,建立了工件、凸凹模的冲压成形有限元模型,定义了成形条件。在分析过程中通过创建接触界面来实现凸凹模与工件之间力和运动的传递。分析得到了工件应力应变分布图和成形性能图。采用接触碰撞算法可根据节点的时间-位移图来判断工件成形质量,并通过调整分析输入参数来获得最佳成形条件:凸凹模间隙和冲压速度。将仿真分析结果应用到模具设计和冲压工艺参数的拟订定中,实际生产表明仿真分析数据合理可靠。     

Reduction of the joint clearance effect for a planar flexible mechanism

When the operating speed of mechanical systems is increased, unpredictable dynamic problems are induced due to joint clearances and link elasticity. To solve these problems, quantitative prediction of the effects of joint clearance and link flexibility on the system is needed. This study has two principal objectives. The first is to develop a design method for eliminating the loss of contract at joints with clearance. The method utilizes three dimensionless parameters which govern the dynamic behavior at the instance when contact loss is predicted. These parameters are determined to maintain joint contacts throughout the operating cycle. The links in this mechanism are assumed to be rigid. The second objective of this study is to investigate the influence of the flexibility of the links. Using a finite element method, we found that link flexibility decreases the possibility of contact loss as well as the impact force at joints with clearance.     

Air rudder mechanism dynamics considering two elements: Joint clearance and link flexibility

Both the impact phenomenon in the clearance revolute joint and the link deformation will influence the dynamics of the air rudder transmission mechanism, which could reduce the flight quality of an aircraft. Given the effect of the two elements, a feasible simulation method with two improvements of previous methods is proposed to analyze the dynamic characteristics of the mechanism. In previous studies, the parameters of the contact force model in multi-body dynamics software were generally determined by experience, which may cause uncertainty in the calculation precision of the contact force. Furthermore, it is difficult to solve for the elastic link deformation in the practical mechanism using the available analytical methods due to the complicated section of the link. In this paper, a Continuous contact force (CCF) model was proposed and embedded in the ADAMS by developing a routine of the CCF model. Then, the flexible model was obtained by ANSYS to obtain the elastic link deformation. The experimental results indicate that the proposed simulation method can be effectively applied to predict the dynamic behavior of the mechanism.     

Dynamics analysis of novel parallel manipulator with one central rotational actuator and four translational actuators

A dynamics analysis of a novel parallel manipulator with one central rotational actuator and four translational actuators is conducted. A 3D model of the parallel manipulator is constructed and its characteristics and DoF are analyzed. The kinematics formulae are derived for solving the displacement, velocity and acceleration of the moving links. The dynamics formulae are derived for solving the inertial wrench of the moving links, the dynamic active forces along the active limbs, the dynamic active torque applied on a central active leg, and the dynamic constrained force exerted on the central active leg. A theoretical numerical example is given to solve the kinematics and dynamics solutions, and the theoretical solutions are verified by the simulation mechanism in Matlab. Finally, a reachable workspace of the novel parallel manipulator is constructed using CAD variation geometry.