卷筒式伸杆机构展开过程仿真实现方法研究

以卷筒式伸杆机构为研究对象,研究了其展开过程的动力学仿真方法。首先,建立卷筒式伸杆机构展开过程的原理样机与理论计算模型,基于样机试验数据与MATLAB数值计算结果,确定机构在不同展开高度下的伸展运动状态。之后,在机构运动状态分析结果的基础上,利用有限元方法与MATLAB-VC进行混合编程方法建立了机构展开过程的参数化动力学仿真模型,并利用OpenGL的双缓存模式实现了仿真结果的可视化。最后,综合模型建立、数据传递、仿真结果可视化等方面建立了卷筒式伸杆机构的动力学仿真平台,有效提高了机构的设计效率与质量。     

基于结构阻尼的机械结合部动力学模型研究

机械结合部的阻尼由连接界面之间的相对滑动产生,为结构阻尼,因此提出了一种基于结构阻尼的结合部动力学模型。该模型通过刚度和结构阻尼对机械结合部进行等效,模拟结合部的动力学特性。为了对模型进行验证,设计了一组试验进行研究。首先利用DASP系统对试验件进行模态试验,得到模态参数和模态振型,然后根据模态试验数据识别机械结合部动力学参数。基于新模型的有限元复特征值分析结果与模态试验分析结果误差较小,表明结合部动力学模型在设置适宜的参数时,能够模拟机械结合部的动力学特性,验证了模型的可行性。     

主轴—刀柄结合面刚度建模方法

为建立高速旋转状态下的主轴—刀柄结合面刚度模型,提出了经典弹性理论和吉村允孝积分法相结合的半解析方法,求解在高速旋转状态下的主轴一刀柄结合面刚度.采用文献[2]的实验数据验证了该方法的有效性.在此基础上建立了在高速旋转状态下的主轴—刀具耦合系统的动力学模型.采用基于Riccati变换的整体传递矩阵法,对主轴—刀具耦合系统的动态特性进行了分析.考察了主轴转速软化结合面刚度因素对系统动态特性的影响.通过对比说明,高速旋转产生的离心力对主轴—刀具耦合系统的动态特性有较大影响;所提的计算模型和方法可以实现高速旋转状态下的主轴刀柄结合面刚度的求解.     

新型着陆器单腿动力学仿真模型碰撞参数修正

建立新型着陆器的单腿动力学仿真模型,着陆器与着陆面的碰撞采用非线性阻尼弹簧模型模拟。出于提高仿真模型计算结果准确性的目的,参照装有单套着陆缓冲机构的着陆器物理样机的冲击试验结果,对非线性阻尼弹簧碰撞模型中的刚度系数、阻尼系数和非线性指数进行修正。为了提高模型修正的计算效率,构造出能准确反映仿真结果相对于试验结果误差值的Kriging代理模型,并应用第二代非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),以最小化Kriging代理模型计算出的误差值作为目标,实现非线性阻尼弹簧碰撞模型的参数修正。将修正后的参数代入仿真模型进行验证,相比于冲击试验结果,新模型计算出的着陆器主体下降距离与投放高度之差误差由修正前的29.4%降低到5.9%,辅助支柱最大缓冲行程误差由修正前的24.7%降低到8.4%。     

带折痕的Loop细分曲面等距面处理算法

Loop细分曲面不同细分层次的网格面可作为不同加工工序的加工模型.现有等距面生成算法因未考虑折痕和边界的特殊情况,当折痕或边界存在时将会生成与预期结果有较大差别的等距面.给出了折痕等尖锐特征处极限等距位置的计算方法,以及根据尖锐特征点极限位置反求初始网格等距位置的Gauss-Jacobi迭代公式,并证明了其迭代收敛性.采用文中算法得到的等距网格面令人满意.     

曲线曲面小波变换的边界连续性保持

现有的小波分解边界连续性保持方法由于将去除的节点全部插回,摒弃了数据压缩特性.为此在曲线小波分解边界处理方面提出2种基于数据压缩的连续性保持方法:一是插入与Cr连续相关的节点,然后调整相应的控制顶点与高分辨曲线的控制顶点保持一致;二是不插入节点,直接调整与Cr连续相关的控制顶点.在曲面方面,提出了曲面分裂法和T曲面法:通过插入重节点把曲面分裂成边界部分和中心部分并对边界部分插入节点,再调整相应的控制顶点与高分辨曲面的重合;构造了T网格,使其边界部分与高分辨曲面一致,中心部分与低分辨曲面一致.最后把T曲面方法推广到周期曲面小波变换边界处理上.实验结果表明,文中方法既保证了小波分解后模型的边界连续,又保留了数据压缩特性.     

基于小波技术的曲面边界光顺及简化算法

与传统造型方法相比,T 样条曲面具有曲面拼接、局部加细、数据简化等特点。基于 T 样条曲 面的非矩形拓扑结构及 B 样条小波的滤波优势,提出了一种曲面边界光顺及简化算法。与传统方法相比,该算 法基于非均匀 B 样条小波分解,对选定的曲面边界进行光顺,并利用 T 样条技术减少冗余控制点。最后,给 出具体实例以验证算法的有效性和实用性。     

含摩擦的汇流传动齿轮非线性动力学分析

针对齿轮系统运行过程中具有非线性动力学特性，为研究齿面摩擦因数对系统动力学的影响，建立了一种考虑齿侧间隙，齿面摩擦力和时变啮合刚度等因素的三齿轮扭转振动模型。分析了布局参数对齿面摩擦力和时变啮合刚度的影响，研究了不同摩擦因数对系统动态响应的影响以及有无摩擦因数对系统混沌运动的影响，通过幅频曲线研究了系统的跳跃滞后现象和齿轮碰撞运动并分析了摩擦因数对它们的影响。结果表明，随着摩擦因数的变化，系统表现出同周期运动并存、不同周期并存和混沌等动力学现象，摩擦能导致混沌运动和跳跃现象提前并加大齿轮之间的碰撞运动。该结果可为汇流传动齿轮系统的非线性动态设计提供准确合理的理论参考。     

曲线曲面小波分解偏差估计

针对曲线曲面小波变换后低分辨模型和原始高分辨模型之间的偏差问题,提出离散偏差模型方法来估计偏差.通过定义偏差曲线,并在此基础上提出离散偏差曲线法来估计高分辨曲线和低分辨曲线之间的偏差:给定弓高误差限,用等误差方法离散偏差曲线,利用离散点估计偏差.同时,将该思想推广到曲面小波分解偏差估计上,定义了偏差曲面,并提出离散偏差曲面法来估计高分辨曲面和低分辨曲面之间的偏差.实验结果表明,文中算法既可以实现分解n次之后的低分辨模型的偏差估计,又可以通过减小离散误差提高估计精度.     

曲率单调Bézier曲线G1插值算法及应用

基于曲率单调的 Bézier 曲线,提出了一种精确而高效的满足 G1 约束的样条曲线插值算法。给定首 尾插值数据点位置及方向角,利用曲率单调 Bézier 曲线的几何设计准则,求解非线性方程组,构造满足 G1 插值条 件的曲率单调 Bézier 曲线。与基于欧拉螺旋线的插值算法相比,本文方法构造简单、插值精确,与现有的 NURBS 方法兼容。基于分段拼接,该算法能够处理给定点列及首尾切线方向的插值问题,具有较强的适应性与通用性。