五坐标数控龙门加工中心动态优化设计

在大型高架桥式、高速、高精度五坐标龙门加工中心的动态设计中,通过动态测试的方法获得导轨结合面的特性参数并将其应用到数字仿真模型中,提高了模型的精度;在加工中心的结构优化设计过程中,提出了灵敏度分析法和基于动刚度的结构优化法,对主要部件的内部筋板结构进行了与传统方法不同的设计,提高了加工中心的动静态特性;针对加工中心在工作过程中不可避免的共振问题,巧妙利用机床的附属设备设计了抑制振动的调谐阻尼器。     

静电微梁器件的降阶模型及其动态Pull-in不稳定性研究

微器件的设计需要利用计算机技术快速准确仿真其动态特性。以器件中结构件的模态振型函数作为基函数,结合Galerkin映射建立静电-结构耦合微梁器件的自由度缩减模型,该降阶模型能考虑初始轴向载荷、大变形几何非线性效应对器件基频及动态特性的影响。在Simulink~中建立单模态模型,并对器件的Pull-in过程进行动态仿真,分析了有阻尼和无阻尼情况下,静电器件动态Pull-in的分叉现象。     

自动变速器平稳结合阀动态特性仿真研究

平稳结合阀在自动变速器换挡过程中可以防止离合器液压缸压力瞬间升高造成的换挡粗暴、摩擦片表面温度上升过快、换挡冲击等一系列不良后果,具有改善换挡品质的重要作用。在分析自动变速器换挡过程中离合器结合理想动态特性曲线的基础上,建立了平稳结合阀的数学模型和AMESim环境下的仿真模型,仿真分析了平稳结合阀的动态工作特性,并通过仿真比较了不同结构参数变化对其充油特性及动态工作特性的影响。仿真分析结果可以为平稳结合阀的设计、改进提供依据,并可用于车辆换档过程的性能匹配和预测。     

基于神经网络的数控机床结合面动态特性参数建模与仿真

采用LM算法建立了固定结合面动态特性参数预测的神经网络模型,在模型中考虑到了影响结合面特性的各个参数,选取结合面特性试验数据对神经网络进行训练,用训练好的网络对结合面特性参数进行仿真.结果表明,用BP神经网络方法建立的结合面动态特性模型能够对结合面动态特性参数进行准确的预测.     

直线电动机进给系统滚动导轨结合面动态特性参数识别优化

机床结合面对整机的动静态特性有着重要的影响,结合面动态特性参数的识别对提高整机性能、缩短研发周期有重要意义。提出基于LMS Test.Lab试验模态分析和ANSYS响应面法的动态特性参数识别优化方法。基于结合面等效刚度和阻尼值在ANSYS软件中建立直线电动机进给系统有限元模型,对系统进行仿真模态分析,并通过LMS Test.Lab系统进行模态试验测试,对比仿真模态参数和试验测试模态参数,并通过试验测试结果修正有限元模型。最终使仿真模态参数值与试验测试结果相差在8%以内,验证了该有限元模型的准确性。     

悬架液压衬套的液固耦合建模及动态特性分析

传统橡胶衬套由于自身属性的限制,不能同时降低低频抖动和隔离高频振动,而液压衬套可以较好地解决这个问题。结合某乘用车悬架系统采用的液压衬套,介绍液压衬套的结构和工作原理,阐述其动态特性参数动刚度和阻尼滞后角的物理意义。在AMESim软件中建立该液压衬套的模型并进行仿真计算,利用MATLAB软件处理仿真结果并进行分析。在MTS831试验台上完成了该液压衬套的动态特性试验,试验结果验证了所建模型的正确性。最后利用该模型研究了液压衬套相关模型参数对液压衬套动态特性的影响。     

基于ADAMS及ANSYS的层码垛设备的设计

切割成型后的陶粒增强加气砌块需要码垛搬运至特殊场地进行养护。结合该物料的自身特殊性,设计了一种层码垛机设备。首先用Solidworks建立了三维模型,确定了结构方案的可行性;然后用ADAMS对其进行了运动仿真和受力分析,为层码垛机选择合适的运动方案;最后借助ANSYS有限元法对层码垛设备整体进行了静动态特性分析,评价了其性能并进行结构改进,提高了其动态特性性能,得到了满意的结果。     

车用液力变矩器混合流道CFD仿真方法

针对车用液力变矩器复杂动态过程中工作相位随时发生转换,不能及时判断相应流场结构的改变,难以对瞬时流场特性进行准确仿真的问题,基于传统变矩器CFD流道模型和导轮空转无叶片模型,建立了液力变矩器混合流道CFD仿真模型。该仿真模型可以自动识别变矩器变矩、偶合和功率反传等工作相位及其相位转换过程,并根据导轮是否空转自动选择相应流道模型。对某变矩器进行了一系列稳态通用特性和动态特性的仿真与试验研究,对比结果表明,液力变矩器混合流道CFD仿真方法对变矩器稳态和动态特性仿真精度较高,有效解决了变矩器复杂动态过程难以快速实时仿真的问题,具有一定的工程实际意义。     

溢流阀动态特性、噪声分析及降噪的研究

溢流阀作为伺服能源的重要控制调节元件,其动态特性、稳定性及工作噪声将影响到整个伺服系统的正常工作。以某型溢流阀为例,基于AMESim仿真软件研究其动静态特性、模态特性以及对稳定性的影响。首先利用AMESim软件对某型溢流阀进行建模,仿真出动态曲线,并与实际试验曲线对比,确保模型的准确性;通过AMESim软件中频域分析工具对其频域特性、模态特性进行分析,找出溢流阀模型各阶固有频率,同时利用试验采集溢流阀工作噪声,并进行频谱分析,结合仿真结果,验证该型溢流阀动态特性、频率特性与噪声的关系。     

基于Simulink的小型折剪两用机床液压系统动态特性的建模与仿真

提出利用Simulink软件包对小型折剪两用机床的液压系统进行动态仿真的方法,建立了系统的数学模型,并利用Simulink构建了该系统的仿真模型,在给定各仿真参数的情况下,对系统中各主要参数的动态特性进行仿真,并讨论了影响液压系统动态特性的主要因素.仿真结果表明,用Simulink对液压系统的动态特性进行仿真是一条行之有效的方法.     

虚拟样机软件与其他CAD/CAE软件在机械系统方案设计中的联合应用

大位移量的柔性体动力学仿真分析一直是虚拟样机技术比较棘手的问题之一.本文发挥虚拟样机软件、三维建模软件以及有限元分析软件的优势,利用Pro/E、ANSYS和ADAMS联合建立刚性体和柔性体相结合的仿真模型,并对其进行动力学仿真分析.文章还给出了观瞄仪自动升降系统传动机构从建模到仿真的实例,为今后仿真模型的柔性化处理提供良好范本.     

A linear viscoelastic relaxation-contact model of a flat fractal surface: a Maxwell-type medium

In this paper a hybrid virtual prototype is developed for analyzing the stress applied on cable shovel components by integrating flexible bodies into rigid multi-body model. The general mechanical system of the cable shovel is modeled as a seven-bar linkage with four degrees of freedom. The relevant theories applied for the dynamic model are described in terms of Lagrangian dynamics equation. The flexible body stress related to the body deformation is obtained by the dynamic equilibrium equation for a structural component based on the finite element method. A P&H 4100A cable shovel is used to validate the hybrid virtual prototype by loading the motions and loads on the model. Von Mises stress distributions of the boom, handle, hoist rope and sheave are visualized during cable shovel operation 3 sec. The results show that a high stress field is around the hoist rope. The maximum stress of 313.31 MPa occurs at node 441. By comparing the simulation results with reliability analysis results, the former is found to match well with the latter. Attention of this study is devoted to the mechanisms of damage of the cable shovel and also the critical high stress areas.     

基于刚柔耦合与联合仿真的AUV发动机动力学研究

结合多刚体动力学和多柔体动力学理论,建立自主式水下航行器发动机中相关柔性体的刚柔耦合运动学、动力学数学模型;在ADAMS中生成虚拟样机,在Matlab／Simulink中建立发动机控制模型,然后基于ADAMS／Control模块与Matlab／Simulink接口得到发动机多刚体联合仿真模型,并利用相关实车数据对其进行了验证;在ANSYS软件中生成柔性体有限元模态中性文件,导入多刚体联合仿真模型,得到刚柔耦舍的联合仿真模型。     

Musculoskeletal upper limb modeling with muscle activation for flexible body simulation

The use of digital human models has been increasing rapidly in various fields from medical to engineering applications. Most of the works on human models involving muscle activation have been concentrated on rigid body simulation so far, because the dynamics of human body motion has been primary concern regardless of the effects on human musculoskeletal body. Recently the need for flexible body simulation including muscle activation has been increasing for engineering applications. In this paper, a musculoskeletal model with muscle activation of an upper limb for the dynamic simulation of FE based flexible body is presented. In order to estimate the in vivo forces of muscles in motion, optimization technique is employed to solve multiple solutions problem. The simulated results were compared with the experimental data, EMG for validation. As a result it was found that muscle activation as part of musculoskeletal model can be employed for a FE based flexible body software.     

变直径倾转旋翼设计研究

变直径倾转旋翼是倾转旋翼的新概念,本研究是国内首次开展的变直径倾转旋翼方面的基础研究。基于改进的叶素-动量理论建立了倾转旋翼机的气动特性分析模型,用于分析旋翼直径变化对其气动特性的影响规律及气动载荷的计算;研究设计了变直径倾转旋翼原理样机,利用虚拟样机技术建立了变直径倾转旋翼多体动力学模型并在此基础上对变直径倾转旋翼的运动学、动力学特性进行了仿真研究,以对原理样机结构设计进行指导和修正以给出合理的模型结构。最后试验的成功验证了结构设计的合理性,为进一步开展变直径倾转旋翼的研究提供了可靠的模型。     

三维大变形梁系统的动力学建模与仿真*

对三维大变形柔性梁系统的动力学建模和仿真进行了研究。采用绝对节点坐标法描述柔性体的大变形和大位移运动,并由此建立三维大变形柔性梁系统的动力学模型。在此动力学模型基础上,编制动力学仿真软件,实现了对三维大变形柔性梁系统的动力学仿真。给出了两个动力学仿真算例。第一个对柔性单摆自由下落进行了动力学仿真,并与现有文献结果相比较,验证了模型的正确性。第二个对空间柔性双摆的自由下落过程进行了动力学仿真,并将模型计算的结果与使用ADAMS软件计算的结果进行比较。研究结果表明,ADAMS在计算大变形物体动力学时具有局限性,而所得的模型能够有效地对三维大变形柔性梁系统的动力学进行仿真解决这类动力学问题。     

Load and dynamic characteristic analysis of wind turbine flexible blades

Aiming at the Megawatt (MW) scale wind turbine, a dynamic analysis and simulation method is presented to research blade loads and dynamic characteristics. To consider blade flexible deformation, the whole blade was divided into a number of units. Each unit was treated as a rigid body, the flexible connection between two adjacent units is considered. A nacelle coordinate system, a rotating shaft coordinate system, and a blade coordinate system were employed to describe the wind turbine blade. In those coordinate systems, blade inertial load calculation model, centrifugal force load calculation model and gravity load calculation model are established. Combining load model with the whole model of wind turbines, the real-time dynamic simulation model of blade loads was established in Simulink circumstance and a numerical simulation was performed. Based on the simulation analysis, some research results were obtained. When the large instantaneous fluctuation of electromagnetic torque of generator happens, rotor speed does not appear to have large fluctuation due to the inertia of the wind rotor, but the blade vibration speed changes obviously. Gravity has a periodic variation in the process of blade rotation and has a large influence on the edgewise moment. The research results provide a helpful reference for the structure design, operation, and control of wind turbines.     

某型号注塑机械手的有限元数值分析

应用有限元数值分析软件ANSYS对所设计的某型号注塑机械手进行数值分析。对该机械手做了模态分析、谐响应分析。针对实际工况,分析机械手的瞬态动力响应,指出该机械手设计的薄弱环节,说明减少动力响应的结构改进途径。结果表明,应用ANSYS可较精确地分析机械手上各节点的位移、应力情况,确定机械手的动力特性,为改进机械手受力状况和结构优化设计提供理论依据。     

欠驱动柔性机器人的动力学建模与耦合特性

运用有限元法,建立具有柔性杆的欠驱动机器人的动力学一般模型。以此模型为基础,分析系统的主动与被动关节的加速度耦合和被动关节与驱动力矩的动力学耦合效应,并针对欠驱动柔性机器人,提出柔性杆弹性变形分别与主动关节、被动关节动力学耦合的新指标。将欠驱动柔性机器人的被动关节加速度耦合和力矩耦合仿真结果与刚性系统相比较,在某个驱动器位置,柔性系统得到较大的耦合值,说明此时柔性系统更加有利于能量的传递,体现了杆件的弹性变形对系统动力学特性的影响。同时,数值仿真还表明这些动力学耦合指标对欠驱动机器人的结构设计、位形设计、驱动装置位置及系统控制都具有重要意义。