3-PUS并联机构刚柔耦合模型动力学仿真分析

以柔性体理论为基础,使用多体动力学仿真软件A D A M S和有限元分析软件A N SY S建立了3-PU S并联机构的刚柔耦合模型,对3-PU S并联机构的刚柔耦合模型和多刚体模型进行了仿真和分析。结果表明,在仿真运动开始的瞬间,刚柔耦合模型中动平台的速度、位移和铰接处的应力均有一定频率的波动现象,反映了该并联机构实际的动态特性,为并联机构的进一步的设计、优化和校核提供了依据。     

刚柔耦合并联机器人动力学建模及仿真研究

并联机构在运动过程中存在弹性变形和刚柔耦合效应,对机构的运动及其稳定性具有较大影响。针对上述问题,以3自由度刚柔耦合并联机器人为研究对象,基于线性多体系统传递矩阵法(线性MSTMM)建立了刚柔耦合并联机器人多体系统模型和拓扑结构模型,推导了整体系统的空间转换方程和动力学方程;通过Matlab软件建立了机器人SimMechanics仿真模型,并基于PID控制策略对机器人进行了轨迹跟踪的仿真研究。结果表明,机器人末端输出的实际运动轨迹与期望轨迹基本吻合,机器人系统运动相对稳定,验证了该建模方法的正确性和有效性,为进一步对并联机构进行研究提供了一定的理论依据。     

空间刚柔耦合并联机器人动力学建模及仿真

为研究柔性构件对系统运动特性的影响,对空间3-RRRU并联机器人进行了动力学建模及耦合特性的仿真分析。应用矢量闭环法对空间并联机构的逆运动学进行求解,推导出各个构件位置、速度、加速度的变化规律;根据第一类Lagrange方程建立空间全刚性并联机器人的逆动力学模型;运用MATLAB软件对空间并联机构进行仿真,并对动力学数值结果和仿真结果进行对比,以验证模型的正确性。基于ANSYS软件和ADAMS软件,对空间并联机构中的空间梁单元进行柔性替换,通过建立空间刚柔耦合并联机器人模型,分析机构在运动状态下展现出的耦合特性,并与空间全刚性并联机器人进行比较。结果表明:两类模型的末端执行器的运动趋势一致,轨迹误差在0.000 7～0.419 4 mm范围内;梁单元产生的弹性变形对系统运动性能产生了重要影响,因此,建立正确的刚柔耦合动力学模型具有重要的指导意义。     

钳夹车双层并联过约束机构力学解算与均载性分析

为研究钳夹车双层并联过约束起升机构力传递与均载特性,基于Timoshenko梁理论建立了起升机构钳形梁刚度模型,通过联立该双层并联过约束机构弹性变形协调方程与静力平衡方程,对起升机构进行了力学解算,得到了机构分支承载力与机构刚度的映射关系。在此基础上,定义了不均衡载荷系数,分析得到了机构刚度变化及其载运偏载量对起升机构均载性能的影响规律。基于动力学仿真软件RecurDyn建立了双层并联过约束起升机构的刚柔耦合仿真模型,仿真分析结果验证了理论建模分析的正确性。     

空间刚柔耦合并联机构系统的频率特性分析

对空间刚柔耦合并联机构系统的固有频率特性进行分析.建立一种空间有限元梁单元新模型,基于有限元法和Lagrange 方程导出有限元梁单元的运动微分方程.通过分析动平台运动参量与运动支链间的运动关系,得到刚柔耦合并联机构系统的运动学约束条件,并由Newton-Euler方程得到系统动平台的动力学模型.根据系统的运动学约束条件和动平台的动力学模型,经过各个单元运动微分方程的有机组装,导出刚柔耦合并联机构系统的整体动力学方程.在此基础上,通过算例3-RRS刚柔耦合并联机构系统的频率特性分析,总结空间刚柔耦合并联机构系统的固有频率与机构基本参量之间的内在规律.结果显示,刚柔耦合并联机构系统的结构尺寸、支链中杆件的截面参量和材料参量等对系统的固有频率都有显著影响.研究对进一步研究刚柔耦合并联机构的动态特性和机构优化设计具有重要的指导意义.     

平面3-PRR并联机构刚柔耦合动力学研究

在并联机构的动力学研究领域中,传统的多体系统研究主要集中在多刚体领域,对于构件弹性变形对系统产生的影响多进行忽略,这种分析所得结果很难保证机构的运动精度要求。基于多体动力学理论,对可应用于微纳操作领域的3-PRR平面并联机构的刚柔耦合系统进行了研究,分析柔性从动杆对于机构刚体运动的刚柔耦合特性的影响,利用Euler-Bernoulli梁理论,采用假设模态法对机构支链上从动杆的柔性变形进行分析,并利用Lagrange乘子法推导出机构刚柔耦合系统的动力学方程。这种分析方法不但满足机构较高的精度要求,也满足工程中各种问题求解的要求。同时结合实例运用MATLAB仿真计算,直观真实地反映柔性从动杆与刚性构件的动力学特性,验证了所建模型的有效性。     

某汽车鼓式制动器虚拟样机的建模与仿真分析

为研究鼓式制动器的模拟仿真情况,将摩擦片分别视为刚性体和柔性体。基于多体动力学分析软件ADAMS和有限元软件ANSYS,提出鼓式制动器多刚体模型和刚柔耦合模型的建立方法,得到制动性能仿真结果,然后分别与理论制动力矩相对比。结果验证了模型的正确性,且刚柔耦合建模方式更加合理。     

铁路凹底平车凹底架动态响应及其疲劳强度

将有限元分析方法与多体系统动力学理论有机地结合在一起,应用于凹底平车多体系统的动态响应分析、凹底架的弹性振动分析和疲劳强度研究中.在进行轮轨接触、轨道谱以及车辆系统非线性因素等的计算、模拟基础上,基于有限元分析软件ANSYS,采用超单元法建立凹底架弹性体动力学方程.把有限元分析结果引入到SIMPACK动力学软件中,进而建立凹底平车的多刚体系统和刚柔耦合系统动力学模型,进行仿真计算并与试验结果对比分析,研究运行速度和悬挂参数对车辆系统动态响应的影响规律,分析凹底架的动态限界和凹底架的疲劳强度问题.分析得出,刚柔耦合多体系统动力学模型更合理.计算结果表明,重车运行过程中速度不宜过高,并要合理匹配悬挂参数,避免凹底架下平面超限界和过早疲劳破坏.     

基于ADAMS的注塑机合模机构动力学仿真研究

基于多体系统动力学理论和机械系统动力学仿真分析软件ADAMS,建立了注塑机双曲肘合模机构的虚拟样机模型,并应用刚柔耦合动力学模型对合模机构进行了柔体动力学的仿真分析,仿真的结果符合实际情况,表明基于ADAMS进行注塑机双曲肘合模机构动力学仿真分析研究的可行性。     

基于ANSYS与ADAMS的并联机构刚柔耦合体动力学分析

介绍了一种基于ANSYS与ADAMS的刚柔耦合体系统动力学仿真方法,论述了多柔体动力学的理论基础、柔性体模型的定义方法、系统动力学特性的仿真流程。最后通过建立一种三自由度并联机构的刚柔偶合体动力学模型并对其进行仿真、分析,证明了这种方法的有效性。     

3-CPaRR解耦并联机构弹性动力学建模与分析

为研究支链柔性化对并联机构输出运动特性的影响,本文以3-CPaRR并联机构为对象,研究了支链柔性化对并联机构输出运动特性的影响。根据该并联机构的空间位置关系,研究了其运动学规律,证明了该机构的完全解耦特性;基于空间梁单元模型、有限元理论和Lagrange方程,充分考虑各支链的运动协调关系和动力学约束,分别建立了单支链柔性化条件下和三支链均柔性化条件下的3-CPaRR并联机构弹性动力学模型;为验证理论建模的正确性,基于Adams与Ansys软件对该并联机构展开了弹性动力学的联合仿真。最后,将数值计算结果与虚拟样机仿真结果进行了分析比较,结果表明,各支链在柔性化条件下产生的弹性变形对并联机构的输出运动特性产生了重要影响,同时也验证了该并联机构弹性动力学模型的正确性。     

基于刚柔耦合模型的工程车辆转向机构设计研究

应用多体系统动力学方法对SGA3550矿用汽车转向机构进行设计研究.首先,应用有限元软件建立转向横拉杆的柔性体模型,并得到其固有模态和振型;其次,结合ADAMS软件建立车辆的刚柔耦合模型;最后,对比分析多刚体模型和刚柔耦合模型的动力学特征,包括转向过程中的车轮转角、直线行驶时的轮距和车轮反向跳动过程中的车轮摆角.结果表明,刚柔耦合模型更为准确地反映了车辆的动力学特征,为转向机构设计提供了更为准确的依据.     

基于刚柔耦合模型的工程车辆转向机构设计研究

应用多体系统动力学方法对SGA3550矿用汽车转向机构进行设计研究。首先,应用有限元软件建立转向横拉杆的柔性体模型,并得到其固有模态和振型;其次,结合ADAMS软件建立车辆的刚柔耦合模型;最后,对比分析多刚体模型和刚柔耦合模型的动力学特征,包括转向过程中的车轮转角、直线行驶时的轮距和车轮反向跳动过程中的车轮摆角。结果表明,刚柔耦合模型更为准确地反映了车辆的动力学特征,为转向机构设计提供了更为准确的依据。     

3T各向同性并联机构的弹性动力学建模与特性分析

为了提升并联机构的运动精度,研究并总结了3T各向同性并联机构在运动过程中由支链产生的柔性变形对其运动轨迹的影响。首先,根据该并联机构的结构分析了其运动学特性。其次,利用空间梁单元的弹性动力学模型、拉格朗日方程、有限元理论以及各条支链的运动学和动力学的约束,对3条支链都在柔性变形情况下建立其弹性动力学方程,并基于Newmark方法进行求解。最后,联立ANSYS与ADAMS软件对该并联机构进行弹性动力学仿真。通过理论计算值与机构模型仿真值的对比,发现3条支链在柔性变形条件下对3T并联机构的运动特性产生了重要的影响,进一步证明了该并联机构弹性动力学模型的可靠性,为其以后的研究与应用提供了重要的理论基础。     

基于实验的刚柔耦合动力学建模方法研究

将多体动力学的混合坐标法与修正的Craig-Bampton模态综合法描述的弹性体相结合,建立了预修正的刚柔耦合动力学模型,在进行动力学仿真时能够将零件的线弹性变形与刚体运动相耦合.为了进一步提高理论分析模型的精度,选取模态阻尼比作为修正因子,将动力学仿真的运动参数作为对比分析的研究对象,在修正因子的调整过程中使仿真结果逐步逼近实验结果,从而建立更高精度的刚柔耦合动力学模型.最后,曲柄滑块机构的实验与仿真结果表明了这种建模方法的有效性.     

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。     

空间刚柔耦合并联机构的逆动力学建模与控制

为了提高3-RRRU空间刚柔耦合并联机构的轨迹跟踪精度,提出了一种基于瞬态刚体校正法的逆动力学模型求解方法来构建该机构的非线性控制策略。首先,利用自然坐标法和绝对节点坐标法建立该机构的非线性逆动力学模型,它考虑了各支链柔性空间梁单元的剪切效应,并能描述柔性梁的大范围非线性弹性变形。然后,通过分析刚柔耦合动力学模型在求解过程中出现的相容性问题,结合自然坐标法与理想运动学模型,提出了瞬态刚体校正法并求出逆动力学模型的稳定数值因果解。最后,基于该数值解构建并联机构的非线性控制策略,通过仿真与实验验证了该方法的可行性与有效性。仿真与实验结果表明:逆动力学方程组的求解精度为10-6,约束方程的相容误差为10-8;与刚性并联机构的控制方法相比,该方法在圆形轨迹下的最大跟踪误差降低了0.465mm,圆度误差降低了0.416mm。结果表明:该求解方法解决了闭链机构多体动力学方程的违约问题,有效地改善了系统的综合收敛性能,所构建的控制策略提高了并联机构的轨迹跟踪精度。     

单缸柴油机配气机构动力学仿真研究

应用虚拟样机技术和有限元技术对某型柴油机配气机构的动力学特性进行了仿真研究。采用了先建立实体模型和构件的有限元模型、后导入虚拟样机软件构建多体动力学分析模型的思路,建立了配气机构刚柔耦合的多体动力学分析模型,并对气门加速度、凸轮挺柱间作用力等性能指标进行了仿真分析,分析结果也通过气门加速度试验得到验证。与应用广泛的多刚体模型相比,该耦合模型能够更好地反映气门、推杆等零件的刚度、阻尼变化,计算精度更高。同时,该分析结果对于进一步的分析和优化也具有一定的参考价值。     

基于Modelica的并联机器人整机建模与仿真

并联机器人是一类典型的复杂机电系统,往往包含刚柔耦合、机电耦合、电液耦合等因素。采用动力学分析软件实现其多领域耦合仿真通常需借助额外的程序间接口,且用户难以进行功能和模块的扩展,而Modelica多领域统一建模语言便于统一考虑上述耦合因素,容易获得并联机器人的整机真实性能。对于包含特殊多闭链机构的并联机器人,在Modelica建模过程中往往需注意若干细节的特殊处理。文中以Delta机器人为例,基于Modelica语言建立机器人多刚体动力学模型、刚柔耦合动力学模型和机械控制耦合模型,并通过与Recurdyn软件仿真结果进行对比,验证了该建模方法的有效性。本方法亦可用于该类并联机器人的性能分析,为并联机器人的进一步设计优化奠定基础。     

某型号泵车臂架刚柔耦合模型仿真研究

运用多柔性体理论和方法,结合混凝土泵车臂架系统三维模型,在臂架系统刚性模型的基础上,建立了其刚柔耦合模型;应用ADAMS软件分别对混凝土泵车臂架系统的刚性模型和刚柔耦合模型进行动力学仿真研究。并通过结果对比发现,刚柔耦合模型的末端轨迹和油缸受力更接近于实际情况,从而为臂架系统的设计改良提供了新的思路。