基于机电-刚柔耦合特性的进给系统动态误差影响因素分析

进给系统动态误差是决定数控机床加工精度的关键因素,明确机械系统和控制系统参数以及两者之间耦合作用对进给系统动态误差的影响是当前面临的重要课题。以某五轴联动加工中心的进给系统为研究对象,充分考虑进给系统传动件结合面间刚度和滚珠丝杠柔性特征,搭建了进给传动系统动力学模型,并利用有限元软件进行了验证。利用典型三环PID（proportion integration differentiation,比例积分微分）控制结构搭建了机电-刚柔耦合进给系统动力学模型,通过仿真分析研究了机械系统参数和控制系统参数对进给系统动态误差的影响规律。结果表明,机械系统参数中,滚珠丝杠导程和螺母副轴向刚度对进给系统动态误差的影响显著,支撑轴承轴向刚度的影响不明显;控制系统参数中,位置环比例增益对进给系统动态误差的影响显著,速度环比例增益的影响不明显。研究结果为实现进给系统动态误差的可预知和可控性奠定了理论基础。     

基于刚柔耦合仿真的集装箱车体振动疲劳分析

为了分析结构振动对疲劳寿命的影响程度,提出了一种基于刚柔耦合仿真的振动疲劳分析方法。利用柔性体接口处理技术对策（ITTS）,建立刚柔耦合系统模型,其中,柔性体在动约束作用下能够形成具有相关模态振动特征的弹性振动。应用基于子结构模态综合法（CMS）的动应力恢复方式,进行危险点动应力与模态振动的相关性分析和动应力变化的幅频统计对比,以确定疲劳性质及振动影响程度。结合集装箱平车垂向加速度偏大问题,利用两种柔性车体模型：模态质量和附着质量车体模型,确定了车体在斜楔摩擦粘-滑振动作用下形成了具有2阶垂向弯曲模态振动特征的弹性振动。根据危险点动应力的模态相关性分析和幅频统计对比,集装箱地脚的垂向纵向约束力是造成大幅值循环应力出现的主要原因之一,而结构振动对疲劳寿命的影响程度约为（20-25）%。     

药品包装线开盒机刚柔耦合动力学仿真分析

目的研究柔性杆件从实际工况开始,随着工作转速的提高对开盒机动态性能和开盒角度的影响。方法利用Solid Works建立了开盒机的三维实体模型,通过导入ADAMS建立开盒机的纯刚体模型,利用Ansys对杆件进行柔性化处理,生成模态中性文件,将其导入纯刚体模型中建立开盒机的刚柔耦合模型,并进行动力学仿真分析,仿真结束后将载荷文件导入Ansys进行关键部件的应力分析。结果得到了开盒杆相对吸盒杆的最大转角和关键部件的受力,得出工作转速340 r/min为此开盒机的极限转速,且通过加强杆件的强度可以使开盒机提速运行,但必须进行全面的动态性能研究和优化。结论采用刚柔耦合分析方法可以更真实地仿真开盒机的实际运动状态,尤其是在工作转速较高阶段,且相对于纯刚体模型,可以更全面地分析开盒机的动态性能。     

基于刚柔耦合的HXN3司机室隔振系统多维度频率响应分析

针对HXN3型内燃机车出现的司机室振动较大问题,展开司机室隔振结构隔振性能分析。通过进行HXN3机车司机室振动试验,明确柴油机-发电机组作为振源的激励特性和振动传递特性。建立将司机室视为弹性体的多维度隔振结构动力学模型,计算该多维度(multi-dimension)隔振结构关键位置的频率响应函数。进一步分析HXN3机车司机室隔振结构对于柴油机-发电机组高频激励的隔离效果。     

热冲击下的复合材料壳刚柔耦合动力学研究

研究了在热冲击下任意形状(仅一个方向有曲率)复合材料壳的非线性刚柔耦合动力学响应。根据Mindlin理论,建立了任意形状的复合材料壳的非线性应变-位移关系。借助于数学理论以及几何关系,描述了壳上任意点的变曲率。用虚功原理建立了动力学变分方程,并采用等参单元对壳的连续动力学方程进行离散,建立了中心刚体-复合材料壳的刚-柔耦合动力学方程。用高斯积分计算常值阵,为了提高计算效率,采用广义-α法结合Newton-Raph-son迭代法对动力学方程进行积分。将采用该方法计算得到的频率与ANSYS软件计算得到的作对比,验证了模型的正确性。通过算例分析了在热冲击作用下复合材料壳的线性、非线性的动力学特性,以及曲率、材料特性对动力学响应的影响。     

基于刚柔耦合建模的齿轮箱动力学仿真与实验研究

运用LMS Virtual.Lab建立了齿轮传动系统多刚体模型,通过仿真计算获得了齿轮副的时变啮合刚度,并与运用有限元法仿真计算得到的齿轮副时变啮合刚度进行了对比。考虑齿轮箱体柔性化,通过对刚柔耦合模型进行动力学仿真分析,在获取箱体Craig-Bampton模态的基础上,建立了箱体-轴承-齿轮耦合动力学模型。计算获取了齿轮副动态啮合力、齿轮箱体表面振动响应云图以及关键点的振动加速度、速度和位移,并开展了台架试验和验证分析。结果表明,运用刚柔耦合法仿真得到的齿轮啮合力以及齿轮箱体动态响应,其能量主要集中在齿轮啮合频率及其倍频处,运用刚柔耦合法仿真结果与实验结果在振动加速度以及振动位移方面有良好的一致性,验证了齿轮系统刚柔耦合模型的正确性。     

数控机床电机-斜齿轮齿条耦合进给系统动态特性分析#br#

数控机床进给系统动态误差是影响加工精度的一个重要因素。针对大型镜像铣床斜齿轮齿条进给系统,通过势能法和切片积分法获得时变啮合刚度,同时考虑啮合误差引入的内部激励建立斜齿轮齿条动力学模型。针对矢量控制电机,建立交流同步伺服电机的双闭环控制动力学模型。将电机模型与齿轮齿条动力学串联构成机电耦合系统动力学模型,通过Simulink 仿真和实验研究,分析啮合误差、电机动态特性对于进给系统动态传递误差的影响,明确了齿轮齿条误差是进给系统的主要误差源。研究成果可为高动态精度的进给系统设计提供参考。     

车辆-路面耦合振动系统模型与仿真分析

基于二分之一的四自由度车辆振动模型,把路面简化成Kelvin地基上Euler梁,通过非线性动态轮胎力,建立车路耦合系统的分析模型及其动力平衡方程;通过轮胎和路面的位移协调条件对耦合方程进行解耦,采用模态叠加法和New-mark积分法对耦合方程组进行求解。数值分析表明:轮胎作为参振子系统对路面的影响基本可以忽略不计,考虑轮胎作为参振子系统下车体的最大竖向位移是没有考虑情况下的1.2倍左右。并对车辆运动初速度、加速度、以及路面不平顺对车体振动影响进行了分析。     

数控机床电机-斜齿轮齿条耦合进给系统动态特性分析#br#

数控机床进给系统动态误差是影响加工精度的一个重要因素。针对大型镜像铣床斜齿轮齿条进给系统,通过势能法和切片积分法获得时变啮合刚度,同时考虑啮合误差引入的内部激励建立斜齿轮齿条动力学模型。针对矢量控制电机,建立交流同步伺服电机的双闭环控制动力学模型。将电机模型与齿轮齿条动力学串联构成机电耦合系统动力学模型,通过Simulink 仿真和实验研究,分析啮合误差、电机动态特性对于进给系统动态传递误差的影响,明确了齿轮齿条误差是进给系统的主要误差源。研究成果可为高动态精度的进给系统设计提供参考。     

基于改进的EMD方法提取车辆-轨道垂向耦合系统动态特性

提出利用一种改进的经验模态分解（EMD）方法提取车辆-轨道耦合系统的动力学特性。该方法以改进的极值域均值代替极值点包络线的均值来提高局部均值的求解精度,以边界波形匹配预测法来抑制端点效应。基于车辆－轨道耦合动力学理论,建立客车-弹性支承块无砟轨道垂向耦合动力学模型,计算车辆-轨道耦合系统在波浪形磨损和轨道不平顺组合激励模型下的振动响应。运用改进的EMD方法对系统的振动响应进行经验模态分解,并且对轮轨力、转向架和车体加速度的本征函数进行分析和比较。研究结果表明：改进的EMD方法自适应地将振动响应分解成本征函数,能有效地提取车辆-轨道耦合系统的动力学特性。     

曲柄群驱动机构刚柔耦合的动平衡研究

针对曲柄群驱动机构运转过程存在较大振动和噪音的问题,根据平面连杆机构动平衡理论中质量矩替代法和动量矩替代法推导出曲柄群驱动机构的动平衡条件.利用ADAMS软件建立刚性体六曲柄群驱动机构的动力学模型,并对比分析模型配重前后各曲柄固定转动副处的受载曲线,基于刚性体虚拟样机模型仿真结果得到机构刚柔耦合虚拟样机动平衡模型.该刚柔耦合模型仿真结果说明六曲柄群驱动机构摆动力和摆动力矩均得到了较好的平衡,揭示了只靠施加配重质量的曲柄群驱动机构并不能实现理想的动平衡效果.这种刚柔耦合的动平衡方法为进一步研究曲柄群驱动机构的动力学特性提供了新的思路.     

大变形刚-柔耦合系统仿真和实验研究

通过气浮台和梁系统的刚-柔耦合动力学实验研究完备的几何非线性模型和一次近似模型在大变形情况下的适用性.首先从Green应变与位移的非线性关系式出发,用绝对节点坐标法建立了弹性梁的完备的几何非线性动力学模型,并考虑结构阻尼建立了气浮台和梁系统的刚-柔耦合动力学方程,然后利用非接触式的运动测量仪和应变仪测量特征点的速度、角速度和应变,通过理论和实验结果的数值对比验证了几何非线性动力学模型的正确性,在此基础上进一步分析基于小变形的一次近似模型的适用性.     

基于刚柔耦合的卫星舱壳体平抛式分离仿真与试验研究

针对卫星舱壳体分离过程中柔性效应带来的影响,基于柔性多体动力学方法,建立了复合材料卫星舱壳体平抛式分离的刚柔耦合动力学模型,采用推冲器的推力-位移关系实现了从地面试验到任意工况的推冲器推力等效,对柔性体模型和刚体模型进行了仿真及对比分析.结果 表明:壳片弹性变形以2阶“呼吸运动”模态为主,吸收了约推冲器做功的15％,分...     

基于多体动力学的轮式悬架移动刚-柔并联机械手动力学性能研究

考虑到移动串联机械手不能很好地满足高速、大负载工况下准确作业的要求,提出了轮式悬架柔性移动并联机械手这一新的构型,并对其进行了动力学性能研究.基于多柔性体动力学,在笛卡尔坐标下构建了系统动力学模型,建模方法具有通用性与完备性.在此基础上,分别针对串联、并联、刚性、柔性四类移动机械手的动力学模型进行了数值仿真,并对仿真结果进行了比较、分析,验证了建模方法的正确性并佐证了新构型移动机械手的动力学性能特点,提出了提高柔性并联机械手的工作速度、刚度和工作精度的技术方法,为后续控制算法的构建提供了理论基础.     

基于ADAMS的机械臂刚柔耦合动态特性分析

目的为了考察机械臂在自动包装线上的动态特性,对机械臂进行不同工况和不同参数组合的研究。方法采用UG软件对机械臂进行三维结构建模,利用ADAMS和Ansys软件对机械臂进行刚柔耦合动力学仿真分析,得到不同工况下大臂的受力曲线和规律。结果仿真结果表明,在不同参数组合下,机械臂的大臂最大应力值为241.49 MPa,铰链处的作用力和扭矩变化不大,强度满足使用要求。结论通过ADAMS和Ansys的联合仿真,可有效预测机械臂的运动规律和应力分布。     

自动化生产线用同步带传动升降机的动态特性分析

传统升降机多采用链传动和钢丝绳传动的方式,存在占用空间大、运行平稳性差、噪声大和维修保养量大等问题。以显示器自动化生产线的功能需求为背景,根据其工艺要求,设计了一种采用同步带传动的具有换向移载装置和横向移载功能的多进多出型升降机。在此基础上,基于多体动力学理论构建了升降机刚柔耦合模型,利用ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical systems,机械系统动力学自动分析)软件对升降机的动态特性进行仿真分析,对同步带传动系统和载货台的运行稳定性进行研究。结果表明:所设计的同步带传动机构能够满足显示器自动化生产线多进多出的功能需求,且运行平稳性较好;载货台的位置累积误差小于7 mm,运行速度误差小于1%,可以获得较高的定位精度;导向装置在传动过程中能抵消负载力矩,使传动平稳,保证了配重和载货台在升降过程中的稳定性。研究结果为同步带传动升降机在自动化生产线中的良好应用提供了一定的理论参考依据。