广义可展开单元非线性动力学分析

首先设计了一种包含柔性铰链、驱动扭簧等非传统构件的广义可展开单元,考虑间隙、摩擦、碰撞阻尼以及柔性铰链非线性,建立了间隙和柔性构件非线性耦合的广义可展开单元非线性动力学模型。通过对其展开过程的角位移、角速度、碰撞频率、碰撞力等动力学特性进行数值分析,得到了铰链间隙和扭簧刚度对展开过程平稳性的影响规律。结果表明:间隙对运动平稳性影响较大,使机构的运动呈现非线性现象,主要体现在从动杆角速度以及碰撞力幅值方面。扭簧的刚度与其初始力矩的匹配是广义可展开单元平稳展开的重要因素,通过合理设计扭簧的刚度可以有效抑制机构展开过程中的非线性现象。     

部件柔性对含间隙多体系统动力特性的影响

构建了含有混合间隙的刚柔耦合多体系统动力学模型,研究了部件柔性对多体系统动力特性的影响。首先,建立了混合间隙碰撞力模型;然后,以曲柄滑块为研究对象,采用自然坐标法和绝对节点坐标法分别建立了刚性构件和柔性构件的动力学模型,通过时域和频域分析了连杆柔性对动力特性的影响。结果表明,柔性构件对间隙碰撞力有一定的缓冲作用,能缓冲碰撞的高频振动,而且柔性部件随着弹性模量的减小对高频响应的缓冲效果更加明显。     

耦合铰间隙和柔性作用的曲柄连杆机构动力学分析

铰间隙和连杆柔性是影响机构动力学性能的主要因素,其决定了机构运行的可靠性.以曲柄连杆机构为对象,采用Lagrange乘子法建立了耦合连杆铰间隙和连杆柔性作用的动力学模型.在此基础上,系统研究了间隙大小、连杆柔性及其耦合作用对机构动力学输出响应的影响.结果表明,同一运转周期内,碰撞主要集中在运动前期靠近曲柄或连杆的两侧;间隙增大,加剧铰接构件间的碰撞,碰撞力和相互嵌入深度的振荡幅值明显增大,会降低轴心轨迹的稳定性;适当的构件柔性处理可以缓和间隙引起的碰撞冲击.     

含间隙多连杆机构刚柔耦合动力学建模与分析

针对间隙和柔性构件对多连杆机构动力学响应的影响，研究了一种适用于多连杆机械式压力机的平面六杆机构。建立了转动副间隙矢量模型，通过Lankarani-Nikravesh法向接触力模型和改进的库伦摩擦力模型建立了转动副间隙处的碰撞力模型。基于绝对节点坐标法建立了柔性梁单元模型，通过拉格朗日乘子法建立了含间隙机构的刚柔耦合动力学方程，并通过Adams虚拟仿真软件验证了动力学模型和理论分析的正确性。研究间隙值和摩擦系数对机构动力学响应的影响，利用相图、Poincare映射图和分岔图对机构的非线性特性进行分析，结果表明，随着间隙值的增大和摩擦系数的减小，机构受到的影响越大，产生的响应峰值越高，同时转动副间隙处的混沌现象有所增强。     

含间隙卫星天线双轴机构动态磨损特性研究

卫星天线双轴驱动机构是天线系统实现精确定位的关键组件,磨损间隙是影响天线指向精度及寿命的主要因素.采用非线性弹簧阻尼模型建立了间隙处的接触碰撞模型,同时采用Coulomb摩擦模型考虑运动副间隙处的摩擦作用,进而建立了含间隙双轴机构的动力学模型,对其进行动力学仿真,提取出接触碰撞时的动力学参数,基于Archard's摩损模型计算运动副间隙的动态磨损量,从而得到间隙运动副的动态磨损特性,为进一步研究非规则时变间隙对卫星天线系统动态性能的影响提供基础.     

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。     

含运动副间隙的舵机用空间4R执行机构动态特性研究

为探究运动副间隙对舵机用空间4R执行机构动态特性的影响,以一种舵机用空间4R执行机构为例,考虑运动副间隙的作用,利用L-N接触力碰撞模型和修正的Coulomb摩擦模型,研究间隙大小对机构运动精度和运动副受力的影响,确定当机构考虑单间隙和双间隙时的最佳间隙量范围.建立空间4R机构的刚柔耦合模型,分析了在空间4R机构中考虑一个或两个间隙、含或不含柔性体时间隙和柔性体对机构动态特性的影响,证明柔性体的存在会明显增强间隙碰撞对机构的影响.该研究成果可为舵机用空间4R机构的设计提供参考依据,有利于执行机构的实际应用.     

基于ADAMS的含间隙柔性酒瓶装箱机构的优化设计与动力学仿真

基于ADAMS仿真软件平台,对酒瓶装箱机构进行了建模仿真,并以抓头加速度最小为目标函数对机构进行了结构优化。基于间隙矢量模型,考虑运动副间隙和杆件柔性的影响对酒瓶装箱机构重建模型,并基于非线性碰撞接触力模型建立了构件接触处的碰撞接触力与位移关系,得到了运动副间隙和杆件柔性对机构运动特性及动力学特性的影响规律。结果表明:当同时考虑运动副间隙和连杆柔性时,柔性杆对轴销和轴套的碰撞有一定的缓冲作用,从一定程度上消减了运动副间隙对目标点运动特性的不利影响。     

含间隙圆柱分度凸轮机构的刚柔耦合动力学分析

为了研究凸轮与滚子之间的间隙以及输入输出轴的柔性对圆柱分度凸轮机构的动态性能影响,提出了一种对含间隙圆柱分度凸轮机构的刚柔耦合动力学分析方法。运用ANSYS软件对柔性输入输出轴进行模态分析,并导入到ADAMS动力学分析软件中,利用ADAMS软件提供的双向碰撞函数,建立了含间隙和柔性轴的圆柱分度凸轮机构刚柔耦合虚拟样机模型,实现了圆柱分度凸轮机构的动力学仿真与分析。结果表明:柔性轴会引起分度转盘的转速波动,间隙的存在和输入轴转速的提高会使分度转盘的瞬时角加速度和滚子与凸轮间的接触力成倍增加,为高速高精度圆柱分度凸轮机构的设计与制造提供了理论依据。     

基于Simcenter3D的舱门刚柔耦合动力学仿真分析

采用NX Simcenter3D软件建立舱门刚柔耦合动力学模型,得到各构件的运动数据及路径,并与实物模型对比调试,以保证该设计方案的可行性及安全性能.解得每一运动副各时刻所传递的力与转矩,确保舱门开启时所用手柄力矩大小及移动轨迹满足舱门使用需求.对舱门结构关键部位建立柔性体,创建动态耦合模型,对薄弱部位进行仿真分析、计算刚度与强度校核,为舱门机构的改进设计提供依据.