6-PSS并联机构的刚-柔耦合动力学建模及仿真

主要对一种新颖的6-PSS并联机构进行刚-柔耦合动力学建模以及仿真分析。并联机构主要包括动平台、静平台、定长杆、滑块和冗余容错驱动装置等。以此机构为研究对象进行运动学分析,得到逆运动学方程。首先利用有限元理论对柔性杆进行离散处理,运用拉格朗日方程和动力学相关理论建立单元的弹性动力学方程及刚性子结构的动力学方程;推导出系统的弹性动力学方程。其次利用ADAMS软件和ANSYS软件建立6-PSS并联机构的刚-柔耦合体模型,对该模型进行仿真分析,与全刚体模型进行比较。仿真结果表明两类模型运动和受力曲线吻合,同时在短时间内,平台位置和受力误差趋于某一波动范围,模型各驱动力与系统负载相比较小;建立的刚-柔耦合体模型正确,机构的驱动性能较好。     

基于虚拟样机技术的并联机床多柔体系统运动学仿真分析

通过对3-TPT并联机床的运动特性进行分析,得出了其运动学方程,由于并联结构的特点,其考虑杆件柔性的多体系统的运动特性难以用方程求解。因此,本文利用有限元分析软件ANSYS,建立了机床柔性杆件的有限元模型,然后利用多体动力学仿真软件ADAMS形成了机床的多体系统模型,对其进行了运动学仿真,得出了运动学仿真曲线,并分别将刚体和柔性体仿真结果进行对比。结果表明柔性多系统的运动较多刚体系统的运动更为平稳,其运动能更真实、准确地反映出并联机器人的实际运动特性。     

基于ADAMS和ANSYS的机械臂刚柔耦合运动学分析

针对机械臂的设计要求,设计了一种由两个铰链四杆机构组成的双自由度机械臂,利用ADAMS建立机械臂的刚性体模型,仿真得到不同时刻的运动参数曲线;利用ANSYS建立指定部件的柔性体模型,得到不同阶数的模态频率和模态振型值;利用ADAMS和ANSYS进行联合仿真后,得到机械臂的刚柔耦合模型,仿真结果表明:柔性体模型在z方向发生了微小位移变化,x、y方向位移波动范围增加了10 mm。利用Altium Designer软件绘制控制电路图并进行了实物制作,实验结果表明该机械臂具有广泛的适用性。     

考虑间隙和构件柔性的3-RRR机构运动精度分析

在考虑运动副间隙和构件柔性的情况下,对3-RRR并联机构的运动精度进行分析。计入能量损耗和摩擦力变化,构建了含间隙转动副的接触力模型,并利用ANSYS关于柔性体转化的方法描述构件的柔性,在ADAMS中建立该机构的虚拟样机模型。并利用该模型对比不同间隙值下动平台中心运动的位移及速度。引入量纲一参数对间隙尺寸、动平台转速和构件柔性的影响进行评估,对3-RRR机构运动精度进行定量分析。结果表明:在3-RRR机构中,间隙值越大,动平台的运动精度越低;相较刚性构件,采用柔化模型时动平台速度误差有所下降;输入转速的增大会使动平台速度误差显著增大。     

冗余驱动并联机构受力特性的控制方法研究

针对冗余驱动并联机构的驱动力优化,提出冗余驱动并联机构的位移协调模型,该模型考虑了各驱动臂的弹性变形和执行机构的位移。研究全位置控制、混合位置/力控制和全力控制3种控制方法在冗余驱动并联机构的力学特性,分析每种控制方法中驱动力/力矩、作动器位移、外载荷和驱动臂刚度之间的相关性,揭示了不同控制方法下输入位移和驱动臂刚度对力分布的影响规律。最后通过冗余驱动并联机构的实验平台,对3种控制方法进行了验证,并探讨了3种控制方法在不同工况下的应用。     

ADAMS宏命令在钢丝绳式冲击钻机虚拟样机建模中的应用

在ADAMS中进行冲击钻机多体动力学仿真,对于刚性物体和小变形的柔性物体有相应的模块处理,可以直接建模,而对于绳索类等大变形物体无法实现直接建模.针对绳索类物体直接建模困难的问题,利用ADAMS的二次开发功能宏命令,采用轴套力连接方法,成功建立冲击钻机钢丝绳与冲击钻具耦合系统模型,并对该模型进行了虚拟样机仿真分析,得到的结果反映了冲击钻具的实际运动规律.     

新型激振台的动力学分析与参数优化

提出了一种新型的激振台并研究其动力学特性,基于Sold Works和ADAMS软件建立激振台的虚拟样机模型。利用ADAMS的柔性体模块建立弹簧的柔性体模型,对激振台进行刚柔耦合动力学分析,并进一步分析了固有频率、振型及频率响应。根据分析结果优化弹簧和柔索的刚度,优化后的仿真结果表明:激振台的稳定性和振动情况都得到了提高。     

新型非对称打磨并联机构运动学分析与仿真

针对并联机床在实现半圆形筒状工件打磨加工的高精度、快响应等需求,提出一种新型的三自由度的非对称并联打磨机构。首先,介绍了该机构的结构特征,并基于螺旋理论等对机构自由度进行分析;其次,应用闭环矢量法建立各构件之间的运动学关系,利用MATLAB软件对其位置、速度进行数值仿真分析;最后,采用Unigraphics NX 10.0和ADAMS软件建立了该机构的虚拟样机模型,并对其运动学进行虚拟样机仿真分析。结果表明:不同支链运动规律不同,但各支链位移和速度均变化平滑、无突变现象,且同等条件下,对比分析可知,数值仿真模型与虚拟样机仿真模型结果一致,从而印证了所建模型的正确性,为后续的动力学研究及控制提供参数参考。     

基于多柔体动力学的混联研抛机床仿真分析

针对本课题组研制的-JDYP51五坐标虚拟轴混联研抛运动机床,通过建立Pro／E和ADAMS仿真模型,并结合虎克铰和单个支杆的有限元分析,列出了空间刚-柔耦合多体系统动力学方程。仿真实验结果表明,由于机床的铰接特点,支杆在运动中弹性变形很小,其柔性对动平台的轨迹影响不大,可以获得比较稳定的动力学特性曲线。     

基于ADAMS的并联机床刚柔耦合系统的协同建模研究

基于协同的思想,文章就一种3-TPT并联机床为例,详细介绍了结合三种软件建立机械系统多体动力学模型的方法。首先在SolidWorks中生成三维模型,通过软件接口导入到ADAMS中,然后在ANSYS中生成柔性体得模态中性文件,再将其引入到ADAMS中,从而得到所需的柔性体生成柔性多体动力学模型,为精确进行动力学仿真和实际物理样机的制造提供了基础。     

基于AMESim与ADAMS联合建模的轧机厚控系统仿真

为了全面研究轧机液压厚控系统动态特性,建立直观真实的虚拟轧机模型,提出基于AMESim和ADAMS联合建模的仿真方法。在ADAMS中构造轧机实体刚柔耦合动力学模型,实现了轧机的负载特性研究;在AMESim中建立液压系统物理模型,实现了液压伺服系统精确建模和分析,两者通过接口实现数据交换,保证了液压系统模拟的准确性和负载系统模拟的真实性。通过联合仿真模型得到了系统实时响应以及出口板厚实时数据,将模型仿真输出数据与实测数据进行比较,证明仿真模型能准确体现系统动态响应,并能体现机械部件在载荷下弹性变形和板厚实时输出情况。     

基于ADAMS和AMESim的挖掘机挖掘运动轨迹控制联合仿真

利用三维建模软件Pro/E建立了挖掘机工作机构模型,将其导入动力学分析软件ADAMS。在ADAMS中添加约束,设置了材料属性、工作载荷等,构建了挖掘机工作机构虚拟样机模型。采用仿真软件AMESim建立了挖掘机工作机构电液控制系统仿真模型。搭建了虚拟样机与电液控制系统的联合仿真模型,对挖掘机在典型挖掘工况下的运动轨迹控制进行了联合仿真,仿真结果表明:挖掘机3个工作液压缸的实际位移能较好地跟踪目标位移,实现了挖掘机运动轨迹的闭环控制,为后续的试验研究提供了理论基础。     

3 SPS+SP并联机构的静刚度分析

少自由度并联机构中存在约束反力,该力会使机构产生变形。以3-SPS+SP并联机构为例,建立了同时含有驱动和约束的全雅可比矩阵。考虑结构模型中约束反力对机构的影响,采用能量等效原理推导了输入驱动力及约束反力与外负载的映射关系,建立了该机构的全刚度模型,得到了机构的动平台线性平移及角度旋转变形量与外负载的关系。定义了该机构的刚度评价指标,分析了主要结构参数与全局刚度评价指标的变化规律,为该机构的结构参数优化奠定了基础。     

基于ADAMS的往复式切割机的柔性动力学分析

研究往复式切割机的传动效果,找到受力性能最好的曲柄、连杆长度关系,可提高收割机质量。参考往复式切割机刚性分析相关文献,联合Solid Works和ADAMS软件,对往复式收割机建模并进行了柔性分析。从仿真结果可知,与刚性机构相比,柔性机构存在启动冲击力,且相同结构的刚、柔机构惯性力也有区别。往复式切割机曲柄为38 mm时,应选择650 mm长度连杆,可使启动冲击力、惯性力及振动最小。     

风电机组行星传动柔性齿圈变形特点分析

以风力发电机行星传动系统为研究对象,为揭示齿圈变形特点,将齿圈离散为多段刚性轮齿段,对每两轮齿段用理论长度为零的双向扭转弹簧及铰链连接。在行星架随动坐标系下,综合考虑支撑刚度、齿轮啮合时变刚度和齿圈柔性,建立了风力发电机行星传动系统刚-柔耦合动力学模型。分析各构件间的相对运动微位移及齿圈的受力情况,运用牛顿力学推出动力学方程;基于所建模型,分别讨论了不同扭簧扭转刚度、负载力矩、支撑点处径向支撑刚度和周向支撑刚度条件,得到了齿圈的变形特点。该结果可为风力发电机行星传动的设计提供参考。     

门式起重机柔性体的建模方法研究

针对在ADAMS软件中门机柔性体的建模问题,对柔性体的建模方法进行了总结,利用有限元软件与虚拟仿真软件建立了门机门架和钢丝绳的柔性体模型。     

基于ADAMS的塔式起重机动力学仿真

主要介绍了ADAMS柔性体基本理论及在ADAMS中调用柔性体的几种方法。着重研究了如何在ADAMS中引入ANSYS模态中性文件,构建机械系统仿真的刚柔耦合动力学模型。以建筑机械产品塔式起重机为例,具体说明ADAMS软件在该实体模型的柔性体运动仿真分析中的实效,并得出了力、力矩等随时间变化的规律。     

基于ADAMS的ZS60600F型冷却输送振动筛动态特性仿真分析

针对消失模铸造用ZS60600F型冷却输送振动筛,运用系统仿真软件ADAMS,建立振动筛虚拟样机模型.通过分析振动筛力学模型,在ADAMS/Vibration模块建立与实际等价的振动分析模型,对虚拟样机进行振动分析,得出振动筛系统动态特性,为振动筛动态设计提供必要的基础数据.     

结晶器振动系统机电液协同仿真技术研究

连铸机铸坯质量的好坏与结晶器振动系统的工作性能关系密切,应用ADAMS建立了结晶器振动系统刚柔耦合机械模型,并在MATLAB中根据机械电气液压的关系,搭建了控制框图,利用软件之间的接口建立了结晶器振动系统协同仿真模型,并对正弦和非正弦信号下的结晶器动态响应进行了分析,该方法可以为冶金机电液设备的设计与优化提供理论指导。根据现场测试的数据,对振动系统刚柔耦合机械模型进行了验证,结果表明所建立的模型是正确的。     

RV减速器传动误差特性分析与实验研究

以高精度RV-80E减速器为研究对象,针对其结构特点,利用ADAMS多体动力学仿真软件建立RV减速器刚柔耦合模型,并验证模型的正确性。采用刚柔耦合模型设计了多组不同误差的仿真样机,并通过仿真分析了不同误差因素对整机传动精度的影响。分析不同的误差组合方式,得出正等距和负移距、负等距和正移距的误差组合可以有效地减小传动误差对整机传动精度的影响。通过实验测试,分析了国内外RV减速器传动精度的差异。分析了RV-80E减速器传动误差和误差频谱,确定了二级传输误差为影响传动精度的主要原因。研究结果为减速器批量化生产提供了参考。