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MATLAB和ADAMS的六自由度并联运动机床运动学仿真

针对六自由度并联运动机床,论文首先运用MATLAB进行了运动学分析,求出了其运动学逆解模型, 其次在UG软件中建立其三维模型,并将模型导入ADAMS软件中对其进行运动学仿真,得到杆件的运动仿真曲线,通过与MATLAB求解获得的理论曲线相比较,结果是吻合的,从而验证了逆解模型的正确性,为进一步在EMC开放式数控系统的运动模块中建立逆解模型奠定了基础.     

起-停式定宽压力机刚柔耦合模型的动态仿真分析

为研究起-停式定宽压力机柔性体部件对机械运动精度的影响,分别应用Solid Works和ANSYS软件建立定宽压力机的三维刚体系统模型和侧压连杆的柔性体模型,并在动力学仿真软件ADAMS中采用替换法建立刚柔耦合虚拟样机模型,通过仿真分析,得到了锤头的行程、速度和加速度等运动学参数,侧压连杆与滑架和曲柄之间的接触力分布,侧压连杆的应力及变形情况,并对多刚体和刚柔耦合模型的仿真结果进行了对比,结果可知,刚柔耦合模型更能反映机构的真实运动,为其动态性能的评价和优化提供参考。     

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。     

五轴联动机床主运动构件重复碰撞瞬态动力学特性分析

为了提高五轴联动机床的整体性能,提出五轴联动机床主运动构件重复碰撞瞬态动力学特性分析方法,对其主运动构件的动力学特性进行分析。建立五轴联动机床的运动学模型,对其运动学特性展开分析;根据机床的运动学特性,建立柔性杆重复碰撞系统以及碰撞过程的动力学方程;最后在St.VENANT杆波动理论的基础上分析柔性杆在多次碰撞和分离过程中的瞬态动力学特性。实验结果表明：与其他方法对比,所提方法能够准确获得柔性杆的变形、位移和撞击力变化情况,且具有较高的分析精度。     

差动驱动并联机器人设计与运动学分析

基于Stewart并联机器人构型和偏置柔性虎克铰链,利用双螺旋副差动传动的方案设计了一款低成本高精度6-RR-RP-RR构型的6-DOF并联机器人。首先,基于双螺旋副差动传动原理,分别提出了串联和并联两种差动驱动方案,并对柔性虎克铰链进行了设计,确定了最终的整机结构设计方案;其次,对柔性铰链的柔度进行了理论建模,并仿真验证了其柔度和强度设计的合理性;此外,对该并联机器人开展了逆运动学分析,建立了其运动学模型,并采用牛顿-拉普拉森数值迭代方法进行了求解;最后,分别利用多体动力学和Ansys仿真软件验证了整机运动学模型和求解的准确性。     

基于ANSYS Workbench的八连杆压力机刚柔耦合模型动力学分析

为考虑压力机柔性体部件对机械运动的影响,以八连杆压力机的传动机构为研究对象,使用Pro/E软件对八连杆传动机构进行参数化实体建模,分别应用ANSYS Workbench软件中的Rigid Dynamic模块及Transient Structural模块,在对八连杆压力机的传动机构做刚体运动学仿真的基础上,进行该传动机构的刚柔耦合动力学分析,得到压力机传动机构的运动特性曲线和等效应力曲线及分布图。结果显示,主拉杆最大等效应力高于材料许用应力,将下轴孔尺寸优化为69 mm后,最大等效应力大大降低,符合主拉杆强度要求。这种方法实现了在同一软件平台中进行刚体运动学和刚柔耦合动力学仿真分析,通过两者比较可得出,刚柔耦合模型更能反映出机构的真实运动情况。     

基于模态分析的并联机床动态特性的研究

振动问题是影响并联机床加工精度的原因之一,研究并联机床的动态特性,可以为机床减振技术的研究提供理论基础。以三平动非对称冗余驱动(3-2SPS)并联机床为研究对象,建立并联机床的振动学模型,运用达朗贝尔原理与一阶影响系数矩阵建立机构多自由度振动系统的微分运动方程,通过ANSYS Workbench对机床进行模态分析,分析机床的前6阶固有频率与振型,同时利用MATLAB对影响机床振动特性的前3阶固有频率的分布进行仿真分析,研究得出了机床的前6阶固有频率,确定了机床振动过程中相对形变较大的位置以及机床振动中的薄弱环节,研究结果为并联机床减振技术的研究提供了理论依据。     

多轴联动龙门式加工中心整机动力学研究

采用有限元软件SAMCEF Mecano,建立了多轴联动龙门式加工中心整机的柔性体动力学模型,通过隐式算法和基于Newmark改进的HHT迭代算法对其进行了动力学求解,分析了其运动误差、速度的变化规律.通过与刚性体模型误差结果的对比,得出了柔性体的弹性变形对运动误差的影响,同时通过速度仿真曲线和理论曲线比较,验证了该动力学模型的正确性.分析结果表明,系统的运动误差和速度变化规律与加工中心本身的固有振动特性、驱动马达和加工中心的非线性因素密切相关.这为进一步研究加工中心的动态性能提供了重要的理论依据.     

3 PRRS六自由度并联机构奇异位形研究

研究一种应用于虚拟轴并联机床的新型少支链3-PRRS六自由度并联机构,通过建立3-PRRS并联机构的封闭矢量方程,构建运动学模型,求导得到机构的速度输入输出关系。利用MATLAB软件编程得到机构的速度曲线,并采用ADAMS软件对机构进行运动学仿真,仿真结果与理论分析一致,表明理论分析的正确性。利用机构的速度输入输出关系分析了边界奇异并利用变量代换化简推导位形奇异轨迹的解析表达式,并通过计算机仿真给出机构的位形奇异轨迹的三维可视化描述,为该并联机构在虚拟轴并联机床的轨迹规划和控制方面提供了重要的理论指导。     

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。     

6杆并联机床典型位姿下的振动测试分析

并联机床由于其强非线性的特性,且在不同位姿下它的振动特性是不同的。所以在通过试验测得并联机床在典型位姿下的振动信号,并对振动信号进行频域分析得到机床在典型位姿下的功率谱的基础上,应用功率谱分析初步得到机床的振动特性。再利用测试分析软件得到并联机床的在此位姿下的固有频率。最后用有限元分析软件ANSYS Workbench对机床的在典型位姿下进行有限元模态分析,并得到了并联机床在典型位姿下的振动特性。通过对比试验分析与有限元分析并进行灵敏度的分析得到了有限元模型的修改方向。对并联机床的优化提供了数据的支持。     

平面并联机构与电主轴耦合系统动力学分析

平面并联机床的加工精度应该用平面并联机构与电主轴耦合系统的动态性能进行评价。在考虑并联杆件的弹性动力学特性和主轴动力学特性的情况下,建立了平面并联机构与电主轴耦合系统的弹性动力学模型。通过仿真得到了耦合系统的幅频特性曲线,并在此基础上对耦合系统进行了动态性能分析。结果表明,在外界激励作用下,并联杆件系统发生了较明显的变形,并且主轴在频率低于20Hz的激励干扰下振动较为剧烈,偏离预定轨迹的位移较大,达到0.01mm,导致并联机床的加工精度明显降低,大大降低了并联机器人机床的动态性能。     

3-TPT型并联机床静力学及刚度研究

以一种3-TPT并联机床为研究对象,研究该机床在承受静态外力负载时静力学问题及运动平台的刚度问题.首先利用虚功原理建立了并联机床的静力学正解方程,然后推导出该并联机床的柔度矩阵,在此基础上利用Matlab软件对该机床的静力学及刚度进行了研究,仿真出了该三杆并联机床的运动平台静力学特性及其刚度的变化曲线.研究结果表明:驱动杆所承受的最大载荷不超过运动平台负载的2.5倍,且随着运动平台远离Z轴,其Z方向刚度变化较其他方向尤为明显.这一分析为并联机床的结构优化设计和动力学研究提供了理论基础.     

并联机床振动仿真分析

以三平动非对称并联机床(3-2SPS)为研究对象,研究单支链各个机构的振动模型,并推导出整条支链的等效振动模型,建立单支链以及机床整机的多自由度振动系统的微分运动方程,运用MATLAB软件对多自由度无阻尼振动的多阶固有频率进行仿真分析,得到机床在工作空间内前两阶固有频率,为机床后续的优化设计和加工生产提供了参考。     

3-HSS并联机床运动学分析及运动仿真

提出一种新型3-HSS并联平动机床,主要研究了该机床的组成及运动学分析;基于虚拟样机技术,利用Pro/E对并联机床整体机构进行了三维建模,利用ADAMS对其进行了运动轨迹仿真分析,证明了所设计并联机构能够按照预先设定的运动轨迹进行运动,验证了机构设计的合理性和功能实现的正确性.     

3-TPT五自由度并联机床的灵巧性分析

通过对东北大学研发的3-TPT五自由度并联机床机构分析，推导出其运动学方程正解、逆解及雅可比矩阵表达式。通过对运动灵巧性分析及仿真，定量地分析了并联机床在结构设计上可能存在的奇异点问题，提出了解决方法，对提高并联机床操作精度有着十分重要的意义。     

3-UPS并联机床动态特性仿真研究

以3-UPS并联机床为研究对象，应用虚拟样机技术建立了机构参数化仿真模型，给出了并联机床虚拟样机联合仿真设计方案。通过对样机模型动力学分析，确定了影响整机动态性能的关键部件，采用通用有限元软件ANSYS完成这些部件的弹性体建模。通过动态仿真分析给出了弹性并联机构的动态响应、固有频率等动态特性参数，为并联机床整机的优化设计奠定了基础。     

三自由度并联机器人运动学和动力学建模与仿真

为解决三自由度并联机器人运动学正解求解困难和动力学建模复杂等问题,利用一种三闭环矢量法建立并联机器人运动学模型,并且采用三球体交叉点法,对并联机器人的运动学正解问题进行分析;运用虚功原理对并联机器人进行动力学建模,使得求解和建模过程变得简单、详细和直观。在MATLAB中建立模型,并在V-REP软件中进行仿真验证,搭建物理环境,对整机系统进行试验研究,验证了运动学和动力学模型的正确性和实时性     

虚拟轴混联研抛机床含间隙多刚体动力学研究

为了在自由曲面的弹性研抛中,获得稳定的动力学特性和加工效果,开发了一种由“3轴并联 2轴串联”构成的新型五自由度混联虚拟轴研抛机床。本文考虑铰接间隙的影响,运用牛顿二状态运动模型,对虚拟轴混联研抛机床并联机构建立了含间隙多刚体动力学统一方程。分析结果表明,由于间隙铰的存在,使间隙铰处运动副反力呈现大幅度连续波动现象,影响了虚拟轴混联研抛机床的运动稳定性。