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。     

三自由度混联机床的机构误差分析与仿真

文章提出了一种新的三自由度混联机床构型,基于Solidworks建立其三维实体模型.利用误差独立作用原理,建立了误差分析数学模型.通过矩阵分析方法结合运动学徽分方程,分析了并联机床静态误差,得到固定平台校链点位里误差、驱动杆长度误差与运动平台位里误差的映射关系,并对机构误差在工作空间内的分布规律进行了仿真,为混联机床的误差补偿提供了理论基础.     

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。     

伺服压力机双动肘杆机构的设计与研究

针对伺服机械压力机双动肘杆机构双自由度的特点,采用逆推设计原理对双动肘杆机构的主肘杆系统进行解耦,以滑块下死点作为起点进行设计分析,利用矢量方程解析法与动态静力学方法建立机构运动学与动力学的数学计算模型;采用MATLAB软件优化工具箱对主肘杆系统的运动学与动力学的多目标函数进行优化,得到了满足公称压力行程滑块速度波动小以及所需机构驱动扭矩小的一组参数;采用ADAMS软件对已有的等长肘杆机构、三角肘杆机构以及双动肘杆机构进行建模仿真,并对滑块的运动状态以及曲柄所需扭矩情况进行对比分析,得出双动肘杆机构符合伺服压力机设计要求。     

伺服电机驱动的高速数控转塔冲床主传动系统的研究

针对传统数控冲床缺乏柔性的弱点,对伺服电机驱动的高速数控转塔冲床主传动机构(曲柄肘杆)进行运动学和动力学分析,得出主传动系统的模型.以工程应用中的驱动系统为例,借助MATLAB7.0对主传动系统模型进行了空载恒速仿真和负载恒速仿真实验,仿真结果证明了主传动系统模型的准确性.     

多轴机床几何误差建模与补偿技术的研究

基于多体系统运动学理论,分析了多轴机床的拓扑结构关系及各个运动轴的误差项元素,建立了多轴机床运动空间的几何误差模型。基于Labview开发了误差补偿平台,进行了误差补偿试验。通过对比补偿前后各轴线性定位误差和补偿前后的数控加工代码,验证了所建立的误差模型的正确性,且该补偿方法是可行的。     

基于多体系统运动学的龙门铣床加工精度预测模型

五轴联动数控加工运动复杂,影响零件加工精度的误差因素很多,综合考虑多种误差因素,分析了各级工艺链系统的综合误差,提出了基于多体系统运动学理论建立工艺系统综合误差模型;在零件加工之前对零件的加工精度进行预测;通过切削试加工验证模型的可靠性。切削试加工实验证实了基于多体系统运动学的数学模型对零件加工精度预测的准确性和有效性,为今后进一步的研究及误差补偿提供了依据。     

立式加工中心空间误差验证及补偿

为提高某立式加工中心整机加工精度,借助旋量理论建立完备立式加工中心空间误差模型,在此基础上实现机床空间误差有效补偿.以旋量理论为基础推导并建立机床刀具运动链与工件运动链运动学正解,分析机床21项几何误差原理,在考虑21项几何误差的基础上建立该立式加工中心完备空间误差模型;利用九线法完成各项几何误差辨识;基于旋量运动学正解求解机床运动学逆解后得出运动轴实际运动路径,并通过体对角线实验对比补偿前后的效果.结果表明:所提补偿方法补偿效果显著,验证了机床空间误差模型的准确性,实现了提高机床加工精度的目的.     

基于MOGWO的拟人机械手连杆长度优化北大核心

针对拟人机械手在给定约束下提升运动性能的需求,根据可操作性和端部刚度性能指标对拟人机械手的连杆长度进行优化。首先,通过分析人体手臂的运动机理得到了手臂关节的运动范围。然后利用螺旋理论建立机械手的运动学模型,并基于运动学模型得到可操作性和端部刚度性能指标。考虑到提升可操作性与提高端部刚度性能之间的矛盾,建立了相应的多目标优化模型对连杆长度进行优化。基于MOGWO(multi-object grey wolf optimization)算法求解多目标优化模型实现了拟人机械手的连杆长度优化。     

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。     

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.     

6UPS并联机构杆长误差标定及其对动平台运动的影响分析

分析了不同误差对并联机构的影响,尤其是杆长误差对动平台姿态误差的影响.建立了采用并联机构运动学反解模型的矢量法误差求解模型;针对6UPS并联刀具机构的结构特点,使用支链分析方法,对由杆长误差引起的动平台误差变化趋势及变化的敏感性方向进行了分析.使用激光干涉仪完成了误差测量实验,使用多组姿态数据的不同组合进行误差计算,获得了优化的杆长误差数据.完成了杆长误差对动平台误差变化影响的数值分析与矢量合成两种方法的验证.     

混合输入五杆机构的轨迹跟踪研究

混合输入五杆机构系统是一种新型的可控机构,采用恒速电机和伺服电机作为驱动元,两种类型的运动通过一个五杆机构复合后,可得到柔性输出运动.本文对混合输入五杆机构进行了逆运动学分析和动力学建模.为了实现对连续时变轨迹的跟踪任务,该系统采用计算力矩控制算法对伺服电机的运动进行控制.对混合输入五杆机构实现直线轨迹进行了仿真研究,结果表明了逆运动分析和控制算法的有效性,得到了比较好的轨迹跟踪效果.     

一种轻型仿人机械臂关节并联机构设计

基于人体上肢手臂结构特点与运动特性，提出一种轻型仿人绳驱动协作机械臂结构，完成了3-RRRR-（UPU）腕关节并联机构设计；弓形连杆铰链中心连线两两对角相交，交点随动平台相对静平台作球面纯滚动，形成椭圆运动轨迹。构建虚拟圆逼近椭圆误差模型，采集不同尺寸下并联机构运动误差数据进行插值优化处理，得出插值优化模型；在动、静平台分别建立动、静坐标系，构建并联机构运动学简图，完成正运动学分析。通过正运动学分析结果推演出绳索长度与并联机构末端动平台位姿关系，并通过逆运动学分析验证机构正运动学分析。     

五轴联动车铣复合加工中心误差补偿技术的研究

针对五轴联动车铣复合加工中心制造、装配和运动过程产生的几何误差问题,文章以多体系统运动学理论为基础,根据车铣中心的复杂结构特点,分别建立了车铣中心的铣削模式和车削模式下的运动误差模型,并给出了精密数控指令的求解方法和进行了误差补偿仿真试验。实验结果表明:采用多体系统运动学理论建立车铣复合加工中心的几何运动误差模型是正确性;迭代法求解的精密数控指令准确、快捷;软件误差补偿投入少、效果明显。     

对称型混合双公比车床主传动系统设计与仿真

为提高机床的设计水平,基于虚拟样机技术对其主传动系统进行设计与仿真至关重要.绘制了对称型混合双公比车床主传动系统图,基于NX自项向下方法构建总装配主模型,在此基础上建立主传动系统各个主要零、部件的三维模型,对机床主传动系统进行运动学仿真;选择一对啮合的直齿圆柱齿轮,将其导入ADAMS中,建立齿轮啮合的虚拟样机模型,基于多体动力学的接触碰撞算法,实现齿轮啮合的动力学仿真,得到转速、轮齿啮合力等参数特性曲线.分析仿真结果,与理论计算相吻合,验证了模型建立的正确性.     

某型兵器发射塔架摆杆系统机液耦合动力学仿真研究

以某型兵器发射塔架摆杆系统为研究对象,采用基于软件接口的协同仿真策略,拟定了动力学协同仿真方案。利用MSC.ADAMS和Easy5仿真软件建立了塔架摆杆系统的机液耦合仿真模型。通过仿真,得到塔架摆杆系统的受力及运动情况,并与试验数据进行对比,验证了该联合建模方法的有效性和实用性,并提出了解决塔架摆杆系统工作时速度波动问题的方法。     

基于Gauss指数摩擦模型的3-RPS并联机构动力学建模

为定量分析关节摩擦对机构驱动力的影响,以一种新型3-RPS并联机构为研究对象,对其动力学模型进行了研究。首先,基于运动学分析得到机构的雅可比矩阵。其次,基于达朗贝尔原理对各运动副的关节约束力进行求解。最后,在忽略摩擦时,基于拉格朗日方程法建立机构的理想动力学模型。在考虑摩擦时,基于Gauss指数模型对摩擦所做负功进行定量描述,通过修正拉格朗日算子,建立含全部关节摩擦的动力学模型。结合数值算例,对忽略关节摩擦和考虑关节摩擦的动力学模型进行仿真对比。结果表明,模型误差均小于3. 5%,移动副1、2和3的驱动力相对误差分别为11. 7%、16. 3%和18. 5%,验证了模型的正确性和摩擦补偿的必要性。分析结果为基于摩擦模型的驱动力补偿提供了理论依据。     

基于内置传感器的数控机床动态加工误差测量方法

以HJ044双转台型五轴联动数控机床为例,以机床内置传感器信息和多体系统理论为基础,建立了刀具相对工件的运动学模型,提出了一种基于内置传感器信息的动态加工误差测量方法。该方法利用机床编码器或光栅尺等机床内置传感器信息获取机床各轴运动位移,并结合机床运动学模型,测量由机床的动态特性引起的加工误差。并通过实验表明该方法是一种简单有效的数控机床动态加工误差测量方法。     

液压缸驱动下叶片辊轧机传动系统动力学特性北大核心CSCD

为了分析液压缸非线性动力学特性对叶片辊轧机传动系统振动的影响,建立了液压缸与叶片辊轧机传动系统耦合振动模型,考虑载荷作用下齿条基体产生弹性变形,推导出上轧辊二级齿轮-齿条时变啮合刚度,采用Runge-Kutta法求得了系统动力学特性,研究了无杆腔的初始有效长度、齿轮-齿条啮合刚度等参数对辊轧机传动系统的动力学特性的影响。分析表明,无杆腔的初始有效长度的增加,使系统逐步由周期运动进入倍周期运动,最终转为混沌运动;此外,齿轮-齿条啮合刚度引起上轧辊一级齿轮以及上轧辊二级齿轮-齿条的振动位移在初始时刻产生一定的波动,而对下轧辊一级齿轮的运动状态影响较小。