基于ADAMS的大型模锻液压机系统动力学仿真研究

基于协同的思想,利用多种软件建立某大型模锻液压机的动力学模型。首先在Solid Works软件中建立三维模型,通过软件接口导入到ADAMS软件中,建立刚体动力学模型;然后利用Patran/Nastran软件生成柔性体模态中性文件,导入到ADAMS软件中,生成刚柔耦合动力学模型,以研究刚柔耦合对系统动态特性的影响。理论仿真与实验分析结果表明,建立刚柔耦合模型可以更加准确地分析模锻液压机的动力学特性。     

空间刚柔耦合并联机器人动力学建模及仿真

为研究柔性构件对系统运动特性的影响,对空间3-RRRU并联机器人进行了动力学建模及耦合特性的仿真分析。应用矢量闭环法对空间并联机构的逆运动学进行求解,推导出各个构件位置、速度、加速度的变化规律;根据第一类Lagrange方程建立空间全刚性并联机器人的逆动力学模型;运用MATLAB软件对空间并联机构进行仿真,并对动力学数值结果和仿真结果进行对比,以验证模型的正确性。基于ANSYS软件和ADAMS软件,对空间并联机构中的空间梁单元进行柔性替换,通过建立空间刚柔耦合并联机器人模型,分析机构在运动状态下展现出的耦合特性,并与空间全刚性并联机器人进行比较。结果表明:两类模型的末端执行器的运动趋势一致,轨迹误差在0.000 7～0.419 4 mm范围内;梁单元产生的弹性变形对系统运动性能产生了重要影响,因此,建立正确的刚柔耦合动力学模型具有重要的指导意义。     

单自由度柔性机械臂刚柔耦合动力学仿真研究

柔性机械臂在刚性旋转的同时自身存在弹性变形运动,其动力学行为表现为复杂的刚柔耦合现象,对机械臂的控制精度和运动稳定性产生不可忽视的影响.为研究单自由度柔性机械臂的刚柔耦合特性,采用了ANSYS和ADAMS的联合仿真方法.基于柔性体建模理论,在ANSYS中建立单自由度柔性机械臂的有限元模型,将模型导入ADAMS中进行动力学仿真.分析了机械臂末端的振动与转速的关系,研究了某一时刻的动应力及其随时间的变化情况.结果表明,该方法适用于柔性机械臂的刚柔耦合动力学特性研究,对柔性机械臂的设计具有重要意义.     

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。     

复杂载荷下大柔性多臂节机械臂架系统刚柔耦合动力学分析

为更加准确地研究复杂载荷下大柔性、多臂节机械臂架系统的动力学特性,提出基于刚柔耦合特性对臂架系统进行动力学仿真分析的方法。首先,根据臂架系统及部件的实际尺寸建立三维模型,并将臂架系统中弹性变形较大的转台,三、四、五节臂架考虑成柔性体;然后,在ANSYS Work Bench中建立臂架系统的刚柔耦合模型并进行仿真分析;最后,通过分析得到关键柔性体部件铰点的载荷受力曲线与臂架系统中柔性体部件的应力云图。分析结果表明：大柔性、多臂节机械臂架系统在设计中考虑柔性体因素进行刚柔耦合分析与工程实际更加相符,也可以更好地为臂架系统的改进与结构优化奠定基础。     

刚柔耦合运动对起重机吊臂振动固有频率的影响

分析了大型起重机吊臂在变幅过程中存在的刚柔耦合的运动特点对吊臂在标称运动附近振动固有频率的影响,考虑了吊钩和滑轮组质量对吊臂振动固有频率产生的附加效应。基于柔性多体系统动力学理论,采用拉格朗日方程建立了吊臂在标称运动附近的微振动方程,用复模态分析中的状态矢量法对机构振动方程进行了解耦。计算结果表明,在非线性惯性系下,吊臂在标称运动附近的微振动有3对共轭复频率。与采用传统结构动力学方法相比,考虑刚柔耦合运动的因素时,吊臂在三个方向振动的固有频率都有所降低,同时固有频率还受吊臂绕定点转动角速度、吊钩和滑轮组质量的影响,但影响程度较小。     

考虑附加质量的中心刚体-柔性悬臂梁系统的动力特性研究

对考虑附加质量的中心刚体-柔性悬臂梁系统的动力特性进行研究.首先采用Hamilton原理和有限元离散化方法,在计入柔性梁由于横向变形而引起的轴向变形的二阶耦合量的条件下,给出该系统的刚柔耦合动力学方程(即一次近似耦合模型),以及相应的非惯性系下的动力学模型,然后通过数值仿真对系统的动力特性进行研究.仿真结果显示,即使是小的附加质量也会对系统动力特性产生重要影响,附加质量使得梁的响应幅值变大和响应频率降低,且会影响柔性梁和中心刚体的终点位置.附加质量的影响随系统大范围运动的角速度的增大而变大.当系统大范围运动为低速时,传统的混合坐标模型仍然会导致较大误差;当系统大范围运动为高速时,传统的混合坐标模型存在失效的可能.     

基于刚柔耦合的抽油机多体系统动力学分析

介绍了抽油机动力学分析的发展现状,以及刚柔混合系统动力学研究的原理。对抽油机作刚体假设的动力学模型无法系统准确的表达动力学性能。以新型整体弯游梁式抽油机为研究对象,建立刚柔耦合动力学模型,研究了柔性体大范围运动和弹性变形运动之间的耦合机理,通过仿真模拟分析与现场数据采集的对比分析,验证了分析方法的有效性,为抽油机的优化设计提供了基础。结果表明,引入柔性体对系统动力学性能产生显著影响,对提高抽油机的稳定性和使用寿命具有重要意义。     

高速重载码垛机器人刚柔耦合模型建立及动态特性分析方法

针对高速码垛机器人高速、高加速度、大负载的工作特性,提出一种考虑关节柔性的高速重载码垛机器人结构建模及动态特性分析方法。首先,建立刚柔耦合动力学模型,对高速重载码垛机器人的关节柔性进行描述; 其次,基于建立的刚柔耦合动力学模型,对机器人的重要动态特性——振动模态进行分析; 最后,设计力锤瞬态激励实验,对2种方法的有效性进行验证。实验结果表明,该结构建模方法有效地分析了高速重载码垛机器人关节柔性的影响,动态特性分析方法有效地分析了机器人的振动模态。     

基于刚柔耦合的2K-V型减速机传动精度分析

以工业机器人用高精度2K-V20减速机为研究对象,在动力学仿真软件Recur Dyn中利用多柔性体动力学技术建立该减速机的刚柔耦合模型。通过虚拟样机仿真分析了该减速机各部件的运动特性,其结果与理论值基本相符,验证了所建模型的正确性。基于该刚柔耦合模型设计了几组具有不同误差组合的样机模型,通过仿真分析了不同误差因素对整机传动精度的影响,所得结论为2K-V型减速机的设计与制造提供了一定的理论依据。     

回转旋臂式船用起重机的动力学分析与建模

对一种回转式船用起重机系统,采用拉格朗日分析方法建立动力学模型。在固定于船体的非惯性系中,应用拉格朗日方法,计算出吊车系统的相对动能,并将系统的惯性力加入各自由度的广义力中,分析得到旋臂运动与负载摆动的动力学方程。建立的动力学模型不但描述吊车控制量以及旋臂回转、俯仰力矩与吊绳张力对系统状态的影响,而且充分考虑船体本身受海浪作用产生的6自由度运动对吊车系统状态的影响。此外,这种模型结构相对简单,便于对系统进行动力学特性分析与控制器设计。通过仿真试验验证了系统的部分运动学特性。     

基于模态综合法的起重机臂架模态特性分析

为了研究起重机组合臂架的计算模态特性以及变幅时由于几何形态的变化导致模态特性的动态变化,依据空间有限元法,采用Euler-Bernoulli梁单元建立门座起重机组合臂架的有限元模型;采用一种多子结构系统的模态综合法对臂架进行模态分析,研究了变幅时臂架的几何关系,最终得到起重机臂架的模态特性以及变幅时模态特性的动态变化过程。文中所述分析方法对于门座起重机这种特殊的组合臂架结构的结构设计和安全评估有一定借鉴意义。     

门座起重机臂架系统在起升动载激励下的动态特性研究

根据机械振动理论,对门座起重机臂架系统结构在起升动载激励下动力学特性进行研究,建立起重机起升机构的动力学模型,确定了起升机构在起动、制动工况下,钢丝绳系统弹性力的计算公式;运用ADAMS动力学软件,对臂架系统结构在起升过程时的动态响应进行仿真研究,为起升动载系数的选取提供一种新方法和理论依据.     

汽车起重机刚柔耦合振动特性研究

针对某型号汽车起重机,根据多体系统传递矩阵法,建立了包含柔性臂的多刚柔体系统动力学模型,研究了起重机系统的频率响应,分析了起重机在起升过程中的冲击载荷特点,计算了起重机系统的冲击响应。根据弹性形变与应力的关系,推导出了动应力计算公式,求出了柔性吊臂在起升冲击载荷作用下的动应力分布并与试验结果对比。研究了不同衰减系数的电机对吊臂最大动应力的影响。     

Dynamic Loads on a Hydraulic Cylinder Adjusting a Crane Jib

Russian Engineering Research - The dynamic loading of hydraulic cylinders that adjust the boom radius of a crane is numerically modeled, in the following conditions: prolonged load ascent, sharp...     

箱型臂架伸缩过程中的时变动力特性研究

基于HHT（Hilber-Hughes-Taylor）隐式时间积分法,建立了考虑摩擦影响的起重机带载伸缩臂架非线性动力学分析模型,研究了臂架伸缩过程中的非线性时变动力特性。分析了臂架-滑块间摩擦特性、伸缩油缸的弹性刚度及阻尼特性、臂架自身刚度等对带载伸缩臂架振动的影响。针对起重机臂架带载伸缩过程中存在的抖振问题,提出了有效的解决措施。     

The dynamic stability of a crane standing on soil during the rotation of the boom

In this work the influence of flexible soil foundation on the dynamic stability of the boom crane is presented. This analysis was made during the rotation of the boom, such that variable pressure on the soil and other deformations could be taken into account. The rheological deformation of the soil as a function of the changing strain in time has been described by an equation, which is the Duhamel integral. After accepting the discrete model of the considered system dynamic equations of motion were elaborated, which because of their nonlinearity and complexity were solved numerically. Appointed were the dynamic displacements of each of the supports for different rotational speeds of the boom, showing the influence of the rheological deformation of the soil on the behaviour of the whole crane. As well the trajectories of the motion of the weight hoisted were presented for different rotational speeds of the boom, which enabled the analysis of the precision of the positioning of the weight being hoisted (minimization of oscillation).     

船用起重机升沉补偿系统建模与仿真

为了减小船用起重机在海上作业时风浪对吊装的影响,介绍了一种船用起重机的升沉补偿系统,建立了系统的动力学状态空间模型。取船的升沉运动位移作为系统输入量,通过选择不同的状态变量作为反馈量,仿真分析了悬停状态下被动补偿模式和主动-被动补偿模式下载荷位移的变化,最后根据仿真结果比较分析了两种补偿模式下的动态性能,确定了以串级控制方式作为主动-被动补偿模式的控制策略。     

基于FEM的单臂塔式起重机模态及谐响应分析

塔式起重机是建筑施工领域中的重要起重设备,其工作稳定性与施工安全密切相连。为了验证塔式起重机结构的稳定性,通过FEM(有限元法)对某型塔式起重机模型的3种典型工况进行静动态特性分析,主要分析其静强度、模态、谐响应等方面。经过分析,该机静强度满足设计要求,振幅位移最大处主要位于起重臂和平衡臂的端部。通过模态分析可知该机固有频率较低,各阶频率相差不大,且在某些频率下与塔机易发生共振。因此,应加强起重臂和平衡臂端部的强度和刚度,并在塔式起重机工作过程中应避免共振频率,以免发生共振导致安全事故。     

计及二阶效应的大位移柔性梁杆系统动力学分析

结合小变形条件下梁杆单元精确有限元方法和大位移随动坐标法,建立了计及二阶效应的大位移运动柔性梁单元的动力学方程.首先从小变形结构入手,建立考虑二阶效应的柔性梁压弯力学模型,推导出二阶理论条件下平面压弯梁的精确有限元方程,进而获取二阶理论条件下梁单元精确刚度阵.运用大位移随动坐标法建立大位移几何非线性弹性梁杆单元平衡方程,使用柔性多体动力学的相对描述方法推导大位移梁单元在局部坐标系下的动力学方程.通过结点位移、速度和加速度在随动坐标系与整体坐标系间的相互关系得到梁单元在整体坐标系下的包含二阶效应的动力学方程.对某型港口起重机臂架系统的变幅工况进行了计及二阶效应的弹性动力分析.