基于弹簧阻尼系统的人体外骨骼背架结构研究

在人体外骨背架结构中引入弹簧阻尼系统,使背架结构与外骨骼髋部结构的连接具有更好的减震和缓冲作用。以PPS材料制作的背架结构为研究对象,60 kg为负重载荷,创新性地利用刚柔耦合方式对背架结构弹簧阻尼系统有限元模型进行处理,并进行人体支撑弯曲运动多载荷步分析,获得各工况应力值、变形量及分布图。经分析得,背架结构完全满足静力学各项性能参数要求。     

基于缓冲结构设计的携行式外骨骼研究

为使携行式外骨骼具有更好的减震和缓冲功能,在携行式外骨骼中增设了缓冲结构。将整个携行式外骨骼视为刚性结构与柔性结构的耦合模型,以60 kg为负重载荷,并考虑冲击系数,在ANSYS中利用刚性区域和耦合技术处理携行式外骨骼有限元模型,并进行该外骨骼结构行走姿态的受力分析和整机振动模态分析,获取外骨骼各姿态应力值和整机各阶振型、振动频率。根据分析结果得,外骨骼结构除踝关节结构需加强外,其余部件均满足静力学强度要求,模态分析结果显示该携行式外骨骼有效避免了人体运动过程中共振现象的产生。对外骨骼进行应力测试和行走测试,各测试数据表明外骨骼满足实际使用要求。     

健骑机刚柔耦合动力学仿真分析

为准确描述健骑机在工作过程中的性能,基于刚柔耦合理论,联合运用ADAMS和ANSYS软件,分析健骑机的动力学问题。首先完成健骑机多刚体简化模型的动力学仿真。应用ANSYS计算了健骑机底座的模态和谐响应等动力学特性。在ADAMS中将底座视为柔性体进行健骑机的动力学仿真,并与多刚体动力学仿真结果对比分析。结果表明,与多刚体模型相比,刚柔耦合模型的仿真结果能更准确地反映健骑机实际工作时的动态性能,提高健骑机的结构设计效率。     

双十字轴万向节刚柔耦合动力学研究

基于刚柔耦合多体动力学理论,运用三维设计软件,以有限元软件和多体动力学软件为基础,建立双十字轴万向节的刚柔耦合动力学仿真模型。考虑该模型中间轴空心段的柔性特性,对中间轴空心段进行了模态分析,得到了其模态中性文件。为分析双十字轴万向节输入轴、输出轴与中间轴夹角大小对传动均匀性的影响,分别在3种不同轴间角条件下对模型做动力学仿真分析。研究结果表明,输入轴与中间轴、输出轴与中间轴轴间角的绝对值相差越小,转动的不均匀性越小,与万向节的传动理论一致,该建模及分析方法为十字轴万向节的设计以及改进和优化提供了一种可借鉴的方法。     

大型刚柔耦合车辆动力学系统仿真研究

为缩减柔性体集成规模,满足约束作用精度要求,提出了一种体现柔性体约束运动特征的接口处理技术对策及其相应预载方法。特征约束模态体现了柔性体接口界面的主要静态变形特征．必须全部保留。为此,根据柔性体受力分析将复杂约束划分为主要约束和辅助约束。以最少的约束模态数目实现主要约束,利用弹性约束内力逼近辅助约束。按照具体的约束变形情况,在子结构模态求解之前,合理确定固有模态的截取。由于柔性体预载变形,刚柔耦合系统只能以部件或构件刚性耦合方式进行预载分析。D35钳夹车刚柔耦合仿真表明,上述技术对策的应用不仅得到了与动应力试验相吻合的内力分析结果,而且验证了其柔性体摩擦约束的稳定性。     

基于刚柔耦合模型的卫星成像仪多工况强度分析

阐述了子结构模态综合法的分析步骤和改进Craig-Bampton模态综合法,基于Virtual.Lab Motion的刚柔耦合多体动力学分析流程,建立了将某卫星成像仪主体结构作为柔性体的刚柔耦合动力学模型.对模型施加随机、正弦扫频和冲击三种激励,并分别进行各工况下的强度分析,通过结构等效应力云图判断结构最大应力位置,并...     

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。     

道岔侧板变形装置刚柔耦合动力学仿真分析

考虑电动推杆的推力、车辆通过时的离心力以及各构件间的相互作用,结合基于有限元法的柔性体模态计算,建立了轻轨道岔的侧板变形装置的刚柔耦合动力学模型,采用ADAMS软件对该装置进行多体动力学仿真计算,得出各构件的载荷、位移时间历程以及侧板和凸轮组的应力云图,可为道岔侧板变形装置的结构设计提供理论依据。     

基于刚柔耦合模型的工程车辆转向机构设计研究

应用多体系统动力学方法对SGA3550矿用汽车转向机构进行设计研究。首先,应用有限元软件建立转向横拉杆的柔性体模型,并得到其固有模态和振型;其次,结合ADAMS软件建立车辆的刚柔耦合模型;最后,对比分析多刚体模型和刚柔耦合模型的动力学特征,包括转向过程中的车轮转角、直线行驶时的轮距和车轮反向跳动过程中的车轮摆角。结果表明,刚柔耦合模型更为准确地反映了车辆的动力学特征,为转向机构设计提供了更为准确的依据。     

基于约束刚柔耦合系统的叉车振动研究

针对某型叉车行驶时座椅处振动强烈的性能缺陷开展研究,结合多体动力学方法,充分考虑叉车车架为空间柔性体以及路面对叉车动态性能的影响,建立基于约束刚柔耦合的叉车动力学模型,进行叉车行驶时动态特性仿真与评价.根据相关试验结果验证理论模型与仿真模型的正确性.在此基础上,针对座椅垂直振动对叉车的整车系统提出改进设计的措施:转向桥...     

基于刚柔耦合的自动化动力学仿真分析研究

刚柔耦合是多体系统最常见的力学模型,在其建模分析过程中存在一定的复杂性与重复性。以三连杆机构为例,通过ANSYS和ADAMS实现刚柔耦合全分析过程,并利用ModelCenter的QuickWrap技术对整个分析过程的功能点进行组件封装,最后通过封装好的组件搭建刚柔耦合分析流程,最终实现自动化的刚柔耦合分析,为进一步的DOE及优化分析奠定了基础。     

基于ANSYS与ADAMS的并联机构刚柔耦合体动力学分析

介绍了一种基于ANSYS与ADAMS的刚柔耦合体系统动力学仿真方法,论述了多柔体动力学的理论基础、柔性体模型的定义方法、系统动力学特性的仿真流程。最后通过建立一种三自由度并联机构的刚柔偶合体动力学模型并对其进行仿真、分析,证明了这种方法的有效性。     

基于刚柔耦合的成形磨齿机动态特性分析

成形磨齿机具有高精度、高响应等特点,滚珠丝杠进给驱动机构是机床的重要组成部分,它的动态特性直接影响机床的加工质量和效率。对其关键部位---滚珠丝杠进行柔性化,利用SolidWorks , ANSYS , ADAMS建立机床进给驱动系统刚柔耦合多体动力学模型,得到机床的动态特性曲线。通过理论分析与仿真结果对比以及多刚性体模型和刚柔耦合模型仿真结果对比,验证建模方法的可行性,为提高仿真结果的正确性提供研究方法。     

刚柔耦合的涡旋压缩机转子系统的动力学分析

以涡旋压缩机转子系统为研究对象,采用Bushing连接模拟轴承,运用Ansys Workbench软件建立了考虑轴承刚度、小轴和动涡旋盘柔性的涡旋压缩机转子系统的刚柔耦合模型,进行了刚柔耦合动力学分析,得到了实际工况和理想工况时运动副反力,以及实际工况时小轴和动涡旋盘的应力、应变情况。仿真结果表明:实际工况时滚针轴承不承担动涡旋盘的倾覆力矩,倾覆力矩由3对7001轴承来承担,并造成轴向气体力分配不均匀,使2号7001轴承受力过大;小轴、动涡旋盘的强度和刚度符合设计要求。研究结果为涡旋压缩机结构设计和优化提供了理论指导。     

机器人手臂的刚柔耦合建模及摆动模态对比

以机器人柔性手臂为对象,基于Jourdain变分建立了刚柔耦合动力学模型;通过假设模态法将物理坐标变换成模态坐标,对动力学方程进行解耦。参考人体参数,利用ADAMS建立了虚拟样机模型,设计了形函数矩阵。在MATLAB中编写了方程求解算法。对比了ADAMS和MATLAB对柔性手臂转角的仿真。针对碳纤维、铝合金、聚乙烯和聚丙烯4种材质手臂仿真重力作用下的摆动运动,绘出了末端横向变形位移和频谱图;量化分析了变形量和模态。结果表明随着弹性模量与密度的比值增大,手臂固有频率增大,横向变形位移减小;碳纤维材质可近似建模为刚体;碳纤维和铝合金适合做手臂机构;聚丙烯材质刚度和柔顺性较好。     

航空发动机叶片刚柔耦合动力学分析

航空发动机叶片是航空发动机重要零件之一,常常因共振而导致断裂失效。传统航空发动机叶片的振动特性分析普遍基于零次近似耦合动力学模型,该模型忽略了动力刚化项,得到的结果具有一定局限性。为了更加准确地分析高速转动的航空发动机叶片的振动特性,对叶片刚柔耦合动力学问题进行了研究。将叶片简化为柔性薄板,考虑面外变形和面内变形,并计入了面外变形引起的面内变形,即变形耦合项。采用假设模态法描述叶片的变形,运用拉格朗日动力学方程建立了做三维空间大位移运动的柔性叶片一次近似耦合动力学方程。同时采用多体系统动力学软件MSC.ADAMS对旋转叶片的动力学性态进行了研究,并将所得的叶片动力学理论模型结果和ADAMS的结果进行了比较。结果显示一次近似耦合模型理论结果与实际结果相符,而ADAMS和零次近似耦合模型在叶片高转速时仿真结果存在缺陷。基于所得的叶片一次近似耦合模型,对叶片振动频率、“频率转向”和“振型转换”问题进行了分析,验证了所提出的方法的可行性。     

基于机电-刚柔混合的H型双驱进给系统状态相关动态特性分析

动态特性是影响H型双驱进给系统定位精度的关键因素。基于重心驱动原理的H型双驱进给系统在位置状态变化时无法保证双轴驱动力合力通过运动件重心造成系统产生动态误差,从而导致H型双驱进给系统的定位精度提升依然存在困难。从H型双驱进给系统的结构特性分析出发,考虑H型横梁和移动部件位置状态对系统动力学参数的影响,建立了H型双驱进给系统刚柔耦合动力学模型。结合伺服电机控制模型,采用状态空间方法得到H型双驱进给系统的机电-刚柔混合模型。利用模态实验验证所建立的动力学模型的正确性。通过数值仿真分析了系统对阶跃信号、S型信号和斜坡信号的响应特性,得到了H型横梁和移动部件位置状态、进给速度状态和同步控制策略对H型双驱进给系统的动态误差、跟踪误差和同步误差大小的影响规律。所建立的机电-刚柔混合模型能够有效地揭示H型双驱进给系统状态相关参数对系统定位精度的影响,可为H型双驱进给系统同步控制和误差补偿研究奠定理论基础。     

四点调平系统刚柔耦合建模及机液联合仿真

随着调平系统安全性和承载稳定性要求的提高,在提高调平精度的同时,提出了控制各支腿所受载荷不超过一定变化范围的要求。针对四点对称分布的调平系统,分析其数学模型,得出各支腿受力变化的影响因素,通过仿真结果和历史实验数据进行验证。首先利用Motion建立调平系统的三维动力学模型,然后在AMESim中建立液压控制系统模型,最后再对系统进行联合仿真并分析。结果表明,支腿受力大小与对角支腿高度和的差异以及负载偏心程度有关。采用的刚柔耦合模型的机液联合仿真方法,可为类似课题的研究提供借鉴作用。