含三维间隙铰空间可展机构动力学数值分析

全面考虑空间可展机构铰单元中的轴向和径向间隙,从三维间隙铰节点几何构形出发,给出销轴和轴套间在销轴轴向和径向最小距离的解析表达.构造了三维间隙铰节点接触与分离的切换点判别条件,考虑销轴和轴套“分离”和“接触”的2种状态,法向接触力采用非线性弹簧阻尼模型,摩擦力采用Coulomb摩擦模型,分段建立了含三维间隙铰节点可展机构的动力学方程.对含三维间隙铰节点可展桁架的运动过程进行了数值计算,计算结果表明,销轴和轴套间不仅发生桁架平面内的接触碰撞,而且径向间隙导致桁架平面外也产生波动的接触碰撞,瞬时的接触力可达理想铰十几倍.     

基于SIMULINK的含间隙机构动力学仿真研究

为了分析间隙对平面机构的动力学效应,利用MATLAB软件中的动态仿真工具SIMULINK建立了含间隙机构动力学仿真模型,并以含间隙曲柄滑块机构为例,介绍了运用此方法的过程。通过仿真数据,得到以下结果:与理想无间隙机构相比,含间隙机构稳定性较差。在含间隙机构中,当曲柄以100 rad/s转动时,运动副间隙始终大于半径间隙,轴销与轴套始终保持连续接触;当曲柄以低速20 rad/s转动时,系统处于极不稳定的震荡状态,在转至300°左右时,运动副间隙小于半径间隙,脱离接触,发生明显的分离碰撞现象。在含间隙机构中,曲柄以低速20 rad/s转动,当取法向阻尼系数为175 N.s/m时,副元素发生明显的分离碰撞现象;当取法向阻尼系数为220 N.s/m时控制了副元素的分离,副元素一直处于连续接触状态。由仿真结果可知,运动副间隙的存在降低了机构的稳定性,而提高机构的速度或增大法向阻尼系数可降低运动副间隙对机构稳定性的影响。     

含多个间隙铰的舵机传动系统动力学特性研究

为了满足舵机传动系统中铰链小间隙、大力载和大接触区域的特点,建立了一种适用于大面积接触碰撞过程且考虑非线性变刚度系数和轴承轴向尺寸的法向接触力模型.通过在不同间隙尺寸、恢复因数、初始碰撞速度和轴承轴向尺寸等各种工况下的仿真分析,验证模型的适用范围.进一步通过ADAMS软件中用户自定义子程序接口,将该接触力模型通过编译、...     

含间隙铰可展太阳翼末端重复展开精度分析

为提高太阳帆板重复展开定位精度,研制了太阳帆板重复可展机构.可展机构采用绳系内错式传动原理实现二级帆板的同步重复展开功能,采用水平和铅垂两种布置方式适应太阳帆板的不同展开工况.基于工程实际,引入铰链间隙以及帆板柔性两因素,建立可展太阳帆板的动力学模型,并进行仿真及数值分析.分析结果表明:太阳帆板末端位姿精度随铰链间隙的增大而降低,而柔性则直接导致太阳翼展开时产生误差,但二者耦合作用时,能够补偿间隙对帆板重复展开末端位姿精度的影响.利用研制的可展机构样机对太阳翼展开性能、重复展开定位精度进行实验测试,实验结果验证了合理设计铰链关节间隙,利用帆板柔性与铰链间隙的耦合作用可补偿帆板重复展开末端位姿误差;在许可误差范围内,合理地匹配两因素,可使铰链间隙值具有较大的可取范围,对提高机构的定位精度有益.     

凸轮机构的弹性动力学研究

根据凸轮机构弹性动力学研究的一般步骤,介绍了凸轮机构弹性动力学研究中所用的线性,非线性离散数学模型和连接体数学模型,以及用傅立叶变换和振型叠加法解动力方程的方法。同时研究了凸轮机构在变速输入下的动力响应。     

含铰间间隙太阳帆板展开动力学仿真

为了研究铰间间隙在太阳帆板展开过程中的影响,采用非线性等效弹簧阻尼模型建立了间隙处的接触碰撞模型,同时采用Cou lomb摩擦模型考虑铰间间隙处的摩擦作用.并将其嵌入到ADAMS多体系统动力学分析软件中,对一单翼小卫星太阳帆板展开过程进行了数值仿真.研究了间隙撞击力的变化规律,分析了间隙对卫星本体姿态运动及帆板展开过程的影响.仿真结果可以较好地预测铰间间隙对卫星本体姿态运动及太阳帆板展开动力学的影响,对卫星姿态控制系统的设计和地面试验提供了参考和依据.     

行星齿轮机构弹性动力学建模

通过把行星齿轮机构划分成几个相互关联的子系统,应用牛顿第二定律,详细推导了行星齿轮的振动公式,建立了系统的弹性动力学分析模型.纠正了文献中的错误公式,为系统地研究行星齿轮机构的动力学行为和行星齿轮机构的减振奠定了理论基础.     

含间隙铰链并联机构的动力学分析

以3-RRRT并联机构为对象,基于ADAMS仿真软件平台,在考虑库仑摩擦力条件下,利用非线性等效弹簧阻尼的概念建立含间隙铰链的接触动力学模型,在此基础上构建了机构的动力学分析模型.对该模型进行仿真,分析铰链在理想接触和含间隙时并联机构的动力学性能,同时还比较研究了机构一条支链存在铰链间隙和三条支链均存在铰链间隙时的动力学性能.结果表明铰链间隙对并联机构动平台的加速度及机构接触力都有较大影响,在机构设计时需要加以考虑.     

P-CVT并列多相传动机构运动弹性动力学分析

在考虑脉动无级变速器（P-CVT）传动机构弹性和机构之间动力弹性耦合的基础上,提出多相传动机构并联工作的新观点,给出了传动机构工作状态的判断方法．基于精确KED方法,建立并列多相传动机构的运动弹性动力学模型．以典型P-CVT作为算例,对输出速度、脉动率和工作状态等动态特性进行分析．结果表明:过渡时间和脉动率随着输出轴的转动惯量增加而分别增加和减少;出现单相工作、多相工作或零相工作等多种工作状态,并联工作机构数目及历时随传动比增加而分别增加．与传统模型相比,提出的数学模型较精确地反映了P-CVT真实运动规律．     

承插式节点的试验研究

在分析、总结现有节点的基础上,介绍一种没于常规节点的新型承插式了点。这种节点既可用于一般双层网架,网壳结构,更适用于能承担一定弯的单层网壳结构为了解其破坏机理、工作性状及承载能力,进行了一组弹塑性试验研究。     

含球关节间隙的RSSR机构动力学建模与仿真

为研究含球关节间隙对空间连杆机构动态性能的影响,建立含间隙的球关节运动学模型,基于拉格朗日乘子法,建立含球关节间隙的RSSR空间机构动力学模型,仿真分析了关节接触力模型、曲柄输入转速、间隙尺寸等因素对机构的动态性能的影响.仿真结果表明:不同的关节接触力模型,对仿真结果影响较大;球头与球窝的碰撞接触点主要分布在间隙球的两个局部区域;间隙尺寸对机构摇杆输出角加速度波动以及球关节接触力影响最大,间隙尺寸的大小与摇杆角加速度、关节接触力大小的变化呈现非线性正相关的趋势.     

具有弹性关节的柔性杆机械手动力学方程及其数值模拟

以单杆柔性机械手为例，提出建立具有弹性关节的柔性机械手动力学方程的新方法，并将这种方法与刚度矩阵法对指端误差的影响进行比较。此法可推广到具有弹性关节的柔性多杆机械手中。     

可展薄膜的Miura弹性折痕建模与分析

为满足空间任务中对可展薄膜机构的大折展比、高平整度等需求,提出基于Miura弹性折痕的空间薄膜可展机构,并进行建模分析及样机研制。根据折痕分布规律和几何关系建立Miura-ori几何模型,研究薄膜的折痕参数对折展比和折痕总长的影响规律,并进行计算和折痕参数优化。在ABAQUS/Explicit中建立折痕倾角θ=90°及θ<90°的四折痕基本单元的数值仿真模型,分析薄膜关键折痕处的力学行为变化,初步证明二维弹性折痕的可行性;进一步研究经过Miura弹性折痕折叠后三角形薄膜的弹塑性,绘制折痕交点处应力随折叠过程的变化曲线,应力峰值均处于材料弹性范围内;研制空间可展开薄膜机构样机,进行了验证分析。结果表明：机构构型设计方案合理,优化后的折痕参数可以得到大折展比和小折痕总长的薄膜Miura折叠方案,展开后薄膜表面具有较高的平整度,证明了可展薄膜Miura弹性折痕的可行性和优越性。     

星载可展开天线的展开动力学研究

针对星载可展开天线柔性较大的特点,综合考虑天线的分布参数、集中参数及摩擦力等因素对系统动特性的影响。在严格按照运动学合成原理的基础上,采用有限元法与拉格朗日方程建立了可展开天线的运动微分方程。并求得了某星载可展开天线的展开动力响应,讨论了此天线动力分析中的若干关键问题。     

剪式单元直线阵列可展结构的稳定性

为获得剪式可展结构失稳时的临界载荷,开展剪式单元直线阵列可展结构的稳定性研究．首先基于杆件的弹性变形分析,建立了剪式单元的结构失稳极限载荷表达式,然后将其应用于阵列组合而成的可展结构,获得了这种结构的稳定性条件．结果表明:单元个数、杆件柔度和位置角等参数共同影响结构失稳时的临界载荷,随着单元个数增加或杆件柔度增大,结构稳定性逐渐降低;位置角受到单元个数影响,不能单独作为判断结构失稳的依据．最后进行可展结构稳定性仿真分析,并将仿真结果与理论分析结果对比,两者吻合性较好,证实了本文提出方法的正确性．     

考虑球副间隙及磨损的3RSR并联机构动力学建模与特性分析

运动副难以避免地存在间隙, 间隙的存在将引起碰撞与磨损, 而运动副间隙和磨损会影响机构动力学特性. 考虑3RSR(R为转动副, S为球副)并联机构中球副间隙, 基于改进的Flores接触力模型和修正的Coulomb摩擦力模型, 利用牛顿-欧拉法建立机构的动力学模型, 引入标准四元数搭建约束方程, 并采用四阶Runge-Kutta法进行求解, 将仿真与数值求解结果进行分析对比. 基于Archard磨损模型, 求解磨损球窝的几何参数, 利用其对磨损的表面进行几何重构, 并将几何重构参数代入动力学模型, 分析考虑磨损特性的含球副间隙3RSR并联机构的动力学响应. 仿真结果表明, 在冲击力和摩擦力存在的情况下, 球副出现不规则磨损, 长期磨损会增加接触力的波动, 从而降低机构的运动稳定性.