柔性液压冲击系统

液压冲击器对工作对象变化的适应能力称为冲击器柔性。现行液压冲击器以行程反馈原理来工作,由于体积及加工工艺的限制,冲击能只能在2-3挡范围内调节,且调节时需要停机。这样既不能提高工作效率,又不能实时、精确地根据冲击对象的物理性质(硬度、块度)来调节冲击参数,其柔性品质很低。研究具有自适应能力和柔性冲击能力的液压冲击器是冲击机械研究中的一个前沿性问题。基于压力反馈的氮爆式冲击器,利用活塞的冲击反弹特性实现对冲击对象性质的判断,并通过计算机控制由柔性配流系统实现冲击能与冲击频率的独立无级调节,可达到柔性冲击的效果。试验表明,柔性液压冲击系统具有时间、空间和环境等多种柔性品质。     

氮爆式液压冲击器系统性能实验研究

采用电子控制的氮爆式液压冲击器是一种新型的冲击器，它具有柔性配流功能。实验结果表明：冲击能和冲击频率可分别根据氮气腔回程压力和回油锥阀启闭延时来分别调整；系统流量大小影响着冲击能和冲击频率的高、低变化；高压蓄能器充气压力对冲击频率有一定影响。     

柔性联接在控制旋转系统周期冲击运动中的作用

用柔性联接器代替旋转系统各转子之间的刚性联接。通过计算柔性联接系统在周期冲击作用下各转子的扭转响应，讨论分析了柔性联接器的扭转刚度、阻尼和周期冲击作用的作用时间、周期与扭转响应的关系。提出了通过调节柔性联接器的扭转刚度和阻尼对旋转系统周期冲击响应进行有效控制的方法。     

柔性连杆机构冲击载荷动力学数值模拟

现代设计要求柔性连杆机构不仅在质量上要轻型化，而且性能上还要满足承受重载荷的要求。在高速运转的情况下，载荷的冲击而引起柔性连杆机构动力学特性的变化也应该加以研究，以为机构综合提供理论依据。本文对承受具有一定质量载荷冲击的柔性连杆机构动力学控制方程作了修正，使其能够较好地反映冲击载荷的动力学效果，并以此进行数值模拟。模拟结果表明，基频对冲击载荷较为敏感，冲击载荷质量与连杆中点动态响应呈反指数关系，这说明柔性连杆机构对于冲击载荷具有较好的稳定性。     

液动射流式冲击器冲击功测量方法及仪器研制

冲击功、冲击频牢等性能参数的测量对液动射流式冲击器的理论建模、性能评价及结构改造起到了罕关重要的作用。传统测量方法由于种种缺陷不能准确方便地获取冲占器的性能指标，本文提出了种新型测量方法，通过线性霍尔传感器非接触测量冲锤末速度，计算冲击功、冲击频率等关键性能参数。本文还基于虚拟仪器技术研制了冲击器性能参数测量仪器，给出了仪器研制方法及关键设计思想。通过实际测量准确获取了待测参数，充分说明了测量方法和仪器研制的可行性。     

消除柔性系统残留振荡有限冲击控制研究

将时滞滤波器用于具有刚性模态的柔性系统中，可以抑制残留振荡，但容易产生冲击运动。为了降低运动冲击，对控制信号的时间变化率加以限制，设计有限冲击指令，同时将最小最大优化思想引入时滞滤波器的设计中，提出一种新型控制器——有限冲击时滞控制器。计算机仿真和试验结果表明，这一控制器能降低振荡的最大幅值．在一个振荡周期内有效抑制残留振荡;在系统参数变化范围内，控制器的复数零点能有效抵消系统的极点，因此有更强的鲁棒性；与常用的时滞滤波器相比，能抑制控制信号的高频成分，降低未建模动态激励和运动冲击。     

柔性驱动对旋转冲击运动的控制

对旋转机械,用柔性联接驱动代替刚性联接驱动。建立了旋转系统运动与柔性联轴器参数的关系。通过对柔性联轴器扭转响应和旋转系统扭转冲击响应的计算分析,发现旋转系统冲击角加速度随柔性联轴器阻尼的增大而减小,随柔性联轴器扭转刚度的减小而减小。说明在旋转系统其他参数不变的情况下,可通过调整柔性连轴器的扭转刚度和阻尼达到对旋转系统冲击运动的控制。     

液压冲击器镐钎冲击反弹缓冲机构研究

为研制机电一体化智能破碎式液压冲击器，设计一种能够自动识别工作介质物理特性的液压冲击器镐钎冲击反弹缓冲机构。通过建立该机构的非线性数学模型，对缓冲机构进行了计算机仿真研究，系统地研究了镐钎反弹速度对缓冲机构工作性能的影响，从中获得了有关镐钎冲击反弹缓冲机构运动的规律性认识；并建立试验装置对其进行了试验研究，试验结果与仿真结果吻合良好，为实现液压冲击器的智能控制找到有效途径。     

自动机曲柄连杆机构柔性冲击研究

由于自动机曲柄连杆机构的质心在纵向不断运动，在高低过载交替发生的情况下，曲柄和连杆受到交替时变惯性载荷作用，产生动挠度，引起自动机柔性冲击；对柔性冲击的成因、特点进行分析，根据达朗伯原理中对惯性载荷的定义，在有限元分析中作为边界条件引入惯性载荷；在马蒙托夫时变规律火药气体作用条件下，对曲柄连杆机构进行运动仿真分析，得到了曲柄和连杆过载、跃度变化规律；再用有限元法对曲柄连杆进行了惯性载荷作用下动挠度(形变量)分析，结果表明，连杆在过载大于25 000 m/s²时成为振动的主要根源，降低转动副中心距和质心附近质量分布，可以降低动挠度，进而降低柔性冲击。     

气液联合式冲击器工作状态参数的研究

在气液联合式冲击器工作原理的基础上,构建了冲击凿岩过程中冲击器和岩石力学特性的数学模型,并运用MATLAB和AMESim软件进行了联合仿真,获得了不同氮气室反馈压力、不同工作流量以及不同岩石特性条件下冲击器工作状态参数的曲线。仿真结果表明:对氮气室反馈压力和工作流量进行调节,可实现冲击器输出冲击能的无级调节;通过冲击系统活塞回弹速度的测量,可实现冲击器凿岩状态的辨识。     

闭环柔性多体系统的多点撞击问题

用于结构方法和单向递推组集方法研究闭环的柔性多体系统的多点撞击问题。在撞击过程中,在切割铰中增加撞击铰,导出了以铰坐标和柔性体模态坐标为系统广义坐标的闭环柔性多体系统在撞击阶段的动力学方程。利用相对坐标下约束方程的Ｌａｇｒａｎｇｅ乘子和利用绝对坐标下约束方程的Ｌａ－ｇｒａｎｇｅ乘子相等的关系求出切割铰的约束力,即撞击力。提出了撞击铰的切换方法。计算了卫星太阳电池卫帆板展开锁定时帆板之间多个接触处撞     

考虑摩擦作用的多柔体系统点--面碰撞模型

提出了考虑摩擦作用的多柔性体系统的点－面碰撞模型,基于Ｈｅｒｔｚ接触理论和非线性阻尼项描述法向碰撞接触过程的动力学特性,利用线性届接触刚度考虑碰撞过程中的摩擦作用。针对作大范围回转运动的柔性梁与一固定斜面发生碰撞的情况,在考虑刚柔耦合效应的多柔性系统动力学建模理论的基础上,精细研究了系统斜碰撞过程中的动力学行为。     

基于组合近似模型的可靠性优化方法在行人柔性腿型碰撞中应用研究

当行人与车辆发生碰撞时,车身最前端的部件将直接与行人下肢腿部发生接触,其设计是满足行人下肢保护要求的关键。然而针对传统要求的基于刚性腿型行人保护车辆前结构设计方法,在应对柔性腿型行人保护要求已呈现明显的局限性。为了提高保险杠结构的柔性腿型保护功能,结合试验设计技术、组合近似建模技术、多目标优化算法和可靠性分析方法,以行人腿部的伤害值最低为优化目标,对车辆前端结构参数进行可靠性优化设计并对优化结果进行试验验证。研究结果表明:优化后的车辆前端结构与原设计相比,行人柔性腿型保护功能得到明显提高,为车辆前端结构的设计与开发提供有效的参考。     

作大范围运动柔性梁的一种碰撞动力学求解方法

研究作大范围运动柔性梁的碰撞动力学问题。针对梁碰撞前、碰撞过程、碰撞后三个阶段,分别建立各阶段的动力学方程。基于柔性多体系统刚柔耦合动力学理论,建立梁无碰撞时的刚柔耦合动力学方程。结合冲量动量法和接触约束法提出一种碰撞动力学求解方法,先以冲量动量法实现运动转换得到协调的碰撞初始条件,再以接触约束法求解碰撞过程。导出系统的刚柔耦合碰撞动力学方程,给出了接触、分离判据,实现三个不同阶段的转换与动力学求解。编制仿真软件,对实例进行动力学仿真,得到系统不同阶段的动力学响应。研究表明,所提碰撞求解方法可以较方便地用于计算柔性多体系统的碰撞问题。梁的柔性、大范围运动及碰撞效应相互耦合,碰撞行为对于柔性多体系统碰撞过程和碰撞后的全局动力学性态均产生较大的影响。     

柔性多体系统动力学的递推建模与算法

基于将２种变量的耦合运算降低到最少的数学模型的建立,是解决柔性多体系统动力学数值病态的关键。提出一种柔性多体系动力学的单向递推建模方法。在此基础上提出了一种新的违约校正方法,在数值计算上给予保证,最后,通过对一个闭环柔性多体系统的动力学与控制仿真计算的实现,表明上述方法的可行性。     

考虑变形耦合的受冲击柔性机械臂动力学建模

将刚-柔耦合体动力学的新建模理论应用于受冲击柔性机械臂的研究。将柔性机械臂简化为弹性梁,在梁的纵向变形中考虑了变形耦合量,计及了这种耦合对大范围运动的影响。利用Lagrange方程建立了机械臂的动力学方程。将受碰撞冲击后柔性机械臂的瞬态响应,作为求解动力学方程组的初始条件。针对刚体模型和柔性耦合模型进行了数值仿真计算,表明柔性耦合模型更加符合实际情况,为柔性机械臂的动力学分析与控制提供了依据。     

柔性机械臂接触碰撞问题的研究

分析了柔性机械臂在碰撞前、碰撞阶段以及碰撞后的动力学特性，在子结构离散的柔性多体系统动力学的基础上，导出了描述这三个不同阶段的动力学方程。从运动的连续性获得各阶段的初始条件，通过仿真计算可确定碰撞开始和结束的时刻，并求得撞击力和机械臂抓手位移的时间历程