Simulink环境下的一种非对称并联机床运动静力学仿真

对一种新型非对称并联机床的运动静力学进行了仿真分析。简要介绍了该新型并联机床的结构组成,并在三维软件环境中建立了其模拟机构;以Simulink环境提供的SimMechanics工具箱为基础,分别设计了该新型非对称并联机床的运动学和静力学仿真方案,并给出了仿真实例。结果表明Simulink环境下的运动静力学仿真与实际运动状态相吻合,在并联机床分析设计过程中具有重要意义。     

并联机床的奇异性研究

分别以速度矩阵行列式、雅可比矩阵行列式det(J)和可操作度为研究对象研究了并联机床的奇异性,为并联机床结构参数设计提供依据.当以速度矩阵行列式为研究对象时,可将并联机床的机构奇异分为3类;当det(J)或可操作度为零时,可判断并联机床处于奇异形位.以det(J)和可操作度W为研究对象研究新型三杆三自由度并联机床的奇异性,建立了该机床的数学模型,推导出了该机床的雅可比矩阵,运用Matlab软件计算出了该机床雅可比矩阵行列式的绝对值表达式|det(J)|及其可操作度W的表达式,经分析得出其|det(J)|=W>0且|det(J)|=W≠∞,即该机床不存在奇异形位,具有较好的可操作性;在Matlab环境下研究了该机床的平稳性,仿真结果表明该机床运动时的平稳性较好.     

车削仿真干涉校验中两种曲面求交法

为实现在车削仿真中高效地进行干涉校验,提出了隐式方程求交法和参数方程求交法两种车削仿真干涉的校验计算方法,并从精度和效率两方面进行了比较.在隐式方程求交法中,应用Climb法则讨论线性方程组解的存在性以判定刀具后刀面和工件表面是否存在干涉;在参数方程求交法中采用在参数定义域内讨论方程组的解以判定是否存在干涉.仿真结果表明:隐式方程求交法的计算效率较高,但精度受工件廓形复杂程度的影响;参数方程求交法对后刀面为规则曲面的组合曲面时较有效,实时性较好,一般情况下可作为系统仿真的首选算法.     

炸药破碎机开发中的虚拟装配与运动仿真研究

基于CAD/CAE的一体化软件CATIA建立炸药破碎机的零件三维实体模型,对所建零件模型进行虚拟装配,然后对装配模型进行运动仿真分析,在数字化样机中对初始的运动机构进行干涉分析和运动仿真,实现了产品的装配效果模拟功能,验证了设计的可行性和实用性.     

并联机床虚拟设计的理论方法

针对并联机床,从自由度数定理出发,确保了并联机床概念设计的可靠性;运用多体系统运动学理论,推导出并联机床运动学模型及加工空间与结构尺寸关系的模型,进而,通过并联机床相对运动约束方程,推导出并联机床刀具运动与驱动杆系参数的关系方程．这一整套研究思路,对指导并联机床的设计与控制,减小设计的盲目性提供了有力的理论依据．     

气动式钳制器楔形块曲线设计

高速高精直线电机应用于机床上时,滚动直线导轨会缺乏制动功能。针对此问题,将楔形增力技术运用于直线导轨的制动系统中,设计一种新型气动式钳制器。首先分析直线导轨钳制器内部楔形块曲线,按等加速运动规律对楔形块曲线进行设计;然后,通过三维CAD软件Pro/E,对楔形块进行曲线参数化建模,精确建立了钳制器关键运动零部件的三维模型;最后,运用动力学仿真软件ADAMS,对钳制器运动状态进行仿真分析,仿真结果验证了设计的合理性。     

标准麻花钻后刀面干涉的仿真

实际生产中,麻花钻的后刀面在切削过程中可能会干涉已加工表面,进而影响孔的加工质量,降低刀具的使用寿命和生产效率。为了预测是否会发生干涉现象,用软件PRO/E设计了标准麻花钻的三维仿真模型。主切削刃在钻削过程中的运动轨迹是一个螺旋面,根据麻花钻的进给和旋转参数,沿主切削刃绘制螺旋面,即可观察到后刀面是否与已加工表面发生干涉,得到麻花钻在钻削过程中后刀面的干涉模型。在三维仿真模型中输入麻花钻的结构参数,进行仿真验证,结果表明,利用软件通过修改钻头的参数,可以减小甚至消除钻头后刀面的干涉磨损。     

6-UPS可步行并联机床运动学分析

针对并联机器人在设计过程中约束变量多、干涉情况复杂和设计周期长等问题,进行电动六自由度并联机器人结构参数设计与仿真研究.提出基于具体应用的并联移动机器人,设计自动喷涂生产线代替传统人工喷涂方式,其大幅度提升工作效率,推动喷涂机器人的国产化、产业化和市场化,对推进我国喷涂机器人的应用有着重要意义.     

一种新型五轴并串联机床的工作空间分析

针对6自由度Stewart型并联机床工作空间小的问题,提出一种新型5自由度并串联机床,该机床由一个2-TPR/2-TPS空间四自由度并联机构串联一个可转动的部件组成,具有空间三维移动和两维转动5个自由度.介绍了该机床的结构布局特点,用解析法推导了位置反解方程和输出参数间的解耦关系.采用数值分析的方法生成了该机床的工作空间,分析了结构参数的变化对工作空间的影响.分析的结果表明,该机床机床结构简单,其工作空间较Stewart型并联机床工作空间大,能够完成对具有空间复杂曲面的工件的加工.同时也为该机床的进一步设计和研究提供了理论依据.     

基于工作空间包络法的六杆并联机床结构尺寸设计

以6-SPS并联机床为例,对给定工作空间的并联六杆机床结构尺寸设计进行了分析与研究.以简化的球锥体工作空间为例,研究了六杆并联机床固定平台半径、运动平台半径、驱动杆杆长三者之间的关系,得出并联六杆机床结构尺寸设计的一些结论.     

应用虚拟制造技术开发五轴加工中心

为了满足机床的高精度、高刚度、高速度和复杂运动的要求,用三维CAD建立整机数字模型,对在设计阶段采用虚拟现实制造技术开发五轴加工中心新产品进行了研究。在虚拟模型上进行机床运动分析和机械干涉检查,采用有限元方法做动力学仿真分析,温度变化和热变形误差分析,以及加工和装配工艺分析等。在虚拟样机上的研究结果被用来在设计过程中改进机床。     

五轴联动高速主轴铣头的设计与运动仿真

利用现代设计理论与方法,提出了高速数控机床五轴联动铣头的结构方案,实现了A/C两轴的联动功能;采用SolidWorks三维软件对五轴联动铣头进行了三维建模及运动仿真,验证了设计参数的合理性,为五轴联动铣头的结构设计提供了指导.     

一种集成仿真的快速定制设计方法

针对制造业自动化整线或单元的设计和验证的过程,提出了一种集成仿真的自动化生产整线或单元定制设计方法OiS(Optimization integrated Simulation).基于三维仿真软件Demo3D,搭建整线定制化平台,通过迭代式地调整仿真模型的配置与执行引擎的算法结构,实现定制整线或单元仿真模型配置和执行过程的并行优化.该设计方法能够实现生产线的快速定制、缩短设计开发周期、减少设计和验证成本.     

基于SolidWorks掘进巷道支护作业平台仿真设计

为了解决掘进巷道支护作业平台研发和试制周期较长的问题,开展了掘进巷道支护作业平台结构的仿真设计。利用SolidWorks三维建模软件,完成了支护作业平台的三维模型绘制、虚拟装配及干涉检查、运动性能仿真和工程图的生成等四个步骤,可及时、尽早地发现和修改设计中的错误,缩短设计周期,提高了产品的研发质量,使设备的研发得到成功实现。     

基于Visual C++的6R机械手仿真平台的程序设计

为了实现六自由度机械手的运动仿真,采用Visual C++设计了三维运动仿真系统。通过对结构参数和位置参数的设置,可以清楚地显示出6R机械手的结构外形以及尺寸链驱动,并自动演示机械手末端的运动轨迹。实验表明,使用该系统进行机械手仿真能使使用者直观了解机器人在整个运动过程中的情况。     

精密播种机单体的虚拟制造和运动仿真

针对长期以来精密播种机的研制存在生产周期长、成本高,而且当产品制出后,经常会出现部件、零部件之间相互干涉而无法装配等缺点,介绍了应用Pro/E软件进行精密播种机单体虚拟制造和运动仿真的过程。首先对建立的精密播种机单体零件三维模型进行约束和连接装配,形成精密播种机单体整机装配,然后进行运动仿真,展示在虚拟环境下的运动特性。最后对仿真结果进行处理,测试精密播种机单体的运动性能和检测干涉情况,从而对错误进行修改。结果表明:该方法提高了精密播种机设计的准确性和效率,代替了物理样机的制造和试验,大大降低了成本。     

基于Solidworks的超磁致驱动装置设计与建模

介绍了使用SolidWorks进行建模的特点和一般设计过程,并结合超磁致驱动装置的设计运用SolidWorks来进行零件设计、生成装配体、运动仿真及生成二维工程图.在对超磁致驱动装置进行建模的过程中,发现装配中存在的干涉和间隙等问题,进行了及时修改,确保设计更加合理.     

高速双体船的水动力特征研究

发展了基于二维半理论的预报排水型双体船在波浪上的水动力特征及运动性能的数值方法。在定解条件中，自由面条件是三维的，而控制方程和物面条件则是二维的，所以称为二维半理论。采用时域自由面Green函数将定解问题转化为物面上的积分方程，进而求解水动力系数和船舶运动方程。已经对NPL4b双体船型的运动性能作了理论预报，预报结果与试验结果相当接近。对NPL5b双体船型的计算再次表明二维半理论预报结果与试验结果在中流航速吻合很好。通过改变片体间距，考察了双体船的水动力系数及波浪力特征，表明考虑片体间水动力干扰现象对双体船运动预报是必要的。     

直升机整流罩锁紧机构的运动学研究

整流罩是直升机机体的重要组成部分,整流罩的安装质量直接影响飞行安全,其锁紧机构成为整流罩装置的关键部件.文中按照舱门锁工作机理,提出了整流罩锁紧机构的设计方案.叙述了锁紧机构的摆动锁紧原理,建立了整流罩锁紧机构调整螺钉端头的运动轨迹方程,利用工程软件Pro/ENGINEER Wildfire3.0对整流罩锁紧机构进行三维实体零件造型和装配,装配结果表明无干涉现象.建立了锁紧机构的运动学方程,并进行了运动仿真分析,验证了整流罩锁紧机构的可靠性.     

汽车排气管焊接夹具的运动学仿真

针对排气管与焊接夹具之间发生运动干涉导致焊接质量不佳的情况以及夹持机构工作周期选择不合理导致夹持机构寿命降低这两个问题。利用CATIA软件设计了一种四爪型焊接夹具,该装置主要由夹持机构和分度机构两大部分组成。将模型导入到ADAMS仿真软件中进行运动学仿真,得到夹持机构与分度机构位移和角度的仿真结果以及夹持机构中四个夹爪在不同工作周期下运动速度、加速度、位移的数据结果,这些结果为解决焊接夹具的运动干涉问题与合理地选择工作周期提供理论依据,从而节省焊接夹具设计周期和成本,提高了焊接夹具工作的可靠性。