基于有限元法的柔顺机构动力学分析

为描述柔顺机构动力学特性,需要建立其动力学模型。基于有限元法,根据Lagrange方程建立柔顺机构的动力学方程。在此基础上,得到机构各阶固有频率和模态,并给出固有频率和模态对各项设计变量的灵敏度计算方法。推导出柔顺机构中柔性杆件上任意一点应变的算法,计入应变中的非线性项。求解柔性杆件上任意位置的动应力,并计算杆件在各个时刻的最大应力及出现的位置。以平面柔顺四杆机构为例进行分析,说明基于有限元法对柔顺机构的动力学特性分析的可行性和有效性,并且指出柔顺机构杆件的动应力和应变分析对柔顺机构的优化设计具有重要意义。     

平面柔性并联机构动应力研究

采用运动弹性动力学方法,分析了柔性并联机构杆件的弹性变形与弹性位移的关系,计算了杆件的弹性变形,求解了杆件上任意位置的动应力.通过分析动态交变应力造成的疲劳损伤,预测杆件的疲劳寿命,并根据疲劳强度计算杆件的工作安全系数.计算了杆件在各个时刻的最大动应力及出现的位置,并分析其变化规律.以平面柔性3-RRR并联机构为例,说明分析杆件的动应力对机构的强度失效、疲劳失效分析有重要意义.     

考虑杆件柔性的间隙机构系统磨损分析

基于机械系统动力学分析软件ADAMS建立了含多间隙曲柄滑块机构的动力学模型,利用冲击函数理论模拟间隙处的接触碰撞作用,详细研究了构件柔性和铰链间隙对机构系统动力学特性的影响,并应用Archard磨损模型对间隙运动副的磨损进行了预测。当考虑杆件柔性时,应用ANSYS程序创建连杆的有限元模型,取连杆的前五阶模态导入ADAMS中建立含柔性连杆的多间隙机构动力学模型并进行动力学仿真计算,结果发现,考虑杆件柔性时的间隙机构系统动态行为在很大程度上趋于理想机构,在曲柄转动一个周期的过程中间隙运动副除在几个特定的位置处发生了较大的碰撞外,轴销与轴套均保持连续接触,且预测所得的磨损量也较小。     

柔性机器人的动态应力计算及疲劳特性分析

为了描述柔性机器人的动态应力状况和疲劳特性,将柔性机器人的动态应力计算与疲劳特性分析相结合,形成一种柔性机器人动态应力疲劳分析方法。分析了柔性机器人杆件的弹性变形与弹性位移的关系,计算了杆件的弹性变形及动态应力,通过计算杆件动态应力造成的疲劳损伤,预测其疲劳寿命,并根据疲劳强度计算杆件的工作安全系数。以柔性平面3-RRR并联机器人为例,说明杆件的动态应力计算和疲劳特性分析对动力学分析和设计的重要意义。     

基于Simcenter3D的舱门刚柔耦合动力学仿真分析

采用NX Simcenter3D软件建立舱门刚柔耦合动力学模型,得到各构件的运动数据及路径,并与实物模型对比调试,以保证该设计方案的可行性及安全性能.解得每一运动副各时刻所传递的力与转矩,确保舱门开启时所用手柄力矩大小及移动轨迹满足舱门使用需求.对舱门结构关键部位建立柔性体,创建动态耦合模型,对薄弱部位进行仿真分析、计算刚度与强度校核,为舱门机构的改进设计提供依据.     

基于Simcenter3D的舱门刚柔耦合动力学仿真分析

采用NX Simcenter3D软件建立舱门刚柔耦合动力学模型,得到各构件的运动数据及路径,并与实物模型对比调试,以保证该设计方案的可行性及安全性能.解得每一运动副各时刻所传递的力与转矩,确保舱门开启时所用手柄力矩大小及移动轨迹满足舱门使用需求.对舱门结构关键部位建立柔性体,创建动态耦合模型,对薄弱部位进行仿真分析、计算刚度与强度校核,为舱门机构的改进设计提供依据.     

基于ADAMS的含间隙柔性酒瓶装箱机构的优化设计与动力学仿真

基于ADAMS仿真软件平台,对酒瓶装箱机构进行了建模仿真,并以抓头加速度最小为目标函数对机构进行了结构优化。基于间隙矢量模型,考虑运动副间隙和杆件柔性的影响对酒瓶装箱机构重建模型,并基于非线性碰撞接触力模型建立了构件接触处的碰撞接触力与位移关系,得到了运动副间隙和杆件柔性对机构运动特性及动力学特性的影响规律。结果表明:当同时考虑运动副间隙和连杆柔性时,柔性杆对轴销和轴套的碰撞有一定的缓冲作用,从一定程度上消减了运动副间隙对目标点运动特性的不利影响。     

平面2-DOF冗余驱动并联机构弹性动力学分析

建立了平面2-DOF冗余驱动并联机构弹性动力学模型。首先,将机构系统的6个连杆视为6个柔性杆件单元,考虑柔性杆件纵向位移、横向位移和扭转变形,基于有限元法和拉格朗日方程建立了机构6个柔性杆件单元的弹性动力学模型;其次,根据转动副的约束特点及各分支与输出轴的约束关系,得到系统的弹性动力学模型。然后,将理论计算与脉冲激振法试验得到的机构在不同位置时的固有频率进行对比,验证了系统弹性动力学模型的正确性。最后,基于系统的弹性动力学模型,得到了机构1阶固有频率随机构杆件截面尺寸参数变化的规律,在此基础上,给定末端运动轨迹,分析了机构在不同杆件截面尺寸及加载情况下的动态响应,为机构杆件结构参数优化设计奠定基础。     

考虑铰链磨损时飞机舱门运动精度可靠性研究

基于舱门机构模型,采用线性磨损假设并考虑到"有效长度理论",在MSC.Adams 中建立了舱门机构的磨损模型,考虑到舱门机构的失效模式,提出了一种基于运动精度的失效判据,给出了舱门机构磨损情况下可靠性分析的基本方法,使用课题组编制的可靠性分析软件并通过调用机械动力学仿真软件Adams,分别采用蒙特卡罗法和重要抽样法对舱门机构磨损情况下的运动精度可靠性进行了分析计算.计算分析发现:在一定范围内,磨损对舱门机构可靠性的影响是可以接受的,而一旦超过一定的磨损量,舱门机构的可靠性大大降低,影响飞行安全.     

基于MATLAB的飞机舱门展开机构运动参数分析方法

飞机舱门展开机构是集传动、制动功能于一体的机械装置,为提升其分析、设计能力,可以借助计算机进行动力学分析得到运动过程中的各项参数.本文以某型飞机舱门展开机构简化模型为例,采用达朗贝尔原理为理论基础,借助MATLAB建立动力学模型,较好解决了动力学参数计算问题.通过实例进行参数计算,提高了计算效率,对类似舱门展开机构动力...     

柔性空间扑翼机构的刚柔耦合动力特性分析

针对目前扑翼驱动机构无法以简单结构实现复杂仿生运动问题,由空间四杆机构出发,引入柔性杆件设计思路,设计了一种柔性空间扑翼驱动机构。在单驱动条件下,实现了翅翼的扑动-扭转-挥摆耦合运动。建立了机构的运动学和气动力计算模型,求解了机构在运动过程中扑动角、扭转角、挥摆角以及翅翼所受的气动力变化。根据机构特性,在Adams中建立了考虑动力学特性与机构强度的刚柔耦合模型,分析了机构的运动轨迹、运动特性及柔性杆件的应力变化情况。结果表明,该驱动机构具有运动对称性与稳定性,翅翼实现了扑动-扭转-挥摆的耦合仿生运动,同时又满足了柔性机构的强度设计要求。     

平面柔性连杆3-RRR并联机器人动力学建模

为了描述包含柔性连杆的平面柔性3-RRR并联机器人的运动学、动力学特性,需要建立机器人的弹性动力学模型.采用一种适用于刚体、柔体混合的复杂机械系统有限元建模方法,通过分析柔性连杆与刚性动平台的运动学耦舍关系,推导出单元弹性广义坐标相对于系统弹性广义坐标的转换矩阵,利用运动弹性动力学理论,建立了平面柔性3-RRR并联机器人的弹性动力学方程.避免了采用运动学、动力学约束方程的弊端,缩小了方程的规模,缩短了计算时间.用SAMCEF软件验证了模型的准确性.计算实例表明,该模型反映了机器人的弹性振动特性,杆件的弹性变形对机器人的运动误差具有重要影响.     

基于动力学的双稳态机构驱动特性分析

柔性双稳态机构是一种在无外部输入的情况下,可以保持两个稳定平衡位置的机构,在MEMS和机械传动领域中有广泛的应用。对柔性机构稳态的判别一般使用能量法,但能量法无法对柔性机构的驱动特性进行分析。为此提出一种基于动力学的柔性四杆机构稳态分析方法,对只含一个柔性关节的四杆机构的驱动特性进行分析,并根据驱动特性曲线对柔性机构的稳态特性进行判断。首先,建立柔性四杆机构的伪刚体模型,利用拉格朗日方程建立动力学模型,解算出主动杆件旋转360°时驱动力的变化曲线;然后,在ADAMS中建立对应的柔性四杆机构模型,将仿真结果与动力学解算结果进行对比,验证动力学模型的准确性;最后,通过一个算例将提出的动力学分析方法与传统能量法的分析结果进行对比,证明动力学分析方法的有效性,同时还可以得到机构在稳态位置与非稳态位置转换过程中驱动力的临界值,为柔性稳态机构的设计提供一种新的方法。提出的基于动力学的双稳态驱动特性,在双稳态开关、双稳态传感器中都可以被设计和应用。     

柔性并联机器人动力学特性的灵敏度分析

为了获得精确的柔性并联机器人动力学特性的灵敏度分析结果,通过对柔性并联机器人动力学模型的分析,提出了基于微分法的动力学特性灵敏度分析方法,计算精度比差分法提高25%,计算时间缩短了86%。分析了柔性并联机器人动力学特性对各设计参数的灵敏度。柔性并联机器人的动力学特性对连架杆的截面积、构件集中质量及各杆件截面的厚度比较敏感。利用灵敏度微分法计算了设计参数发生微小变化后的动态响应值及固有频率值,在误差小于7%的情况下,计算时间缩短了95%。以3-RRR柔性平面并联机器人为例,说明微分法是准确、有效的。分析动力学特性灵敏度对柔性并联机器人的弹性动力综合和优化设计有重要意义。     

基于LMS的舱门展收机构刚柔耦合动力学分析

武器舱舱门展收机构是军用飞机投掷弹药的主要活动机构,其性能好快直接影响到飞机飞行的安全以及空投精确度.在建立舱门展收机构模型的基础上,使用LMS Virtual.Lab多体动力学分析软件,对舱门展收机构中的旋转作动器外壳摇臂及舱门连接件等部件进行刚柔耦合动力学分析,得到舱门打开过程中各部件各阶模态振型及等效压、拉应力曲线.对比分析各部件对机构运动的影响,确定舱门展收机构中的关键部件,为后续优化确定目标.     

平面柔性并联机器人动力学建模

利用有限元理论研究柔性并联机器人动力学建模的理论和方法,分析各支链的弹性位移及其耦合关系,建立柔性并联机器人系统的运动约束条件和动力约束条件。综合考虑构件的分布质量、集中质量以及杆件的剪切变形、弯曲变形、拉压变形和横向位移的影响,运用运动弹性动力学理论和Lagrange方程,推导出平面柔性并联机器人的动力学方程。以平面3-RRR柔性并联机器人为例,说明该动力学模型能正确反映柔性并联机器人的弹性振动特性,杆件的弹性变形对机器人动平台的位置误差和方向误差具有重要影响。     

冲压空气涡轮舱门联动机构动力学仿真及优化

分析了冲压空气涡轮系统(RAT)的舱门联动机构的结构及工作原理,并在运动学仿真平台ADAMS环境下建立舱门联动机构的多体动力学仿真模型.通过对影响舱门联动机构性能的各关键因素进行参数化处理,运用试验研究方法,仿真分析了各设计变量对目标值的影响.通过Design expIoration工具,对舱门联动机构主要铰接点位置进...     

柔性四杆机构的分析及MATLAB仿真

柔性铰链四杆机构在精密机械领域应用日益广泛,全柔性机构不能简单的用为刚体模型进行动力学分析。文章构建了柔性丝四杆机构的模型,并采用伪刚体模型法对集中柔度的四杆机构进行理论分析,得出了杆件转角与外作用力的普适性公式;对柔性铰链四杆机构的实例进行了计算分析,并用MATLAB软件对实例进行仿真分析,得出的结果误差为3%,验证了该理论方法的可行性;最后得出在弹性变形内外作用力与危险点应力成正比。     

集中式柔性机构动力学等效分析方法研究

基于伪刚体模型与功能守恒定律,建立了集中式柔性机构动力学等效分析方法。在忽略杆件弹性变形的基础上,借助Paros给出的圆弧形柔性铰链扭转刚度计算公式,形成集中式柔性机构的伪刚体模型;依据动能不变及功率不变的原则,将柔性机构的伪刚体模型进行等效处理,建立了集中式柔性机构动力学等效分析方法。采用该方法,分别对单自由度和双自由度柔性机构进行了动力学等效分析,并将获得的解析解与ANSYS软件获得的数值结果进行了对比,证实了本文提出的动力学等效分析方法是十分有效的,该方法为柔性机构的动态优化设计提供了有力工具。     

3T各向同性并联机构的弹性动力学建模与特性分析

为了提升并联机构的运动精度,研究并总结了3T各向同性并联机构在运动过程中由支链产生的柔性变形对其运动轨迹的影响。首先,根据该并联机构的结构分析了其运动学特性。其次,利用空间梁单元的弹性动力学模型、拉格朗日方程、有限元理论以及各条支链的运动学和动力学的约束,对3条支链都在柔性变形情况下建立其弹性动力学方程,并基于Newmark方法进行求解。最后,联立ANSYS与ADAMS软件对该并联机构进行弹性动力学仿真。通过理论计算值与机构模型仿真值的对比,发现3条支链在柔性变形条件下对3T并联机构的运动特性产生了重要的影响,进一步证明了该并联机构弹性动力学模型的可靠性,为其以后的研究与应用提供了重要的理论基础。