多轴车辆轴荷的分配与影响因素研究

车轴轴荷是多轴车辆底盘设计和整车动力学分析的必备参数。文章采用力学方法,基于车架为刚性体,以某九轴全地面起重机为算例,建立了九轴轴荷的计算模型,并采用有限元仿真方法和模型计算结果进行了对比,证明该计算模型的合理性。通过此模型对轴距、弹簧刚度、以及路面凸起高度等因素对全地面起重机的各轴轴荷分配的影响进行了分析与探讨,结论表明了其对该型全地面起重的底盘设计具有指导意义。     

柴油机曲轴系多体动力学仿真分析

基于虚拟样机技术,结合有限元法(FEM)和多体系统仿真(MSS)方法,对柴油机曲轴系进行多体动力学仿真分析。首先建立了包括曲轴柔性体以及活塞连杆组等刚性体在内的三维实体曲轴系多体动力学模型,通过进行曲轴系统在发动机真实工况下的柔性多体动力学仿真计算,得到柴油机主轴承载荷和活塞侧推力等数据。研究结果表明,柔性多体动力学仿真分析结果与实际情况基本相符,可以很好的描述曲轴系动力学特性,从而为内燃机整机振动、噪声分析提供可靠的边界条件。     

土体真三轴仪的边界效应试验

为了研究刚性、半刚性、柔性3种边界对试验结果的影响,使用河海大学TSW-40型真三轴仪对粗粒土试样进行保持水平向应力不变、竖直向应力增加的单向加荷试验。结果表明:对高宽比为1∶1的立方体试样,刚性边界对试样的约束作用很明显;在试样顶部使用竖向刚性、水平向柔性的半刚性边界可显著减小边界对试样的约束作用;增大试样高度与底边的比值可有效减小刚性边界对试样端部的约束;半刚性复合加压块及柔性水囊对试验结果的影响很小。     

并联机器人多柔体系统协同建模与动力学仿真

基于协同的思想,提出了一种对机构的多柔体动力学进行建模和仿真的方法.以多体系统动力学为基础,建立了柔性机构的空间动力学方程.利用多体动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS建立了3-TPT型并联机器人的多柔体动力学仿真模型,并对所建立的模型进行了动力学仿真研究.为了更加准确地说明分析结果,分别将刚性体和柔性体仿真结果进行对比,结果表明:由于杆件的柔性特点,其受力表现出了高度的非线性,这与实际相符.多柔体系统的仿真结果能更真实、准确地反映出并联机器人的实际运动特性,能够更准确地预测机构性能.这种方法为并联机器人的设计和优化提供了一种有效的分析方法.     

柔性体碰撞阻尼模型的适用性分析

用理论和实验相结合的方法研究柔性梁和刚性球正碰撞过程中2种碰撞阻尼模型的适用性.基于Euler Bernoulli假设,考虑几何非线性,用绝对节点坐标法建立了平面柔性梁的动力学模型.用非线性弹簧阻尼模型建立了柔性多体系统的碰撞动力学方程;在考虑局部残余变形的前提下,用弹塑性模型建立了柔性多体系统的碰撞动力学方程,将碰撞过程分3个阶段（弹性碰撞,弹塑性碰撞,弹性恢复）进行分析.设计了柔性梁和刚性球的碰撞实验,将仿真计算与实验数据对比.结果表明,弹塑性模型更适用于碰撞分析.
     

三自由度柔性受限机器人的动力学建模

为了提高处于受限运动状态的柔性机器人的控制精度，研究了一类三自由度柔性受限机制人的动力学建模问题，将其抽象为一平面三连杆受限机器人系统，利用D^,Alembert-Lagrange原理得到了一组由机器人各关节转角和柔性连杆的振动方程表示的该机器人的动力学模型。该模型在形式上与传统的无约束刚性机器人的动力学模型非常相似，具有模型精确的特点，从而为有效地控制此类机器人系统的运动和位姿提供了理论依据。基于此动力学模型，采用MATLAB对该机器人系统进行计算机编程仿真计算。仿真计算结果表明，该机器人系统的模型是可行且有效的。     

基于零空间法的柔性多体系统动力学计算及仿真

为了实现柔性多体系统动力学的程式化建模及精确求解,利用自然坐标建立了柔性多体系统带拉格朗日乘子的动力学模型.将约束雅可比矩阵的正交补应用于该模型的处理过程中,通过零空间的正交基将模型转化为纯微分形式,并在时间域内进行离散,给出了数值解法和详细的仿真计算步骤,完成柔性重力摆的动力学建模与计算.仿真结果与运用传统方法所得的结果一致,验证了此建模及计算方法的正确性.针对在空间可展机构中广泛应用的柔性剪式机构,通过在Mathematica环境下编程,建立了动力学模型,并基于零空间法进行数值计算和仿真,得到柔性剪式机构在驱动力作用下的动力学响应曲线及横向振动引起的末端位置误差.     

柔性支承下风力机低速轴轴承疲劳寿命分析

随机风载荷和塔架的柔性支承容易使齿轮箱低速轴轴承受到复杂交变载荷,导致轴承疲劳损坏。为研究在柔性支承和变载荷下风力机齿轮箱低速轴轴承的疲劳寿命,文章建立柔性支承下风力机齿轮箱动力学模型,得出低速轴轴承动态载荷,并对轴承进行静力学分析。最后根据准静态学分析法,得到轴承应力谱,并基于Miner线性累积损伤法则对低速轴轴承的疲劳寿命进行估算。分析结果表明,滚动体与内圈接触区域的外侧倒角处接触应力最大,该最大接触应力结果与Hertz理论计算出的应力幅值结果较为一致;考虑塔架柔性支承下得到风力机低速轴轴承疲劳寿命小于其设计寿命,因此在风力机低速轴轴承设计时必须考虑塔架的柔性支承。     

考虑轴柔性的二级齿轮减速器振动噪声研究

针对齿轮箱在实际运行过程中存在的轴系变形问题,提出了一种二级齿轮减速器在多源时变激励作用下振动噪声的计算方法。综合考虑齿轮、轴承时变刚度以及误差激励的影响,并引入二级齿轮相位关系,采用有限元法建立了计入轴柔性的二级直齿轮-轴-轴承系统耦合动力学模型。通过Newmark时域积分法求解系统动力学方程,得到各轴承动载荷,并分析了传动系统的固有特性及轴的静变形特征。采用有限元法对齿轮箱进行模态分析,提取箱体各阶固有频率与振型。以轴承频域动载荷为齿轮箱激励,利用模态叠加法计算得到齿轮箱的振动响应,并采用声学边界元法对齿轮箱的辐射噪声进行了计算。分析了轴柔性和转速对轴承动载荷与箱体辐射噪声的影响。仿真结果表明:计入轴柔性后,轴承动载荷波动幅值降低,激励频率成分也随之减少;在低频段200～900Hz与高频段1 800Hz附近,箱体的主要共振模式发生改变,顶部场点噪声有所降低;随着转速的升高,激起了传动系统轴系弯曲振动模式,并引起传动系统振动幅值增大,且齿轮箱顶部场点噪声明显大于两侧场点噪声。研究结果可为减速器的减振降噪设计提供理论参考。     

柴油机机体辐射噪声预测及低噪声改进设计

为降低柴油机的整机噪声,采用虚拟预测技术对发动机的机体进行了低噪声改进设计.首先建立了由柔性机体、柔性曲轴和刚性连杆、活塞、平衡轴组成的单缸柴油机的多体动力学模型.通过动力学仿真求解得到传递给机体的各种激励力,再根据FEM/BEM耦合的方法求解出整机的辐射声功率级,仿真得到的结果与实验结果吻合较好.最后通过对原机体的结构进行改进设计,不仅降低了整机的声功率级,减小了机体对油底壳、齿轮室盖的激励,还节省了约5 kg的材料.     

基于ADAMS和ANSYS的刚柔耦合模型分析

结合机械动力学分析软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS进行联合仿真．利用动力学仿真得到的载荷谱读入到ANSYS中,得到更为准确的结果;另一方面,考虑到实际机械系统中柔性体的影响,构建了一个刚柔耦合模型,从而可以更加真实地模拟机构的动态性能,提高了计算精度,结果表明柔性体对机构运动精度的影响不容忽视．     

柔性曲柄摇杆机构的动力学分析及实验研究

针对柔性四杆机构中的曲柄摇杆机构，运用有限元方法建立了机构的瞬时动力学模型；采用运动弹性动力简化方法对该时变参数动力学问题进行了分析，并将考虑连杆和摇杆柔性时的计算结果和刚性计算结果进行了对比，定性地给出了影响理论计算精度的一些主要因素．通过对相同材料、结构所进行的实验，验证了理论建模过程的可行性和动力学分析结果的正确性．研究结果表明：当转速较低时，连杆和摇杆的柔性较小，利用运动弹性动力学简化方法所得响应的精度较高；当转速较高时，连杆和摇杆的柔性较大，利用此方法所得响应与实验值的偏差很大，这时若要得到较精确的计算结果，就需要在建模时考虑刚弹耦合的影响及连杆销轴间隙、运动副黏性摩擦等因素．     

谐波传动对柔性机械臂动力学特性的影响

空间机械臂是在轨航天器重要维护工具,其动力学特性的优劣直接关系到航天任务的成败。现有空间机械臂多采用谐波传动作为减速机构,该减速机构对空间机械臂的动力学特性有较大影响。基于Euler-Bernoulli梁模型,结合谐波传动误差模型,建立了考虑臂杆柔性与谐波传动运动滞后的动力学方程,通过数值模拟分析了臂杆刚性、臂杆刚性与谐波滞后、臂杆柔性,以及臂杆柔性与谐波滞后等4种模型对应的空间机械臂动力学特性。仿真结果表明:与刚性空间机械臂相比,臂杆柔性使得输出的角度曲线包含明显高频成分,考虑谐波传动的柔性空间机械臂输出特性存在明显滞后。     

考虑柔性轮对的车辆系统刚柔耦合动力学响应分析

为研究柔性轮对对高速列车动力学性能的影响，采用刚柔耦合动力学仿真方法，基于CRH380高速列车模型建立了柔性轮对结构条件下的车辆—轨道刚柔耦合动力学模型。分析了轮对柔性与全刚体结构条件下的车辆模型的安全性、轮轨动态相互作用及通过性指标。仿真结果表明，在车速300 km/h时，两模型在动力学指标上具有明显差异，主要表现在柔性轮对车辆模型轮轨垂向力幅值及轮重减载率幅值都低于全刚性体车辆模型，车辆振动加速度、脱轨系数及轮轴横向力波形结果差距较小。     

高精度压印机压印轴的热误差分析

在压印光刻工艺中,针对压印机由于温度变化而引起的热误差,通过建立压印机压印轴有限元分析模型,对其温度分布进行了仿真计算.采用高斯求积法优化了温度传感器的位置和数量,选取了1个热源点和2个高斯点作为测温关键点,建立了压印轴测温点的温度变化与压印轴轴向热误差之间的线性计算模型,该方法可以预先确定测温点的数量和位置,避免了传统的从多个测温点中通过实验选择最优传感器数量和位置的方法.研究结果表明,有限元计算结果与实验中温度测量值之间的误差小于7 7%,仿真结果能准确反映压印轴温度场的分布情况,所建立的压印轴热误差模型的计算精度可以达到93%,因此获得了较高的计算精度.     

受限柔性机器人力／位置控制装置,建模与辨识

介绍作者研制的受限柔性机器人力／位置控制装置并讨论了此装置的动力学建模,经推导得到了受限柔性机器人的动力学模型,该模型同一般刚性机器人的模型相似且模型结构简明．最后用实验等方法辨识了模型的相关参数,对深入研究受限柔性机器人力／位置控制的理论与实验仿真有极大的参考价值．     

飞机起落架着陆仿真研究

本研究首先建立飞机机身有限元模型,此模型的模态和全机地面共振试验测得模态相吻合。然后研究起落架缓冲器受力,并编制程序,计算出相关的曲线,LMS仿真平台调用上述曲线对单个起落架进行仿真,在单个起落架仿真结果和落震试验结果吻合的基础上,对某型飞机进行刚性机身全机落震仿真研究。最后调用机身有限元模型进行柔性机身全机落震仿真研究,对刚性机身、柔性机身全机落震仿真结果进行对比,结果表明柔性机身全机着陆起落架载荷峰值比刚性机身载荷峰值降低,起落架功量图更为平缓。     

计及铰链间隙的机械臂动力学建模与仿真

工程中的机械多体系统都存在铰链间隙问题,铰链间隙使系统的约束条件、自由度数目和拓扑结构发生变化.根据Hertz接触定律和Coulomb摩擦定律,建立了含间隙平面旋转铰的力学模型;采用几何变形约束法和模态缩聚技术描述了柔性机械臂的非线性变形;同时考虑两个旋转铰的间隙特性和柔性臂的弹性,最终采用Kane方程建立了含铰链间隙的刚-柔机械臂系统的动力学模型.以Mathematica软件为编程工具.对含两个铰链间隙的双刚性臂系统进行了仿真计算,得到了更加真实的动力学响应.     

双柔性杆机器人力／位置控制的动力学建模

在研究“刚－柔”双连杆受限柔性机器人模型的基础上,通过理论推导建立了力／位置控制问题中的一类平面双柔性杆受限柔性机器人臂的动力学模型,该模型同一般刚性机器人的动力学模型相似,且模型简明、准确。这样有可能利用一般刚性机器人的理论研究结果来研究复杂的平面双柔性杆柔性机器人臂问题。为进一步研究受限柔性机器人力／位置控制问题提供了理论依据。     

基于弹簧模型的柔性机械手动力学建模及仿真

针对目前柔性机械手动力学建模方法计算复杂和精度难以控制的问题,提出一种新的基于弹簧和刚体的单杆柔性机械手模型的动力学建模方法.该方法通过简化杆件,将杆件分解为若干由弹簧连接的刚体,引入弹簧的弹性势能代替杆件实际变形产生的弹性势能,代入拉格朗日方程建立柔性机械手动力学模型.基于该动力学模型完成机械手末端运动轨迹及机械手运动角度、角速度的计算机仿真,并将仿真结果与应用二阶假定模态法建立的机械手动力学模型得到的结果比较,验证了新模型的可行性.