基于刚柔耦合的挖掘机工作装置关节摩擦副动力学分析

针对液压挖掘机工作装置关节摩擦副摩擦磨损问题,运用假设模态法及拉格朗日运动法建立了挖掘机工作装置刚柔耦合动力学模型,并分别基于刚体以及刚柔耦合模型下对工作装置进行动力学分析,得到3个重要关节的载荷变化曲线,进而基于联合仿真对动臂-底座关节摩擦副端面进行动态应力对比分析.结果表明,基于刚柔耦合的动力学分析更加贴近实际情况.挖掘机的回转过程中关节摩擦副会产生剧烈的交变载荷,摩擦副端面接触压力区域分布于外圈边缘,并随着工作装置的运行沿外圈移动.所得结论为挖掘机的关节摩擦副设计优化提供更加准确的依据.     

某型包装机推手机构刚柔耦合系统动力学研究

高速状态下,柔性较小的零件作为纯刚体进行计算,其结果与实际情况有偏差.基于刚柔耦合系统动力学理论,采用有限元方法和模态综合叠加法,将刚度较小的零部件柔性化,建立某型包装机推手机构的刚柔耦合系统动力学模型.基于该模型,计算推包和折边时长臂推手的动态应力,并与ABAQUS中计算结果比较,二者基本吻合,验证了基于刚柔耦合系统动力学理论计算动态应力方法的正确性.对比研究推手机构的多刚体计算模型与刚柔耦合系统动力学模型,表明柔性长臂推手变形会引起一定的位置偏差,验证了在高速状态下该机构刚柔耦合系统动力学模型的计算结果更为准确.     

基于ADAMS的汽车电子机械制动系统刚柔耦合分析

基于提高汽车电子机械制动系统性能的目的,以"电机+行星齿轮减速器+螺旋变向"制动执行器结构为研究对象,采用刚柔耦合多体动力学理论进行了汽车制动的多柔体运动学和动力学分析,得到了多柔体的运动学和动力学模型;运用ADAMS仿真方法分析了系统的刚柔耦合动力学仿真模型,得到了制动夹紧力和制动距离等仿真结果。研究表明,采用"电机+行程齿轮减速器+螺旋变向"的制动执行器进行电控制动具有较高的可靠性,满足制动法规要求。研究表明,该制动执行器提高了电控制动的可靠性和可行性,具有重要的研究意义。     

刚柔耦合动力学的建模方法

对柔性多体系统动力学研究的若干阶段和研究现状进行回顾,对已有的刚柔耦合动力学建模方法进行总结.为了对已有的建模方法进行评价,提出了5项指标：科学性、通用性、识别性、兼容性和高效性,指出现有的建模方法尚无法满足工程实际应用的需要,应研究满足全部评价指标的刚柔耦合动力学建模方法.文中对今后柔性多体系统刚柔耦合动力学的几个研究方向进行展望,包括理论建模、计算方法和试验研究等方面.     

基于时域波形再现技术的车架焊缝疲劳寿命研究

为从试车场载荷谱中提取动载荷以准确预测车架焊缝疲劳寿命,采集试验车辆关键位置在试车场道路的时域载荷;对车架柔性化处理后,利用动力学分析软件LMS Virtual Lab搭建整车刚柔耦合多体动力学模型;基于时域波形再现技术,对目标信号进行虚拟迭代,求得目标位置垂向位移驱动信号;将驱动信号输入整车刚柔耦合多体动力学模型,分解关键连接点的动态载荷谱;基于线性疲劳累积损伤理论和Volvo法,结合目标连接点的动态载荷谱,预测目标位置焊缝的疲劳寿命;通过优化第三横梁和纵梁的连接形式使焊缝疲劳寿命提升近4倍。     

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．     

强夯机多体系统刚柔耦合动力学仿真与结构优化

针对强夯机满载率高,起重卸载频繁,工作环境恶劣等特点,以某新型强夯机为研究对象,基于多体系统动力学理论,考虑臂架各部件的柔性,建立了强夯机多体系统刚柔耦合动力学模型,通过动态响应仿真与试验对比,研究了整机在典型工况下的动力学特性,得出了臂架关键部件的运动规律及应力结果。借助于刚柔耦合动力学计算结果,根据优化设计理论和方法建立臂架结构优化的数学模型,通过优化计算后的臂架结构应力减少12.48%,最大位移减少15.47%,臂架总质量减少6.52%,强度得以充分发挥,整机各项性能得以改善。     

两种刚柔耦合动力学模型的对比研究

以由中心刚体与弹性梁构成的刚柔耦合系统为对象，对比研究了一次近似和传统零次近似这两种耦合动力学模型在同一问题上表现出来的不同性质，首先从变形理论出发，导出了在结构动力学中被忽略的变形位移的二次耦合项，建立了由中心刚体与弹性梁构成的刚柔耦合系统的一次近似动力学模型，通过计算反例，揭示了对于刚柔耦合多体系统，即使没有大范围旋转运动提供了的强离心场，在某些条件下零次近似模型也不能正确描述柔性体的刚柔耦合动力学性质，而一次近似动力学模型却能得到符合实际情况的结果。     

ANSYS在重型汽车转向横拉杆总成可靠度分析中的应用

应用有限元软件建立转向横拉杆的柔性体模型,对比分析多刚体模型和刚柔耦合模型的动力学特征,结果表明,刚柔耦合模型更为准确地反映了车辆的动力学特征,为拉杆总成可靠度分析提供了更为准确的依据。     

船用齿轮箱多体动力学仿真及声振耦合分析

基于多体系统动力学理论,综合考虑齿轮副时变啮合刚度、齿侧间隙、轴承支撑刚度等内部激励以及螺旋桨外部激励,建立了含传动系统及结构系统的船用齿轮装置多刚体系统动力学模型,计算了齿轮副动态啮合力及轴承支反力;对齿轮箱及支座进行柔性化处理,形成多柔体系统动力学模型,采用模态叠加法计算了箱体表面的动态响应.而后以多体动力学分析所得的轴承支反力频域历程为边界条件,建立了箱体声振强耦合分析模型,预估了齿轮箱表面声压及外声场辐射噪声.结果表明,齿轮副动态啮合力、轴承支反力以及箱体动态响应频域曲线的峰值均出现在齿轮副的啮合频率及其倍频处;仿真所得的箱体振动加速度及外声场辐射噪声与齿轮箱振动噪声试验台架实测结果吻合良好.     

螺旋钻机变幅时机液耦合动力学的键合图建模

为了从理论上研究螺旋钻机变幅机构内在的复杂动态特性,建立较精确的变幅机构数学模型。首先,分析螺旋钻机变幅机构的工作原理和结构特点,运用键合图理论对转动铰、油缸及立柱进行模块化建模,构建变幅机构基础单元的多体动力学模型;然后,建立变幅机构液压系统驱动力的键合图模型。通过分析各子模型的动态特性及相互作用规律,根据功率流传递路径,以统一方式建立变幅机构机液耦合动力学的键合图模型。研究结果表明:变幅油缸2腔压力的数值模拟结果与试验结果较吻合,表明该模型能预测机液耦合作用下系统的动态特性,可为分析和提高变幅机构的动力学性能提供参考。     

轻量化桥式起重机小车动力学分析

由于轻量化桥式起重机起升机构与传统布置形式不同,因此其零部件受力状态、设计要求也与传统计算方法不同.本文构建了小车刚柔耦合动力学仿真模型,研究了吊重起升过程中系统的动力学特性,分析了机构的受力状况,提出了轻量化起升机构设计的重要环节及薄弱点.基于轻量化桥式起重机小车试验平台,根据小车结构特点,对小车部分零部件进行动态试验研究,分析在典型工况下动力学特性,通过与仿真模型进行对比,验证了仿真模型合理性.本文对轻量化小车的设计进行了动力学研究,对掌握轻量化桥式起重机小车设计方法具有重要意义.     

MSC.ADAMS处理刚柔耦合系统高速和大变形问题的局限性

为了研究ADAMS软件对工程中因为刚柔耦合产生的高速及大变形问题的解决能力,通过分析其多体系统动力学理论基础,发现ADAMS软件在柔性体刚柔耦合方面存在的缺陷.以MSC.ADAMS软件为基本仿真软件,通过ANSYS软件与其联合使用,对旋转柔性板和柔性梁的动力学问题进行仿真.将仿真结果与现有文献的计算结果进行比较,说明ADAMS在考虑大变形以及高转速刚柔耦合动力学计算方面的局限性.在计算高速以及大变形问题时,ADAMS结果发散,计算失效,而一次模型的结果是收敛和准确的.     

机载锚杆机关键副的刚柔耦合动力学特性

为研究机载锚杆机在矿井实际工况下的动力学特性.利用多体动力学理论建立机载锚杆机的运动坐标系以及正运动方程,利用Pro/E构建机载锚杆机的三维模型;应用ADMAS构建整机刚柔耦合模型,并对各个关键副进行刚柔耦合动力学仿真分析;将结果与基于多刚体动力学分析方法的结果进行对比,得出了机载锚杆机各个关键副在启动、钻孔阶段都存在不同程度上的受力波动,即机载锚杆机在刚柔耦合仿真分析下的受力情况更加接近实际工况的结论 .验证了刚柔耦合动力学仿真分析方法的正确性、先进性,为提高系统稳定性、优化结构提供了一种更有效可行的、更接近实际工况的分析方法.     

3-RPS并联机器人刚柔耦合动力学分析

主要探讨了并联机器人刚柔耦合系统的动力学仿真分析方法,通过有限元软件与多体系统动力学软件相结合,建立了3-RPS并联机器人的多体系统动力学模型.借助刚体和柔体相结合的分析方法,分析了并联机器人的力学特性,获得了机器人在带载运动过程中机械手末端的位移变化和误差曲线,以及机器人各支链连杆的危险部位和应力变化曲线.采用刚柔耦合相结合的分析方法,更加直观、准确地模拟了机器人的实际工作状况,提高了对于在动载作用下零件动态响应分析的准确性,为并联机器人的结构设计与优化提供了重要的理论依据.     

某织机中织枪运动装置的动力学分析

基于多色提花簇绒地毯织机织造过程中,织枪需准确地运动到指定位置后进行簇绒织造的要求,设计了龙门式机械手结构的运动装置,并在ANSYS中建立有限元模型,对所设计的运动装置进行静力学、模态和谐响应分析.针对实际工况,利用ADAMS软件进行刚柔耦合多体动力学分析,指出该运动装置动力学响应对织机织造精度的影响.结果表明:运动装置的振动、变形都满足许用要求,设计可靠、机构运动平稳且不会发生共振;织枪部分需增加平衡质量块以提高织机织造精度.     

基于ADAMS的舰载机拦阻着舰仿真分析

通过建立舰载飞机-拦阻钩刚柔耦合动力学模型,在ADAMS动力学仿真软件中,根据等质量小车实验数据提出一种施加拦阻载荷的方法,对舰载无人机拦阻着舰进行刚柔耦合多体动力学仿真分析。分析得到拦阻过程中飞机机身过载的传递路径以及机身应力和应变的分布规律。仿真结果表明,这种仿真方法能够高效的模拟复杂-强非线性载荷耦合下舰载机着舰过程,为舰载机拦阻着舰过程研究及机身结构设计提供了参考。     

基于田口法的含间隙传动机构动力学特性分析优化

研究运动副间隙对机构的非线性动态特性的影响;基于间隙矢量模型,建立含间隙旋转副的"碰撞铰"模型,采用修正的非线性弹簧阻尼模型模拟碰撞过程中的法向力、修正的库仑摩擦模型描述碰撞过程中的切向力;将建立的碰撞铰模型嵌入ADAMS动力学分析软件中,研究不同的间隙、销轴半径、接触面的摩擦因数对机构动力学特性的影响。然后运用田口方法,把上述参数作为可控因子,铰接触碰撞过程中的最大接触力作为噪声因子,采用正交试验L9(3~4)进行试验设计分析。研究结果表明:间隙、半径、摩擦因数均能影响机构的动力学特性,间隙对噪声因子的影响最大。该研究方法及分析结果可为多连杆机构的优化设计与可靠性的提高提供参考。     

基于响应面模型的滑移门动力学特性多目标优化

为了在满足开启轻便性的条件下提升滑移门的运动平顺性,提出了基于响应面模型的滑移门动力学特性多目标优化方法.基于刚柔耦合多体动力学方法建立某MPV车型的滑移门模型,对其运动平顺性及开启轻便性的评价指标进行分析,并通过滑移门台架试验验证了该仿真方法的可靠性.对滑移门运动机构进行参数化设计,结合拉丁超立方采样法进行试验设计,通过对滑移门动力学特性指标进行灵敏度分析,得到了结构参数对性能的影响规律.建立精度可靠的滑移门动力学特性二阶响应面模型,各项指标的复相关指数R2均高于0.9.采用NSGA-Ⅱ遗传算法对滑移门运动机构进行多目标优化,滑移门中导向轮载荷峰值与质心加速度峰值分别降低39%和24.4%,全开所需时间低于1.8 s,在满足开启轻便性要求的同时,显著提升了滑移门的运动平顺性.     

蠕滑曲线对地铁小半径曲线轮轨接触特性的影响

为了降低地铁小曲线半径处钢轨的损伤,延长钢轨使用寿命,提出合适的轮轨摩擦因数和Kaker权重系数。首先,基于车辆-轨道耦合动力学理论,利用SIMPACK软件建立了小半径曲线动力学模型,考虑轮轨磨耗与滚动接触疲劳的耦合关系,建立钢轨损伤模型;其次,根据标准工况下动力学计算结果,分析小半径曲线轮轨动态相互作用特征,研究内侧和外侧钢轨的损伤特性,提出了最优损伤方案;然后,设置50个轮轨摩擦因数和Kalker权重系数匹配方案,分析摩擦因数和Kalker权重系数对轮轨动态相互作用和钢轨损伤特性的影响;最后,综合考虑车辆运营安全性和钢轨损伤特性,提出轮轨摩擦因数和Kaker权重系数匹配方案。研究结果表明:在标准工况下,内轨损伤形式为磨耗,外轨的磨耗程度大于内轨磨耗程度,考虑到缓和曲线上累积的疲劳损伤,外轨的使用寿命更低;Kalker权重系数越小,轮轨横向力、脱轨系数和车体横向振动加速度最大值越小,Kalker权重系数越小且摩擦因数对轮轨动力行为、磨耗和疲劳损伤的影响越小。建议小曲线半径地段轮轨摩擦因数应不大于0.2,Kalker权重系数应该不大于0.1,此时内轨和外轨磨耗指数最大值均小于100 N,钢轨几乎不产生磨耗,内轨和外轨疲劳损伤最大值为0,大幅提升了钢轨的使用寿命。