基于加工动力学模型的工艺可靠性仿真方法

大型数控装备具有单件加工周期长、加工成本高等特点,一旦其发生加工故障将会给企业带来巨大经济损失.为此,从数控装备加工过程动力学建模的角度出发研究了工艺可靠性仿真方法.首先建立了数控装备铣削加工过程的非线性动力学模型,以分析不同工艺条件下数控装备铣削加工性能. 在此基础上,采用支持向量回归机,建立了数控装备铣削加工性能映射模型及其工艺可靠性仿真模型. 最后,以数控七轴五联动车铣复合加工机床为对象开展了实例仿真分析.仿真结果表明该方法能够较好地识别数控装备加工过程中不同工艺参数的调整对其工艺可靠性的影响.     

虚拟轴机床数控加工过程的计算机模拟

分析了最新研制的5-UPS-PRPU并联虚拟轴机床机构的特点,建立了虚拟轴机床的三维实体模型,并得到了并联机构的运动学逆解表达式;介绍了基于三维CAD软件SolidWorks2000,通过OLE接口技术开发虚拟轴机床数控加工过程计算机模拟系统的方法。实例表明,该方法简单、可靠;开发的仿真系统完全满足了实际的需求。     

基于并联机构动力学模型的标记成像波门预测

在基于双目视觉的并联机构位姿测量系统中,为了简化图像处理、提高位姿测量的实时性,提出一种标记成像波门预测方法。基于机构动力学模型和Unscented卡尔曼滤波(Unscented Kalman filter,UKF)算法实现并联机构位姿预测,并利用误差理论建立标记中心像点与并联机构位姿之间误差传递模型,进而实现标记成像波门预测。最后,通过仿真试验验证了标记成像波门预测的可行性。     

六足并联机构的动力学建模与仿真分析

实现六足并联机构高速,高加速运动控制的关键在于所建动力学模型的准确表达,适当简化以及实时计算速度的满足.在分析了液压六足并联机构组成的基础上,建立了包含执行元件控制特性的六足并联机构动力学模型.对所建模型进行逆动力学计算机仿真,根据大量仿真计算数据,综合分析了包含执行元件控制特性的逆动力学模型不同项的重要性.分析结果对简化动力学模型,提高在线计算效率,实现六足并联机构高速,高加速运动控制,具有一定的指导意义.     

基于ObjectARX的车铣复合数控机床虚拟加工仿真研究

以优化产品的制造工艺过程、保证产品的制造质量、制造周期为目标的虚拟加工技术通过对以真实加工条件为依据的加工过程进行实时动态模拟,检验产品的可制造性、加工方法和工艺的合理性.针对由两个回转运动构成的新型多功能车铣复合数控机床,应用AutoCAD二次开发工具ObjectARX,根据机床切削加工的数学模型、插补算法及运动控制原理,研究开发了的加工仿真软件系统,实现了AutoCAD造型与CNC仿真的有机结合,完成高效NC代码驱动的实时加工过程仿真.     

CNC铣齿机床加工曲线齿锥齿轮仿真系统的研究

从空间占位角度对曲线齿锥齿轮加工过程进行了分析，得出了建立CNC铣齿机床加工仿真系统的基本思想。以AutoCAD为开发平台，建立了简化后的刀具和齿轮毛坯实体零件库；同时，将CNC铣齿机床各轴运动转化到刀具和齿轮毛坯的相对位置调整，通过刀具和齿轮毛坯的相减布尔运算实现了仿真切齿过程。最后给出了加工仿真实例和实际加工结果，验证了加工仿真方法的正确性。为设计和制造都很复杂的曲线齿锥齿轮加工提供了一个非常形象的加工仿真工具。     

6-PUS/UPU并联机器人动力学建模及仿真

对提出的一种新型6-PUS/UPU 5自由度并联机器人进行了动力学建模与仿真研究。首先利用凯恩方法对并联机器人进行动力学分析,然后Pro/E软件对并联机器人进行了建模,最后利用Adams系统仿真软件对并联机器人进行了运动学和动力学仿真,并对凯恩动力学模型算出的驱动力与Adams仿真测出的驱动力进行比较,比较结果表明实体模型和动力学模型的准确性,并为优化动力学模型参数提供了有效的方法。     

数控弯管加工过程的计算机模拟

数控弯管机是一种先进的管料加工设备，与数控切削类加工过程仿真在生产实际中的广泛应用不同，大多数导管加工企业只能在弯管机上进行实物仿真。在分析数控弯管机的结构组成特点和静动态特性基础上，建立了数控弯管机的运动仿真模型，基于导管的分段参数化表示实现了导管的成形仿真和加工过程的碰撞检测。以SolidWorks作为仿真图形平台，通过COM接口技术建立了数控弯管加工过程计算机模拟系统。应用结果表明，该仿真系统能够满足导管实际加工的需求。     

平面柔性并联机器人系统建模与仿真研究

利用运动弹性动力学理论和有限元方法研究了平面柔性并联机器人的动力学建模方法。分析了各运动支链的弹性位移及其耦合关系,提出了柔性并联机器人系统的运动学约束条件和动力学约束条件,综合考虑了构件的分布质量、集中质量、集中转动惯量以及杆件的各种弹性变形的影响,建立了平面柔性并联机器人的动力学模型。以平面3-RRR柔性并联机器人为例,用MATLAB语言编程进行了仿真计算,并用SAMCEF软件的计算结果验证了模型的准确性。仿真结果表明该动力学模型能正确地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。     

平面柔性并联机器人系统建模与仿真研究

利用运动弹性动力学理论和有限元方法研究了平面柔性并联机器人的动力学建模方法.分析了各运动支链的弹性位移及其耦合关系,提出了柔性并联机器人系统的运动学约束条件和动力学约束条件,综合考虑了构件的分布质量、集中质量、集中转动惯量以及杆件的各种弹性变形的影响,建立了平面柔性并联机器人的动力学模型.以平面3-RRR柔性并联机器人为例,用MAlLAB语言编程进行了仿真计算,并用SAMCEF软件的计算结果验证了模型的准确性.仿真结果表明该动力学模型能正确地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.     

基于局部模型的多更新率切削仿真力觉渲染算法

提出了一种牙科手术虚拟现实模拟训练系统的力觉计算方法。为了保证切削仿真的逼真度、力觉计算的快速性和交互稳定性,提出了基于局部模型的多更新率体系架构的计算方案。仿真系统分解为三个不同计算频率的线程,即切削仿真、力觉伺服和图形显示线程。提出虚拟工具和切削工具的概念,实现交互力计算和牙齿三角片网格模型切削变形的协调;基于虚拟工具和牙齿三角片碰撞检测信息构造局部模型,实现力觉设备控制与切削仿真线程的解耦,降低了对切削仿真线程计算频率的要求;利用多线程技术保证图形显示和力觉显示的数据传输和时间同步。针对局部模型更新时的振荡问题,采用改进的恢复时间方法对局部模型进行插值,增强了仿真系统稳定性。基于力觉交互设备Phantom建立试验平台,开发了牙科手术力觉交互仿真软件,通过试验验证了本文算法的有效性。     

基于ALE-FEM法的微切削刀刃钝圆效应的仿真研究

为了研究微切削中刀刃的钝圆效应,提出了一种新的有效前角模型,模型中考虑到刀刃前的材料分离点(停滞点);并基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)法和大变形有限元法,建立了热-机耦合的正交切削有限元模型,仿真中钝圆刀刃前的材料流动出现了停滞点,而锋利刀刃却没有;结果表明,当刀刃圆弧半径一定时,切削深度的改变不影响停滞点的位置;而当切削深度不变时,刀刃圆弧半径越大,停滞点就越明显。     

旋风切管机主轴系统的建模和仿真分析

从切管机主轴系统功能结构出发建立了切管机主轴系统的动力学模型，采用MATLAB／SIMULINK对主轴系统刚性和切削稳定性进行动态数值仿真。实际结构的空载实验和切削性能实验表明，数值仿真具有较高的精度，由此验证了本文所建立的切管机主轴系统的动力学模型是正确的。     

复杂回转面刀具的计算机辅助造型与加工过程仿真

加工旋转锉复杂回转面刀具时，砂轮与工件的相对运动轨迹一般是复杂运动，只有用多坐标联动的数控装置才能实现，为了验证理论推导和计算的正确性，本文对旋转锉的加工过程进行了计算机仿真，为充分利用国内外在计算机图形学和CAD方面的最新成就，本文在重庆大学机械传动国家重点实验室的Sum-CAD工作站上对引进的I-deas软件包进行了应用开发，第一次将计算机造型应用于复杂回转面刀具有成形与加工，该工作站及三维图形功能对于特种回转面刀具是一个强有力的研究工具。     

二维金属切削过程的数值模拟

本文基于数值模拟技术,借助于有限元软件成功地模拟了二维金属切削过程中切屑形成及切削区应力、应变变化的过程,计算出了剪切角及切削起始阶段切削力的变化,并通过实验验证了这一规律的正确性。该方法新颖、独特,从而为金属切削理论研究和刀具产品开发领域中提出一种更为有效、更为可靠的研究方法。     

基于旋转角度的跑步运动仿真

提出基于旋转角度的方法仿真跑步运动.跑步时人体四肢和躯干都在绕关节做重复旋转运动,基于旋转角度的跑步模型根据各关节的旋转角度计算人体运动时不同部位的位置,进而求解跑步运动行为.根据该模型提出一种跑步运动仿真方法/程序,该方法可以用于跑步运动仿真和提供建模所需的人体部位的位置数据,因而可缩短建模周期.用一个慢跑仿真案例示例了该方法的仿真过程.     

基于三维地质模型的TBM施工动态可视化仿真

针对TBM施工涉及因素众多、地质条件复杂的特点,提出将三维地质建模技术引入施工仿真,对基于三维地质模型的长隧洞TBM施工进行动态可视化仿真研究.构建了TBM施工区域三维地质模型;全面考虑地质因素的影响,按照不同岩性条件选取参数并建立仿真模型,进行隧洞TBM施工过程仿真分析;根据仿真成果将施工信息与三维动态面貌进行耦合,实现基于三维地质模型的TBM施工过程动态可视化.实例分析表明,该方法改变了仿真结果传统的表现模式,为全面地掌握长隧洞TBM施工过程提供一种新的分析工具.