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。     

动臂变幅工况下旋挖钻机工作装置的动力学特性

为研究和提高旋挖钻机工作装置的力学性能,对动臂变幅工况下工作装置的动力学特性进行分析。基于动静法建立动力学模型,在Simulink仿真平台上构建基于MATLAB函数的仿真模型并进行仿真分析。研究结果表明:动臂变幅时,无论动力头和钻杆处于钻桅的什么位置,对动臂变幅液压缸提供的主动力都没有影响;当钻桅倾角为0°时,动臂变幅液压缸提供的主动力的变化最小,当钻桅倾角为95°时,动臂变幅液压缸提供的主动力的变化最大。     

伸缩臂叉装车变幅机构的铰点位置优化

鉴于伸缩臂叉装车变幅机构的铰点位置的确定直接影响变幅液压缸的负载值和压力冲击,分析了变幅机构的工作特性,以提高传动力比和降低油压波动值为目标,采用统一目标函数法建立多目标优化设计数学模型,利用Matlab遗传算法工具箱对变幅机构的铰点位置进行优化.结果表明优化后的尺寸能大大提高叉装车的变幅机构的作业性能.     

盾构铰接装置的能控性研究

以某型铰接土压平衡式盾构机为研究对象,分析该盾构机铰接装置的机构组成,采用矢量法建立相应的静力学平衡方程,得到从驱动力到末端力的力映射矩阵;针对该力映射矩阵的秩不是满秩的特性,提出求解液压缸驱动力对能控末端力分量的控制方法;并研究在铰接装置的切口环以不同姿态运动时,液压缸驱动力对末端力的控制能力,得到3个能控的末端力分量,为能控末端力分量的动力学方程的建立奠定基础.     

旋挖钻机变幅机构的动力学建模与仿真

为研究和提高变幅机构的动力学性能,采用牛顿-欧拉法建立四连杆机构的动力学数学模型,在Simulink平台上构建基于Matlab函数的变幅机构的动力学仿真模型,分别对4种变幅机构形式各在2种钻桅位姿状态下的变幅过程进行仿真,并对动力学仿真结果进行分析和比较。研究结果表明:动臂变幅油缸需提供的主动力与钻桅位姿以及动臂和连杆间的相对位置均无关,与动臂变幅油缸和动臂的相对位置有关;钻桅位姿和变幅机构的形式对动臂在和转台铰链处所受约束反力以及转台所受约束反力的幅值之和这两者均有影响;动臂位于连杆下方而动臂变幅油缸位于动臂下方的形式具有较好的动力学性能。     

超声加工振动系统波动方程的定解分析

建立超声振动系统的泛定方程,结合线性和非线性边界条件,确定系统的定解.基于波动原理,确定指数型过渡复合变幅杆的泛定方程,设定线性边界条件求解分段线性的非线性方程,推导出指数型过渡复合变幅杆波节点位置和放大系数的一般公式;通过设定非线性边界条件确定系统的非线性动力学模型的定解.并用数据表明,该系统定解正确地表示了超声振动系统的动力学特性和复合变幅杆的波动性质,并为其他超声振动系统提供了理论依据和参考.     

新型后摇杆驱动四连杆变幅机构的传力特性与变幅力矩分析

在门座式起重机和浮式起重机中广泛采用四连杆机构,用来实现带载变幅,即工作性变幅。而一种新型四连杆变幅机构:后摇杆驱动、臂架活动范围大、外观和几何形态特别,重心高度低。这种新型四连杆变幅机构的浮式起重机已经在国外投入使用。运用机构学知识来分析该新型四连杆变幅机构的传力特性和变幅力矩,以一起重量为160 kN的实例计算,证明了该新型四连杆变幅机构具有优良的传力特性。     

考虑间隙的摆弹机构动力学特性分析与仿真

为了研究大口径舰炮含间隙的摆弹机构动力学特性,结合含间隙机构的动力学建模方法,对含间隙的摆弹机构进行建模,并运用动态静力分析的方法,对摆弹机构各部件进行受力分析。利用达朗贝尔原理列出各部件的动力学平衡方程,求解出的各部件质心加速度和角加速度方程,获得整个系统的力平衡方程矩阵和约束矩阵。通过MATLAB/Simulink仿真得到在恒定力矩作用下,摆弹机构各构件的运动规律和约束力变化规律,为舰炮的摆弹机构设计及优化提供了依据。     

3-PCR并联机构的奇异性分析

针对3-PCR新型空间三自由度并联机构进行分析.运用坐标变换法求得机构的位置方程,通过对位置方程的求导得到速度方程,进而推得机构的逆、正雅克比矩阵;以雅克比矩阵为基础分析该机构发生奇异的条件及奇异的类型.奇异性分析为研究该机构的工作空间及轨迹规划奠定了基础.     

一种新型六自由度可重构并联机构的奇异性分析

文中针对一种新型六自由度可重构并联机构进行了奇异性分析。首先利用旋转矩阵法与闭环矢量法建立机构的位置反解方程,然后对其求导并整理成关于机构的输入与输出的矩阵方程形式,依次对输入、输出雅可比矩阵的行列式进行分析,得到机构奇异的位姿关系与分支奇异时的位形,对输出雅可比矩阵不为方阵的构型采用机构的奇异运动学原理建立其奇异的判别方程,并仿真出机构在各个构型下的奇异轨迹。研究结果为该机构在今后的更深入的工作空间、动力学以及控制等方面的研究打下基础。     

基于冗余并联机构的高性能机床设计与分析

为提高并联机构在局部精密加工时的调整姿态能力等运动性能,通过添加冗余驱动的方式,提出一种新型2RP(R)/S-2RPS结构冗余并联机构,并对机构进行解耦特性和位置逆解计算,利用约束杆长方程求导方法建立速度输入与输出方程及速度映射矩阵。根据解耦特性对机构伴随运动进行求解,对比冗余机构在相同约束下与非冗余机构的工作空间。利用雅可比矩阵,对机构静刚度和灵巧性运动性能进行分析,同时将上述机构性能与非冗余机构性能进行对比。研究结果表明:通过添加冗余驱动的方式使机构性能得到提升。以圆弧曲线为运动轨迹,对机构进行圆弧轨迹运动过程进行仿真,仿真结果证明该设计的可行性以及机构具有实现任务的能力。     

空间并联机器人机构的特殊位形分析

本文通过对并联机器人机构的几何特性分析,利用空间螺旋理论建立螺旋方程,由并联机器人机构的静力平衡条件,从中导出了该机构特殊位形的判别矩阵。通过对判别矩阵的进一步研究,给出了并联机器人一种特殊位形存在的条件,发现并证明ε存在与位置无关的机构几何奇异形。     

闭链式弹跳机器人起跳阶段动力学分析

设计了一种可用于非结构环境的弹跳机器人,该机器人采用非对称齿轮-六杆闭链机构作为弹跳机构.为分析机器人的跳跃运动,对机器人起跳阶段的动力学进行研究.首先采用矢量闭环方法建立机器人起跳阶段的位置、速度和加速度方程,然后根据动力学普遍方程推导出动力学理论模型.在此基础上,利用Matlab对动力学方程进行数值求解,利用研制的原理样机进行弹跳试验.试验结果表明:理论值和试验结果较为符合,验证了起跳阶段动力学建模及数值分析的有效性.     

建立离散系统动力学方程的矩阵方法

本文提出了一种建立离散系统运力学方程的矩阵方法,该方法适合于完整系统及线性非完整系统。应用这一方法,不必像使用Lagrange方程那样需先建立系统的动能表达式再作繁琐的求导运算,而只需要通过简单的函数求导及矩阵的相乘运算便可建立起离散系统的动力学方程,而且这种形式的动力学的方程便于进行数值求解。     

混凝土泵车臂架系统的PD控制

基于多体动力学理论对混凝土泵车的各节臂杆的运动和液压缸的运动分别进行分析,运用拉格朗日方程建立臂架系统的多体动力学方程.把PD控制率应用于泵车各节臂杆的驱动力矩,使泵车各节臂杆按照期望转动角度运动,构建了臂架系统的控制模型.结合臂架系统的多体动力学方程建立泵车臂架系统的动力学方程并数值求解,对泵车各臂杆的转动角度以及臂架末端的运动轨迹的计算值与期望值进行了分析.证明了采用该方法建立混凝土泵车臂架的运动方程,可以准确地描述泵车的各项动力学特性.     

空间机构计算机建模与分析方法

为建立空间机构计算机模型分析其运动特性,运用多体动力学原理,提出了一种机构运动学和动力学建模与分析方法。通过在约束运动副处的杆件上建立直角坐标系,建立了描述空间机构结构形态的符号体系。定义了杆件形状矩阵和约束运动矩阵,推导了其表达式。通过在运动链上连续使用变换矩阵,建立了空间机构的运动方程,实现了空间机构的运动分析。基于Hamilton原理,建立了空间机构的动力学方程。提出了通过定义空间3点来定义空间坐标系的方法,推导了杆件形状矩阵的表达式。以铰链约束运动副、球铰约束运动副和直齿圆柱齿轮约束运动副为例,根据其运动特性,分别定义其约束运动矩阵。开发了空间机构通用分析软件,给出了应用实例。     

汽车起重机变幅系统机液耦合动力学建模

用键合图法建立了汽车起重机变幅系统下降工况机液耦合动力学模型,用Matlab对模型进行了仿真,分析了变幅液压回路参数、变幅机构参数对系统的影响以及机械和液压系统的耦合效应．该方法对汽车起重机变幅系统的工程设计提供了理论依据,同时也对工程机械系统的动态特性研究有一定的指导意义．     

用于飞机装配的3-S—R机构运动学与奇异分析

针对飞机柔性装配系统高精度、大作业空间的要求,以3-SPR并联机构为研究对象,运用螺旋理论分析该机构的自由度特性并建立约束螺旋,进而求得机构的雅可比矩阵。通过对雅可比矩阵的分析,明确机构的奇异位形。根据并联机器人机构学理论建立该机构的位置逆解模型,推导出位置逆解的显式解答。利用运动仿真软件对机构进行运动仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

用于飞机装配的3-SPR机构运动学与奇异分析

针对飞机柔性装配系统高精度、大作业空间的要求,以3-SPR并联机构为研究对象,运用螺旋理论分析该机构的自由度特性并建立约束螺旋,进而求得机构的雅可比矩阵。通过对雅可比矩阵的分析,明确机构的奇异位形。根据并联机器人机构学理论建立该机构的位置逆解模型,推导出位置逆解的显式解答。利用运动仿真软件对机构进行运动仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

柔性变胞机构动力学建模及仿真研究

基于柔性变胞机构由于特殊的结构和运动形式,其动力学方程是非线性的,基于第一类拉格朗日方程,推导出柔性变胞机构任意构态柔性体的质量矩阵、刚度矩阵及广义主动力矩阵,建立柔性变胞机构任意构态的动力学控制方程,为实现对柔性变胞机构的精确控制打下基础;另外,根据杆件增加和减少两种情况下的构态变换矩阵推导出全构态柔性变胞机构的动力学模型.以4构态的柔性变胞机构为例,建立动力学方程并仿真验证所建立的全构态动力学模型的正确性和有效性.