柔性多体机械臂动力学仿真

本文介绍基于Ｊｏｕｒｄａｉｎ变分原理的柔性多体机械臂动力学方程的单向递推组集方法，并根据该方法开发了柔性多体系统动力学仿真软件ＦＭＳ，文末对空间四连杆机械臂机器人操作手进行了动力学仿真．     

组合柔性机械臂抑振性能的仿真及实验研究

为抑制柔性机械臂的低频固有振动,该文提出利用组合结构滞迟阻尼效应来提高柔性机械臂的抑振性能.以单根叠层组合柔性机械臂为对象,通过有限元仿真和实验,对组合柔性机械臂的减振性、结构参数和预压力对其减振性能的影响进行了研究,并由仿真实验确定了组合柔性机械臂的动态恢复力曲线.研究结果表明:与实体柔性机械臂相比,组合柔性机械臂的抑振效果显著;确定合适的预紧力和结构尺寸参数可得到最佳的抑振性能;组合柔性机械臂-质量系统的固有频率不是一常量,其大小随振幅的减小而增大;组合层之间的相对刚度对其抑振性能有影响,减小相对刚度可提高其抑振能力.实验证明,该文采用的有限元仿真方法能较准确地反映组合柔性机械臂的动力学性质,可以代替实物实验确定动态恢复力滞迟回线,为组合柔性机械臂动力学建模、减振性设计及运动控制研究提供了有效方法.     

柔性机械臂动力学的模态综合法

运用模态综合方法,导出柔性机械臂系统的动力学方程,并指出这种方法的优点,对单臂模型的数值计算结果验证了本文的方法。     

柔性机械臂的建模方法

本文利用Hamiliton原理建立了单杆柔性机械臂的动力学模型,并用有限元——假设模态法对其进行了离散化。最终,建立了可供上机计算的运动微分方程。本方法可推广到多柔性杆系统。     

绳驱动仿生软体机械臂结构设计与弯曲特性仿真

提出了一种基于绳驱动的波纹状软体仿生机械臂,机械臂本体由软体硅胶制成,具有高灵活性、较好的环境适应性及人机交互安全性等特点.该机构通过利用柔顺机构学原理将软体机械臂设计为波纹状,既优化了机械臂受到绳驱动时的弯曲特性,又兼具圆柱型软体机械臂的承载性能.相比传统的刚性机械臂,软体机械臂没有任何刚性关节,因此引入了分段恒曲率假设对其定义,结合软体机械臂特点利用有限元分析软件进行仿真分析,验证了其在驱动绳不同长度变化量下的弯曲特性及受力情况.     

单杆柔性机械臂动力学分析

本文利用Ｄ’ＡＬｅｍｂｅｒｔ原理建立了单杆柔性机械的动力学方程，并用模态展开法对其进行了离散化。最后，给出了计算机模拟结果。为进一步开展多杆柔性机械臂动力学分析其控制打下了基础。     

双柔性机械臂伺服系统PI控制策略

柔性机械臂系统中的负载柔性、关节柔性会导致输出转速波动,故使用PI控制策略对伺服系统进行控制.根据连续体振动理论和拉格朗日方程建立同时考虑负载和关节两种柔性的动力学模型,并分析了两种柔性对系统传动特性的影响.使用Arnoldi方法对传递函数进行降阶,并对降阶误差进行评价.采用极点配置方法设计控制器参数,讨论了极点阻尼系数、自然频率等对系统动态特性的影响.最后进行双柔性机械臂的仿真分析和转动控制实验,结果表明：适当调整控制器参数可以有效减弱柔性机械臂伺服传动系统末端的转速波动,进而抑制机械谐振现象,使系统趋于稳定.     

带载柔性机械臂固有频率确定及其减振器设计

给出了计算带载柔性机械臂固有频率的振型简化法公式，并将其动用于带载柔性机械臂的减振器设计，以及安装减振器后复合系统的固有频率估算，并通过实际柔性臂的计算，与模型简化法和Ｄｕｎｋｅｒｌｅｙ法进行了比较。     

柔性机械臂控制方法的研究

针对柔性机械臂的控制难点,在纵观柔性机械臂控制现状的基础上,提出了利用广义预测控制方法对柔性机械臂进行控制。实验结果表明,广义预测控制方法对柔性机械臂的控制是有效的。为柔性机械臂的进一步研究提供了理论指导及重要的前提条件。     

活塞机械疲劳试验的三维接触有限元仿真

针对某活塞机械疲劳试验,以某铝合金活塞为研究对象,采用有限元方法分析了在交变机械载荷作用下活塞销和活塞销座内侧之间接触状态和接触应力的变化,在此基础上确定了活塞疲劳失效的主要位置,这一数值计算结果与试验结果吻合,进而分析了接触对活塞疲劳失效的影响.     

轻轨PC梁铸钢支座有限元分析及实验

跨座式轻轨轨道采用简支梁结构，铸钢支座需承受所有荷载，其强度将对轻轨交通产生决定性的影响。由于铸钢支座结构的特殊性和受载的复杂性，对其进行应力分析，确保轻轨安全，有极其重要的意义，通过对铸钢支座的有限元分析，建立了支座的三维有限元模型，分析支座承受的荷载及受力边界条件，得到接触应力和综合应力计算结果。为验证理论分析结果，对支座进行了疲劳试验，试验研究表明，有限元分析结果和试验结果吻合良好，保证了分析结果的可靠性。     

柔性多体系统接触碰撞动力学研究

用有限元方法对柔性系统的接触碰撞问题进行了数值仿真计算．以柔性杆与刚块纵向碰撞为例，建立了接触碰撞动力学模型，利用有限元方法建立了接触碰撞期间的动力学方程．通过对不同的参数进行大量的数值仿真，结果表明，有限元方法能够仿真在接触碰撞期间的柔性杆纵向振动的弹性波，碰撞力时间响应的数值解与解析解吻合较好．     

挠性双摆动力学仿真和空间挠性机械手控制

本文对普通工业挠性机械手特例挠性双摆进行了动力学仿真,其结果和PBUsoro的工作完全吻合,本文对空间挠性机械手典型工况进行了正弦加载方式的开环控制,实现了到达指定位置时机械手端点负载的速度以及机械臂转动角速度为零的工作要求。     

基于确定性力学的破碎机齿板应力和应变有限元仿真研究

应用确定性力学方法,对齿板应力和应变进行了有限元仿真研究,通过对仿真结果的分析,认为基于确定性力学的齿板应力和应变仿真只能部分反映其真实受力状态,齿板类零件在有限元仿真中的载荷施加方法应进一步研究,以真实地反映齿板在实际工况下的受力情况．     

考虑胎圈/轮辋接触的子午线轮胎三维有限元分析

近10多年来,有限元方法被越来越多的应用于轮胎设计过程,进行参数化研究,从而减少轮胎发展周期,甚至可以替代一定的轮胎测试.文中轮胎的材料非线性、几何非线性及接触非线性的有限元分析,着重研究了胎圈与轮辋接触面的应力分布.此外,要优化钢丝圈面积以提高耐久性,改进整个轮胎的设计以达到预期的疲劳寿命,必须准确掌握轮胎与轮辋之间的接触压力状态.     

基于接触单元法的复杂机构有限元分析

针对混合臂式高空作业车作业臂的复杂构型,提出以三维接触有限元方法分析其强度.为了验证三维接触单元建模方法的有效性和分析影响结构应力分布的因素,首先以此方法对简支梁进行强度分析,并与传统的自由度耦合法、界面单元法和理论解析方法的分析结果进行比较.结果表明:接触单元法具有更高的精度;接触摩擦系数和接触刚度因子对全局应力分布的影响很小,与理论分析结果的最大误差小于7%,而接触面间穿透量的允许误差因子的影响可以忽略.最后使用包含摩擦的接触单元法建立作业臂的有限元分析模型,其中的液压缸支撑采用实体单元和弹簧单元综合建模的方式.通过与实验结果进行比较发现,有限元分析结果的误差低于15%,证明了此分析方法具有良好的精度和实用性.     

硅基微结构气体传感器结构的有限元模拟分析

利用金属铂的热阻、 热敏特性, 以及SiO₂和SiN_x良好的绝 热、 绝缘特性, 设计一种以铂丝为加热层, 叉指状的金电极为敏感膜信号电极, SiO₂和SiN_x为隔热和电绝缘层的硅基微热板结构气敏元件. 并利 用有限元分析工具ANSYS, 对所设计的硅基微结构气敏元件的加热器进行了稳态过程和瞬态 过程的模拟和分析, 得到了元件表面的稳态热场分布和瞬态响应的分析结果.     

柔性制造系统仿真研究

柔性制造系统是大型复杂的自动制造系统，其运行效益至关重要，但其不可预见性也很大，相应的投资风险和人力，物力浪费的潜在可能性也较大，一旦建成后发现设计不合理，要改动或重建，又要耗费大量人力，物力，通过计算机仿真，可以在规划，设计阶段就对柔性制造系统的静动态性能进行充分的预测，以尽早发现系统布局，配置及调度控制策略方面的问题，从而更快，更好地改善系统设计，通过实例对这一系统进行了建模与规划分析，这对机械制造企业柔性制造系统具有十分重要的意义。