基于键合图的平面凸轮机构动力学建模与仿真

针对含有凸轮机构的机电耦合系统动力学建模与仿真问题,提出了相应的键合图方法。基于凸轮机构的运动约束条件,阐述了建立平面凸轮机构键合图模型的一般方法,揭示了其所包含的动力学原理。在混合因果关系的情况下,结合现有的算法,实现了机电耦合凸轮机构系统一体化建模与仿真,通过实例说明文中方法的有效性。     

混合驱动五杆机构动态静力分析的向量键合图法

为提高混合驱动连杆机构动态静力分析的效率及可靠性,提出了相应的向量键合图法。基于平面移动铰的运动约束条件,建立了更加简明的平面移动铰向量键合图模型。根据混合驱动五杆机构构件间的邻接关系,将平面运动刚体、旋转角及移动铰的向量键合图模型组合起来,建立了混合驱动五杆机构向量键合图模型。针对微分因果关系及非线性结型结构给该类机构自动建模与动力学分析所带来的代数困难,提出了有效的增广方法。在此基础上,推导出更加简明实用的系统驱动力矩及运动副约束反力的统一方程,实现了混合驱动五杆机构系统计算机辅助动态静力分析。通过实际算例说明了所述方法的可靠性及有效性。     

基于向量键合图法的行星轮系动态静力分析

针对行星轮系动力学建模与动态静力分析问题,提出了相应的向量键合图法。基于平面复合铰的运动约束条件,建立了更加简明的平面复合铰向量键合图模型。根据行星轮系构件间的运动约束关系,将系杆、行星轮、复合铰及齿轮副的向量键合图模型组合起来,建立了双行星轮轮系机构的向量键合图模型。通过有效的增广方法,消除了该类系统向量键合图中的微分因果关系。应用相应的算法,实现了双行星轮轮系机构的计算机辅助建模与动力学分析,说明了所述方法的有效性。     

平面多体系统动力学计算机仿真向量键合图法

为提高平面多体系统动力学计算机仿真的效率及可靠性,提出了相应的向量键合图法。由系统向量键合图模型基本场及结型结构的输入、输出向量间的代数关系,推导出便于计算机自动建立的系统状态方程及运动副约束反力方程的统一公式。根据运动约束关系,将平面运动构件及旋转铰的向量键合图模型组合起来,建立了3-RRR型平面并联机器人机构的向量键合图模型。通过有效的解耦方法,解决了微分因果关系及非线性结型结构给该类机构动力学计算机仿真所带来的代数困难。在此基础上,实现了3-RRR型平面并联机器人机构的计算机自动建模与仿真,验证了所述方法的可靠性及有效性。     

含铰间隙RRR-RRP六连杆压力机机构动态仿真向量键合图法

针对含铰间隙RRR-RRP六连杆压力机机构动力学建模与仿真问题,提出了相应的向量键合图法。在考虑旋转铰间隙及复合铰的条件下,建立了含铰间隙RRR-RRP六连杆压力机机构向量键合图模型。应用相应的方法,解决了机构向量键合图模型的微分因果关系给计算机自动建模所带来的代数困难。在此基础上,实现了含铰间隙RRR-RRP六连杆压力机机构动力学计算机自动建模及仿真,分析了运动副间隙对刀具加速度、机构构件角加速度、质心加速度及运动副约束反力的影响,说明了所述方法的可靠性及有效性。     

平面开链机械臂动力系统及其控制的向量键合图建模与分析

平面开链机械臂是由一系列电机驱动单臂串联而成。利用这种串联式的结构特性,建立了电机驱动单臂的子系统机电耦合向量键合图模型以及等价动力学一阶微分方程,并利用模块化的方式建立出整个平面开链机械臂系统的键合图动力学模型。模型中通过考虑电机输出轴以及机械臂的挠性,实现微分因果关系的消除。以平面2R机械臂为例,通过对含有PD控制器的机电耦合系统动力学模型进行键合图仿真与Matlab仿真的结果对比,以及容性元件取值对系统动态响应影响的分析,验证了所提出方法的正确和有效性。     

机电系统一体化建模与动力学仿真向量键合图法

针对机电系统一体化动力学仿真过程中存在的问题,提出了适用于计算机自动建模的向量键合图法。考虑到系统独立贮能场、耗散场方程是非线性的情况,推导出了系统状态方程;以修正非线性连续接触碰撞力混合模型为基础,建立了间隙运动副的向量键合图模型;在此基础上,建立了计及驱动电机、非线性运动副间隙的曲柄滑块压力机机构系统向量键合图模型,实现了非线性机电系统的一体化自动建模及动力学仿真,验证了所述方法的可靠性。研究结果表明:建立的系统状态方程通用性更强,建模方式程式化;建立的间隙运动副向量键合图模型具有精细度高、模块化的特点,特别适用于精确计及运动副间隙的机电系统一体化计算机建模及动力学仿真;运动副间隙对机电系统动态性能产生一定程度的影响,使机构连杆两端运动副约束反力、刀具加速度呈高频振荡状态,最大值分别增加3.55%、2.8%、5.7%,进一步说明了该方法的有效性。     

基于键合图和Simulink的轧机主传动系统的建模及应用

键合图理论是一种可以同时处理多种能量范畴工程系统的动态建模与分析方法。它以一种向量的形式给出了复杂系统的简单描述。键合图理论结合Matlab/Simulink仿真软件对轧机主传动系统进行了机电耦合的建模及动态仿真。可以直观地表达系统的功率流向和控制关系,能够对轧机主传动系统进行有效的动态性能仿真。解决了传统的动力学分析方法仅限于单一的机械系统,无法以统一的方式在计算机上实现机电系统动力学建模与仿真的问题。     

复杂机电系统的全局耦合建模方法及仿真研究

运用键合图和功率拓扑键合图,建立了一个典型复杂机电系统——高速轧机的全局耦合动力学模型,揭示了各子系统之间的耦合关系,分析了由于耦合导致的影响,借助拓扑约束键及因果线,系统数学模型可由子系统数学模型分立——联合运行求解,大大降低了模型的病态程度和仿真时间;数学模型高度模块化,因而可方便地拆卸、拼装以适用于不同类型的轧机。对研究结果进行对比表明所建立的全局耦合动力学模型比一般孤立系统动力学模型更接近实测数据。方法具有一般意义,可用于其他复杂机电系统的动力学建模和分析。     

平面连杆机构动态静力分析回转键合图法

为提高多能域耦合平面连杆机构动态静力分析的效率及可靠性,提出了回转键合图法.阐述了建立平面连杆机构键合图模型的一般方法及其动力学原理.基于回转键合图推导出便于计算机自动生成的完整形式的系统驱动力矩及运动副约束反力的统一公式,有效地克服了微分因果关系及非线性结型结构所带来的十分困难的代数问题,实现了计算机自动建模.实际算例表明了所述方法的有效性.     

平面多体机械系统键合图模型及其动力学原理

从能量守恒的基本原理出发,讨论了键合图中的多通口元件MTF所具有的性质.以此为基础阐述了建立平面多体机械系统键合图模型的一般方法及其动力学原理.将运动副约束反力视做未知势源加在系统键合图模型相应的0-结处,有效地解决了微分因果关系及非线性结型结构所带来的十分困难的代数问题,实现了计算机自动建摸与仿真.实际算例表明了所述方法的有效性.     

平面连杆机构动态静力分析回转键合图法

为提高多能域耦合平面连杆机构动态静力分析的效率及可靠性,提出了回转键合图法.阐述了建立平面连杆机构键合图模型的一般方法及其动力学原理.基于回转键合图推导出便于计算机自动生成的完整形式的系统驱动力矩及运动副约束反力的统一公式,有效地克服了微分因果关系及非线性结型结构所带来的十分困难的代数问题,实现了计算机自动建模.实际算例表明了所述方法的有效性.     

平面柔性多体系统完全动力学问题的回转键合图法

介绍平面柔性多体系统完全动力学问题的回转键合图法。给出了综合考虑刚弹性及多种能域相互耦合的平面柔性多体系统键合图模型的建立方法,推导出了便于计算机自动生成的系统状态方程及运动副约束反力方程的统一公式,克服了非线性几何约束及微分因果关系给建立系统状态方程及运动副约束反力方程所带来的代数环问题。回转键合图法特别适合于多种能域并存的系统。通过实例说明了方法的有效性。     

非惯性系柔性平面连杆机构系统完全动力学问题的回转键合图法

介绍了非惯性系柔性机械系统完全动力学问题的回转键合图法,给出了非惯性系下综合考虑刚、弹性及多种能域相互耦合的柔性机械系统键合图模型的建立方法。基于回转键合图理论,推导出便于计算机自动生成的系统状态方程及运动副约束反力方程的统一公式,有效地克服了微分因果关系及非线性结型结构给在计算机上自动建立系统状态方程及运动副约束反力方程所带来的十分困难的代数问题。所述方法特别适合于多能域并存的系统。结合实例来说明本文方法的有效性及通用性。     

回转键合图法进行空间多体动力系统建模与仿真

为提高多能域耦合空间多体动力系统建模与仿真的效率及可靠性,提出了回转键合图法。阐述了建立空间多体系统键合图模型的一般方法及其动力学原理。基于回转键合图推导出便于计算机自动生成的系统状态方程及运动副约束反力方程的统一公式,克服了微分因果关系及非线性结型结构给系统自动建模与仿真所带来的代数困难。所述方法特别适合于多能域并存的系统,通过实例说明本文方法的有效性。     

机器人机构动力学正问题的键合图法

介绍机器人机构动力学正问题的键合图法,推导出便于计算机自动生成的完整形式的机器人机构驱动力矩及关节约束反力的统一计算公式。结合实例给出机器人机构的键合图表示方法。将关节约束反力视为未知势源加在机器人机构键合图模型相应的０－结处,克服微分因果关系给建立机器人机构驱动力矩及关节约束反力统一公式所带来的极大的代数困难。通过实例表明本方法的有效性。     

键合图法在机构动态静力分析中的应用

详细介绍了机构动态静力分析的键合图方法。给出了平面连杆机构键合图模型的建立方法,推导出了便于计算机自动生成的机构平衡力矩（平衡力）及运动副约束反力的统一公式。本文方法的通用性及有效性通过实例得到验证。     

空间多体机械系统动态静力分析键合图法

从能量守恒的基本原理出发,讨论了键合图中的多通口元件MTF所具有的特性。以此为基础阐述了建立空间多体机械系统键合图模型的一般方法及其动力学原理。将运动副约束反力视作未知势源加在系统键合图模型相应的0-结处,有效地解决了微分因果关系及非线性结型结构所带来的十分困难的代数问题,推导出便于计算机自动生成的系统驱动力矩及运动副约束反力方程的统一公式,实现了计算机自动系统动态静力分析。实际算例表明了所述方法的有效性。     

非惯性系平面连杆机构动态静力分析的回转键合图法

介绍非惯性系平面连杆机构动态静力分析的回转键合图法。给出非惯性系平面连杆机构键合图模型的建立方法。基于回转键合图理论 ,推导出便于计算机自动生成的完整形式的机构平衡力矩及运动副约束反力的统一计算公式 ,有效地克服了非线性几何约束及微分因果关系给建立机构平衡力矩及运动副约束反力统一公式所带来的十分困难的代数问题。所述方法特别适合于多能域并存的系统。结合实际算例说明本文方法的有效性。