基于虚拟样机技术的含间隙转动铰建模与动力学仿真

对基于ADAMS的含间隙转动铰虚拟样机建模方法进行阐述,并建立具有多个含间隙转动铰的平面曲柄摇杆机构虚拟样机;通过动力学仿真,分析不同连接处的含间隙转动铰元素之间的相对运动关系,对三类运动铰间隙模型的适用性进行评价.     

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。     

含多间隙转动铰机构虚拟样机建模与动力学仿真研究

利用实体接触关系建立含间隙转动铰模型,采用非线性弹簧阻尼器接触力和基于速度的摩擦力计算转动铰元素之间的作用力,通过一含多间隙转动铰曲柄摇杆机构的虚拟样机仿真算例,分析转动铰元素之间的相对运动以及间隙对摇杆运动性能的影响,为提高机构性能提供依据.     

旋转副间隙对插齿机主机构动态性能的影响研究

为了研究旋转副间隙对插齿机主机构动态性能的影响,建立了含摩擦的间隙非线性接触碰撞力的模型及含间隙旋转副的插齿机主机构虚拟样机,采用机械动力学分析技术,研究了碰撞模型参数、间隙数值和间隙数量对机构动态性能的影响.结果表明,当间隙较小时,随着间隙值的增加,滑块速度误差的均方根会趋于稳定;存在一个合适的间隙范围,使得多处间隙时的滑块速度误差均方根比一处间隙时的滑块速度误差均方根小.研究结果为合理选择插齿机主机构间隙副材料、控制运动副间隙数值和数量提供参考.     

基于ADAMS的曲柄摇杆机构的运动精度仿真研究

通过建立了曲柄摇杆机构的虚拟样机模型并对模型进行了参数化。通过仿真可建立杆长制造误差、运动副间隙与连杆曲线轨迹精度的数量级别关系，为曲柄摇杆机构的制造、装配提供了依据。     

基于ADAMS的含间隙柔性酒瓶装箱机构的优化设计与动力学仿真

基于ADAMS仿真软件平台,对酒瓶装箱机构进行了建模仿真,并以抓头加速度最小为目标函数对机构进行了结构优化。基于间隙矢量模型,考虑运动副间隙和杆件柔性的影响对酒瓶装箱机构重建模型,并基于非线性碰撞接触力模型建立了构件接触处的碰撞接触力与位移关系,得到了运动副间隙和杆件柔性对机构运动特性及动力学特性的影响规律。结果表明:当同时考虑运动副间隙和连杆柔性时,柔性杆对轴销和轴套的碰撞有一定的缓冲作用,从一定程度上消减了运动副间隙对目标点运动特性的不利影响。     

高速工业平缝机挑线机构轨迹精度分析

以某型高速工业平缝机挑线机构为对象,考虑构件杆长制造误差和运动副间隙误差,分析了综合误差对挑线孔轨迹精度的影响。采用微分法,获得了杆长制造误差对输出轨迹的误差传递函数;基于连续接触模型,计算了构件运动副间隙影响下的挑线轨迹;通过算例仿真和实验,讨论了综合误差对挑线机构输出轨迹精度的影响因素。     

计及铰间隙的多柔体机械臂动力学特性

地面长臂机械研究中一般都将铰当成理想铰处理而忽略铰间隙的影响,为得到更符合实际运动学规律和动力学特性的结果,首先,采用Lankarani-Nikravesh模型并选取合适的摩擦因数,分析加入第1节臂和加入全部4节臂油缸连接旋转铰间隙接触摩擦的影响;其次,建立对应的多柔体臂架的刚柔混合模型,对理想铰和铰间隙臂架模型的末端轨迹和振动特性进行数值分析。结果表明:加入铰间隙模型的末端振动位移比理想铰模型的末端位移增大,第1节臂液压油缸最大受力值也对应增大;考虑铰弹性的第1阶固有频率比理想铰模型有所降低,证明此类机械铰间隙的影响不能忽略。最后,通过臂架实验台验证了模型的合理性和数值仿真的正确性,为此类机械设计和工程应用提供参考。     

考虑双间隙曲柄滑块机构动力学建模与分析

以曲柄滑块机构为例,考虑机构两处旋转副间隙,引入平面多体系统中转动副间隙描述的数学模型,采用修正混合非线性弹簧阻尼接触碰撞力模型分析运动副元素的碰撞特性,采用牛顿-欧拉法建立了曲柄滑块机构的运动学和动力学模型,使用数值仿真和ADAMS仿真分析对比其仿真结果,验证所建立模型的正确性,得出运动副间隙对机构动力学特性的影响特点。     

基于深度学习方法的含间隙铰链多刚体系统的动力学建模与分析

机械系统中,铰接处接触力受铰间间隙量大小、运动副各部件的材料属性、运动过程中的接触状态等因素的影响,表现出很强的非线性。传统的间隙铰摩擦理论模型主要关注对摩擦现象描述的普适性,而难以精确地描述摩擦过程中摩擦力的非线性特征。基于物理样机试验获得的数据,使用深度学习方法建立了间隙铰非线性接触力神经网络模型,通过摩擦试验生成接触摩擦力数据集,结合旋转铰间隙接触碰撞力混合模型生成接触碰撞力数据集,对模型进行训练和测试,得到了旋转间隙铰的神经网络动力学模型。在此基础上,结合拉格朗日方程对含间隙铰的曲柄滑块机构进行建模,建立了“多刚体系统-间隙铰-多刚体系统”的动力学模型,通过仿真分析得到系统关键参数的动力学响应,并与物理试验结果进行了对比,验证了基于深度学习方法获得的间隙铰模型的正确性,为深度学习方法在非线性系统动力学建模方向上的应用提供了一个可行的思路。     

含间隙曲柄滑块机构运动副动态磨损研究

含间隙曲柄滑块机构中运动副的润滑情况不同于滑动轴承,其相对速度不足以形成动压润滑而处于边界润滑状态下.为了分析此状态下的动态磨损问题,考虑到含间隙运动副边界润滑时轴套的切向弹性变形和切向阻尼,结合考虑间隙运动副碰撞接触的非线性弹簧阻尼模型,提出边界润滑条件下的间隙副接触力模型,进而在此基础上推导出间隙副的动态磨损模型,并对含间隙曲柄滑块机构的运动副动态磨损进行数值分析.计算结果表明副元素间呈现出连续弹性变形现象,在连续变形接触处,动态磨损量较大使磨损加剧,并出现非均匀磨损.     

齿轮—转子耦合系统的动态响应及齿侧间隙对振幅跳跃特性的影响

为了模拟工程应用中齿轮—转子系统的动态响应,考虑齿侧间隙、时变啮合刚度、静态传动误差、不平衡质量和弹性转轴的影响,建立齿轮—转子耦合系统的动力学模型。对动力学方程进行数值仿真,研究转速对动态响应的影响、齿侧间隙的变化对振幅跳跃现象的影响规律和转速与动态啮合力之间的关系。研究结果表明,随着齿侧间隙的增大,齿轮—转子系统的振幅跳跃现象变得更明显。振动加速度的频谱图主要包括啮合频率及其高次谐波。随着转速的逐渐升高,1倍频的振幅也逐渐增大,并且在啮合频率及其高次谐波附近还会出现边频带。动态啮合力的频谱图与动态响应的频谱图类似。对一个齿轮—转子试验台进行理论计算和试验测试,试验数据基本上验证对试验台的理论计算结果,试验测量结果和数值仿真之间的差别主要来源于建模误差和测量误差。     

含间隙移动副的曲柄滑块机构动力学研究——系统建模和动力学方程

为了研究运动副间隙对机构的影响 ,对机构进行动力学分析是一个必要环节。以曲柄滑块机构为例 ,考虑三球销滑动副间隙对机构动力学特性的影响。通过缩减变形获得树形系统 ,采用 Kane方法得到 8个一阶微分方程组 ;根据“动态分段”的思想 ,实现全局仿真 ,并给出算例。本文采用的动力学分析方法 ,使得分离状态和接触状态机构动力学方程形式统一 ,大大减小了方程推导和求解的工作量 ,对其它含间隙副机构的动力学研究具有普遍意义。     

运动副间隙对汽车摆振系统非线性动力学行为影响分析

在前期研究中发现运动副间隙对机构的动力学响应影响显著,因此做出转向系统中的间隙也会对转向摆振系统的响应产生重要影响的推断。为此,将转向梯形机构简化为一个连杆机构,并就机构中运动副间隙对转向系统摆振的影响进行了分析。借助拉格朗日方程建立考虑转向机构运动副间隙的6自由度转向系统摆振动力学模型,基于该摆振模型,应用四阶龙格－库塔法对间隙参数发生变化时摆振系统的响应进行仿真分析。通过仿真分析结果发现：转向机构运动副间隙是诱发转向轮摆振系统混沌运动的重要因素,在摆振系统建模过程中应予以充分考虑;随着运动副间隙增大,转向摆振系统会由周期运动状态经过拟周期运动状态逐渐进入混沌状态,造成摆振运动加剧。相关结论可为转向系统摆振的有效控制奠定理论基础。     

Delta机器人综合位置误差研究及其耦合特性分析

以Delta机器人为分析对象,研究了动平台的位置误差模型,并对误差源的耦合特性进行了分析。首先,利用从动臂的位置特性,依据几何空间矢量法,建立了Delta机器人机构误差模型;其次,以数理统计与空间矢量原理为基础,推导出Delta机器人关节间隙误差模型;然后,基于空间有限元理论,在建立系统弹性动力学模型的基础上建立了其柔性误差模型;综合考虑这3种误差源,建立了Delta机器人综合位置误差模型;最后,利用Adams与Workbench联合仿真、Matlab数值计算和FARO激光跟踪仪的现场试验验证了位置误差模型的正确性,并对误差源的耦合特性进行了分析,阐述了方向位置误差与坐标轴方位之间的关系。结果表明,影响Delta机器人动平台位置误差的各个误差源间并不是简单的叠加,而是具有明显的耦合特性,并且动平台方向位置误差会随着坐标轴方位的变化而变化。     

基于静态间隙杆模型的曲柄滑块机构磨损分析

磨损是导致机械设备和机械零部件失效的主要原因之一,磨损与系统动力学响应的耦合对机构的性能均有重要影响。基于一种转动副反力的简化求解模型,进行了一系列的参数研究。结合达朗贝尔原理对曲柄滑块机构进行动力学建模,利用Winkler弹性地基模型获取界面的接触压力分布,使用Archard模型计算间隙副的磨损深度,建立了含间隙曲柄滑块机构的磨损与动力学耦合分析框架;通过与有限元(FEM)方法的比较发现,该磨损计算耦合模型不但具有相当的求解精度,而且在计算效率方面有质的提升。     

涡轮叶尖间隙损失模型的分析研究

这里基于CFD数值计算的结果,对5种工程上常用的涡轮叶尖间隙流动损失模型进行了全面的分析比较。数值结果表明,由于在建立模型时使用的实验数据的局限性,使得现有不同涡轮叶尖间隙损失模型之间的计算结果具有相当大的差异。对三种不同负荷大小的涡轮叶片预测结果及与CFD数值计算的结果对比说明,对于轻负荷涡轮叶片,目前所有损失模型预测结果是偏大的,而对于高负荷不考虑旋转因素的涡轮叶片,所有损失模型预测结果是偏小的,但对于考虑旋转因素的高负荷涡轮叶片,Ainley-Mathieson损失模型和Yaras损失模型的预测结果与数值计算结果比较接近。     

弧面分度凸轮机构动力学建模与Simulink仿真技术的研究

对弧面分度凸轮机构动力学特性进行了研究，考虑间隙存在、柔性轴和电机特性下，建立了系统动力学方程，应用Matlab／Simulink求解和动态仿真。结果显示间隙对凸轮和工作盘的响应有影响，从动件最大角加速度提高28％，电机输出轴角速度高频振荡。     

机构中单个构件的混沌

以组成机构的基本构件为研究对象 ,建立了间隙转动副的分离接触模型 ,以此模型采用牛顿力学的方法建立机构的动力方程 ,通过数值解得出了间隙转动副在机构运动中存在混沌运动 ,同时 ,还得出了某些参数对混沌性态的影响     

含间隙弹性机构动态特性分析

在含间隙刚性连杆机构动力学分析的基础上,建立了含间隙弹性连杆机构动力学模型,计入刚弹耦合作用及间隙对杆件弹性变形的影响,利用该方法对一弹性四连杆机构进行动力分析,采用较为简洁的迭代求解方法,通过算例讨论了几类机构的副反力,杆件变形的情况,计算结果表明,该方法是正确可行的。