煤炭采样机械臂的刚柔耦合动力学建模与仿真分析

基于多体动力学理论和拉格朗日方程,将煤炭采样机械臂中的大臂、小臂、伸缩臂考虑为柔性臂,结合Pro/E,ANSYS和ADAMS分别建立刚性和刚柔耦合模型,在相同驱动函数下对两种运动模型进行分析,仿真得出两种模型变化曲线,对比仿真结果表明,在研究臂架系统时,考虑各个臂杆柔性变形是非常必要的,刚柔耦合建模更符合工程实际,所得到的研究结果为采样臂动力学分析和结构优化奠定了理论基础.     

基于刚柔耦合的机械臂架系统关键焊缝精细化计算与优化

针对机械臂架系统关键焊缝计算效率不高、计算结果不准确的问题,以长臂架混凝土泵车的臂架系为典型工程装备部件,以关键焊缝为研究对象,提出基于刚柔耦合特性,使用子模型技术对焊缝进行精细化计算与优化。在ANSYS Workbench中,建立臂架系统整体刚柔耦合模型,通过动力学仿真分析得到部件在典型工况下的铰孔载荷;建立关键焊缝的子模型,使用子模型技术得到焊缝真实的应力分布;提出焊缝的优化方案,对比分析焊缝优化前后的计算结果,验证方案的可行性,并应用于实际生产。结果表明：对具有大柔性、多臂节的机械臂架系统,基于刚柔耦合特性,采用子模型技术对关键焊缝进行精细化计算,可提高计算效率,获得更真实、准确的计算结果,为焊缝的校核和优化提供依据,为大型构件局部结构的计算提供参考。     

混凝土泵车臂架柔性多体动力学建模与仿真

用柔性多体动力学的理论分析四节臂混凝土泵车臂架系统的动态特性。把泵车的臂架模拟成柔性机器臂,采用拉格朗日方程和虚功原理建立混凝土泵车臂架系统的柔性多体动力学方程,通过对泵车臂架运动微分方程的推导和数值求解,对泵车各臂杆的运动情况进行分析。结合动力学仿真分析软件,分别建立四节臂混凝土泵车臂架的刚性模型和柔性模型,给定相同的驱动力矩对两种不同情况下的运动模型进行分析。仿真得出两种模型的变形曲线和第四节臂杆的角速度曲线,对比仿真结果表明,在研究轻质长臂杆混凝土泵车的臂架系统时,考虑各个臂杆柔性变形的影响是非常必要的,同时,研究成果也为混凝土泵车浇注自动化的研究提供了数学模型。     

单自由度柔性机械臂刚柔耦合动力学仿真研究

柔性机械臂在刚性旋转的同时自身存在弹性变形运动,其动力学行为表现为复杂的刚柔耦合现象,对机械臂的控制精度和运动稳定性产生不可忽视的影响.为研究单自由度柔性机械臂的刚柔耦合特性,采用了ANSYS和ADAMS的联合仿真方法.基于柔性体建模理论,在ANSYS中建立单自由度柔性机械臂的有限元模型,将模型导入ADAMS中进行动力学仿真.分析了机械臂末端的振动与转速的关系,研究了某一时刻的动应力及其随时间的变化情况.结果表明,该方法适用于柔性机械臂的刚柔耦合动力学特性研究,对柔性机械臂的设计具有重要意义.     

混凝土泵车臂架刚柔耦合动力学分析

混凝土泵车臂架的柔性效应对其零件的强度、末端运动轨迹和液压缸驱动力都产生不可忽略的影响,因此对其进行刚柔耦合分析是必要的。基于有限元分析软件ANSYS和动力学分析软件ADAMS,建立了27m混凝土泵车臂架的多刚体模型和刚柔耦合模型。分析比较了相同工况下多刚体模型和刚柔耦合模型中液压缸的受力,研究了不同速度和阻尼对液压缸驱动力的影响。仿真结果表明,该方法可实现对大型机械臂的刚柔耦合分析,为臂架系统的设计和优化提供理论指导。     

某型号泵车臂架刚柔耦合模型仿真研究

运用多柔性体理论和方法,结合混凝土泵车臂架系统三维模型,在臂架系统刚性模型的基础上,建立了其刚柔耦合模型;应用ADAMS软件分别对混凝土泵车臂架系统的刚性模型和刚柔耦合模型进行动力学仿真研究。并通过结果对比发现,刚柔耦合模型的末端轨迹和油缸受力更接近于实际情况,从而为臂架系统的设计改良提供了新的思路。     

考虑变形耦合的受冲击柔性机械臂动力学建模

将刚-柔耦合体动力学的新建模理论应用于受冲击柔性机械臂的研究。将柔性机械臂简化为弹性梁,在梁的纵向变形中考虑了变形耦合量,计及了这种耦合对大范围运动的影响。利用Lagrange方程建立了机械臂的动力学方程。将受碰撞冲击后柔性机械臂的瞬态响应,作为求解动力学方程组的初始条件。针对刚体模型和柔性耦合模型进行了数值仿真计算,表明柔性耦合模型更加符合实际情况,为柔性机械臂的动力学分析与控制提供了依据。     

动臂变幅起重机安全拉索安全性研究

以动臂柔性变幅起重机安全拉索为研究对象,采用ADAMS动力学仿真软件,结合Ansys有限元分析软件,建立系统多体动力学刚柔耦合模型,通过仿真得到臂架在安全拉索作用下的动力学行为及安全拉索拉力曲线,依据臂架结构及安全拉索的极限承载能力,分析不同工况下系统的安全性。     

齿轮传动系统刚柔耦合建模及载荷特性研究

齿轮传动系统是履带车辆核心部件之一,为了掌握齿轮在系统运行过程中的载荷特性,基于刚柔耦合动力学,构建了利用Creo、HyperMesh和RecurDyn软件平台联合建模的方法,在考虑齿轮副间时变接触力和齿轮柔性的基础上,建立了系统刚柔耦合仿真模型,并依托试验台架对其准确性进行了验证。以某实际工况为例进行仿真,将刚柔耦合模型和刚性体模型的仿真结果进行对比分析,结果表明刚柔耦合模型能更加准确地对齿轮运动受力情况进行描述。根据仿真得到的齿轮应力变化规律,分析了系统运行过程中断齿故障的产生的原因。仿真过程及结果为齿轮疲劳寿预测、系统的故障诊断提供了参考和依据。     

基于柔性多体动力学的混凝土泵车臂架仿真分析

通过UG建立某混凝土泵车臂架系统实体模型,结合有限元分析软件ANSYS对各节臂架进行模态分析,并将模态分析结果保存为模态中性文件,导入运动学动力学分析软件ADAMS,建立泵车臂架系统刚柔混合模型,对其运动模型进行分析;将刚柔混合模型仿真结果与刚体模型仿真结果进行对比,表明刚性臂架系统与刚柔混合模型臂架系统的仿真有明显不同,臂架系统柔性化的的仿真结果更加接近实际。     

门座起重机刚柔-机电耦合动力学研究

为了获得可信度更高的起重机动力学分析数据,提出了在刚柔耦合机械系统虚拟样机模型的基础上,综合考虑刚柔-机电耦合作用的系统建模和仿真分析方法,针对组合臂架门座起重机的变幅系统,利用ADAMS和Matlab/Simulink软件,分别建立起机械系统模型和机电传动控制系统模型,并对变幅工况进行机电一体化联合仿真,获得了速度和应力的分析数据,发现了变幅过程中动态特性受相关因素影响的真实面貌。仿真结果也证明了运用刚柔-机电耦合虚拟样机技术,可以获得与实际运行情况更为接近的载荷谱的可行性,为完成更加精确的疲劳寿命预测提供依据。     

夹持机械手刚柔耦合虚拟样机建模及性能分析

为了准确分析夹持机械手动力学性能,需要考虑柔性体弹性变形对夹持机械手动态特性的影响。鉴于物理样机实验成本较高且设计周期较长,提出一种夹持机械手刚柔耦合虚拟样机建模方法。首先用Solid Works软件进行夹持机械手三维实体建模;其次将模型导入ANSYS软件,分析确定主要柔性体并生成其模态中性文件;接着用模态中性文件替换ADAMS刚体模型中相应的刚性部件,完成夹持机械手刚柔耦合虚拟样机建模;最后对所建模型进行动力学仿真,对比分析仿真结果,验证了模型的正确性。研究表明,对夹持机械手等大型机械系统进行动力学分析时,构件的弹性变形不可忽略,采用刚柔耦合动力学建模方法能够更加深刻地揭示夹持机械手的固有动力学特性。     

考虑悬架柔性的刚柔耦合汽车平顺性研究

目前对车辆平顺性的研究一般采用多刚体动力学的方法,而没有考虑悬架柔性体对其的影响,致使仿真值和实际值存在一定差别。为了提高模型的仿真精度,基于多体动力学理论,有限元及模态综合法建立了计及前悬架横向稳定杆,下摆臂和后悬架扭转梁柔性的刚柔耦合整车模型。建立B级随机路面模型,对整车进行随机路面平顺性仿真计算。研究结果表明:与多刚体模型相比,刚柔耦合作用使座椅加权加速度均方根值减小,刚柔耦合模型之间的差异随车速提高,说明在研究整车平顺性时,建立刚柔耦合悬架模型是有必要的。     

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。     

药协调臂刚柔耦合动力学仿真

为研究某火炮药协调臂的运动状态,用三维软件Creo创建药协调臂的三维模型,将模型导入多体动力学软件Adams中,施加函数驱动对模型进行多刚体运动分析。然后,基于第二类拉格朗日方程和多体动力学理论,将药协调臂上的双连杆、上连接板、上支杆考虑为柔性体,用有限元软件ANSYS和Adams联合建立药协调臂的刚柔耦合模型,并施加与刚体模型相同的驱动。对比两次仿真的结果发现,刚柔耦合模型更符合工程实际,分析的结果为药协调臂的改进及结构优化提供了理论依据。     

刚柔耦合的自卸汽车举升机构动力学分析

为得到更加真实的自卸汽车举升机构动力学特性,将举升机构的拉杆和举升臂视为柔体,利用有限元分析软件MSC.Patran/Nastran对举升机构拉杆和举升臂进行模态分析,输出模态中性文件,在多体动力学软件ADAMS中引入模态中性文件,并考虑了悬架钢板弹簧和轮胎的柔性,建立刚柔耦合的自卸汽车整车虚拟样机模型。利用多体动力学软件ADAMS,对举升机构构件均为刚体和举升机构的拉杆、举升臂为柔体时进行动力学仿真分析,得到了举升机构各铰接点作用力的变化规律。结果表明,举升机构刚柔耦合建模与刚体建模相比,获得的作用力较小,为举升机构的设计提供了依据。     

转K7柔性副构架多体系统动力学建模研究

高速和重载是中国铁路发展的两个重要方向,铁道车辆的轻量化设计理念也被普遍采用。但轻量化设计却导致许多部件弹性变形比较明显,影响车辆动力学性能。以往将车辆各部件全部考虑成刚体的刚体动力学得出的结论与实际差距较大。因此,将弹性变形比较明显的部件考虑成柔性体,建立刚柔耦合的多体动力学模型来仿真是目前铁道车辆动力学的发展方向之一。以转K7转向架为例,详细分析介绍利用ANSYS和SIMPACK软件建立柔性副构架刚柔耦合动力学模型的建模思路和方法。     

桥梁综合检测作业车臂架柔性多体动力学的建模与仿真

基于柔性多体动力学理论和拉格朗日方程建立了三节臂的桥梁检测车臂架的机械系统动力学模型.通过数值求解并结合动力学仿真分析软件,证明了采用柔性多体动力学方法建立的桥梁检测车臂架的运动微分方程,可以准确地描述桥梁检测车的各项动力学特性,通过桥梁检测车臂架末端轨迹和驱动特性分析,还表明对轻质长臂杆的桥梁检测车臂架系统考虑柔性变形的影响是非常必要的.在此基础上,对桥梁检测车臂架采用双闭环(PD)控制,为桥梁检测车工作装置轨迹控制及实现探测装置平稳和高精度的轨迹跟踪提供参考.     

永磁直线进给系统多柔性体机电耦合动力学特性分析

针对高精度数控机床直接驱动进给系统动力学特性易受机械部件弹性变形、电气系统控制参数影响的特点,从机电耦合角度出发,用有限元法将永磁直线进给工作台进行柔性化,应用拉格朗日-麦克斯韦方程建立直线进给系统多柔性体的机电耦合模型。结合有限元分析软件ANSYS、动力学仿真软件ADAMS建立直线进给系统多柔性体的机电耦合仿真模型,并对系统进行动力学仿真分析和实验验证。结果表明,工作台柔性化更接近真实的工作情况;电气控制参数对系统动力学特性有显著影响。直线进给系统多柔性体机电耦合模型的建立可为直接驱动系统结构优化设计提供依据。     

基于ANSYS与ADAMS的并联机构刚柔耦合体动力学分析

介绍了一种基于ANSYS与ADAMS的刚柔耦合体系统动力学仿真方法,论述了多柔体动力学的理论基础、柔性体模型的定义方法、系统动力学特性的仿真流程。最后通过建立一种三自由度并联机构的刚柔偶合体动力学模型并对其进行仿真、分析,证明了这种方法的有效性。