混联虚拟轴研抛机床的多柔体动力学研究

为了在自由曲面的弹性研抛中 ,获得稳定的动力学特性和加工效果 ,开发了一种由“3轴并联 + 2轴串联”构成的新型 5自由度混联虚拟轴研抛机床。采用柔性多体系统动力学方法 ,建立了基于Lagrange方程的空间刚 柔耦合动力学模型 ;考虑研抛机床整体的刚性运动与各支链弹性变形间的相互作用及耦合 ,将机床的各个支链和平台看作独立子结构 ,建立各自的动力学方程 ,根据子结构之间的约束关系建立了系统约束动力学方程 ;通过动力学仿真分析 ,获得了较稳定的动力学特性     

少齿差环板式减速器的弹性动力学分析

综合考虑环板、高速轴、齿轮副、轴承的变形和偏心套的误差,构造少齿差环板式减速器的变形协调条件,并结合动态子结构法建立该类传动系统的弹性动力学模型.通过求解系统的弹性动力学方程,获得减速器各环节的真实受力状况及系统的低阶固有特性.弹性动力学仿真结果表明,环板和高速轴支承轴承的弹性对减速器关键零部件的受力状况有较大影响,其中对高速轴行星轴承寿命的影响尤为明显;动力输入方式对系统的动力学性能影响很大,相同参数条件下双动力输入系统的受力性能要优于单输入系统.基于ANSYS的有限元模态分析结果与弹性动力学仿真结果吻合较好,表明所建立的少齿差环板式减速器弹性动力学模型具有较高的计算精度.     

5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床弹性动力学分析

结合有限元法和子结构法建立了5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床的弹性动力学模型。首先,将系统划分为不同的子结构,根据空间柔性梁理论求出单元动力学方程,根据关节特点将各个梁单元组装成各个驱动分支;根据分支与动平台的运动学/动力学约束,将各个分支进行装配,从而得到系统动力学方程。以5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床作为算例,求出其动平台中心的动态响应特性。通过比较5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床及5-UPS/PRPU非冗余驱动并联机床动平台的动态响应,可以得到结论：冗余驱动可以明显改善该机床弹性动力学特性,从而减小因弹性变形引起的误差。研究结果为结构设计人员进行结构设计及优化提供可靠的依据。     

Tricept并联机构的弹性动力学性能

针对Tricept并联机构在加工过程中的振动现象,文中对其弹性动力学性能开展了研究。利用动态子结构综合法建立了基于Lagrange方程的Tricept并联机构的弹性动力学模型。根据Tricept并联机构自身结构特点对其进行单元划分,分别利用有限单元法构造各支链弹性单元动力学模型,并结合变形协调条件和动力学约束,建立整机弹性动力学解析模型。根据该弹性动力学模型,得到了Tricept并联机构在其工作空间内的固有频率特性和末端刚度。所建立的模型便于探讨机构结构参数对系统动态特性的影响规律,从而为这类并联机构的动态设计提供理论依据。     

基于FRF的螺栓结合部动力学问题的研究

螺栓联接是机床结合部的重要形式之一,其动力学特性对机床动态特性影响显著。从子结构综合的思想出发,通过FRF法建立了螺栓联接结合部动力学的理论模型,并基于力学平衡方程和位移兼容方程,推导了结合部动刚度的辨识方程;进而,基于最小二乘法提出了结合部动刚度的等效计算方法;最后,规划了基于LMS振动测试环境的动力学试验,测试结果显示:有限元预测值与试验实测值之间一致度良好,验证了方法的可行性。     

基于有限元位移模式的含裂纹梁结构动力学模型

针对裂纹的存在将降低梁的刚度的实际情形,首先根据断裂力学理论,引入裂纹梁因裂纹扩展而释放的应变能表达式,然后根据金属材料的特点,运用有限元位移法建立裂纹梁单元的动力学模型,再在梁单元模型的基础上应用有限元位移法建立裂纹梁结构的动力学方程。研究表明：基于有限元位移模式所建立的动力学方程较好地体现了裂纹梁动态性能与其结构参数和裂纹参数之间的内在关系,反映了裂纹的位置及长度对含裂纹梁结构动态性能的影响,为建立含裂纹梁结构动力学模型提供了一种新的有效方法。最后通过实例对理论分析结果进行了验证。     

航空涡轮轴发动机复杂转子的动力学建模方法

为建立涡轮轴发动机复杂转子的动力学模型，基于有限元法和分段线性拟合，采用子结构法对复杂结构进行建模，在对系统自由度进行缩减后，推导出转子系统的运动方程。采用理论分析和试验验证了模型的有效性，分析了燃气发生器转子的振动特性。研究结果表明：建立的模型能显著降低整个系统的复杂度，在保证求解精度前提下，可大幅缩短求解时间。     

数控卧式内腔加工专机联合仿真建模与分析

为构建内腔加工专机高保真度模型,建立机电耦合联合仿真伺服控制模型。通过伪随机序列创建激励信号,基于特征识别方法建立各轴指令位置和实际光栅位置间的传递函数,通过最小二乘法辨识出传递函数参数,并建立联合仿真模型。仿真结果表明：直线轴指令、旋转轴指令与仿真结果间最大误差分别为4.0×10^-3mm, 4×10^-15°,满足工程应用的精度要求。     

薄壁结构件铣削加工动态特性研究

分析了国内外有关薄壁件铣削加工力学模型、动态特性及加工变形的研究现状;在已有文献基础上建立了侧壁铣削加工动力学分析有限元模型,并通过试验对模型进行了验证;以建立的模型为基础,进行了大量有限元模拟分析,并对结果进行了讨论.结果表明,在一定范围内提高转速有利于减小薄壁件加工变形,提高加工精度.     

动态子结构法在光电经纬仪固有特性分析中的应用

将动态子结构法应用到光电经纬仪的固有特性分析中,介绍了动态子结构法的原理,依据该原理对光电经纬仪进行子结构划分,建立各子结构的有限元模型,并计算光电经纬仪整机的固有频率.计算结果表明,该方法计算规模小,精度高,具有推广价值和应用前景.     

大型薄壁杆系结构件的动力分析

应用Ｅｕｌｅｒ－Ｂｅｒｎｏｕｌｉ梁理论建立薄壁杆系结构件的连续体模型，通过适当处理该模型中的边界条件，提高了建模精度。在对该类结构进行动态子结构综合时用连续体模型的特征函数确定子结构特征向量，避免了常规子结构综合法的特征向量的多次计算。本文子结构综合法的计算结果与有限元进行了对比，两者结果较好的吻合     

基于子结构法的活塞温度分布及机械应力分析

以某增压柴油机活塞为研究对象,采用分离活塞内冷油腔的方式,建立了活塞的常规有限元模型和子结构有限元模型。通过对以上该活塞的两种有限元模型进行温度场以及机械应力场分析后,结果显示:子结构有限元模型的温度以及机械等效应力分布与常规有限元模型基本一致,数值误差小于3%。在进行机械应力场分析中,求解时间减少47.3%。因此,子结构法适用于柴油机活塞的有限元分析,并为将来的柴油机活塞优化设计提供了理论依据。     

FANUC主轴同步控制功能在差壳内腔加工专机上的应用

通过运用FANUC Oi—TC系统主轴同步控制功能。在差壳内腔加工专机上实现差速器壳体内腔锪平面和锪球面加工。     

铣削机器人动力学建模及仿真研究

铣削机器人在铣削过程中的动力学状况对机器人在铣削过程中的运动及其稳定性具有较大影响。以6-DOF铣削机器人为研究对象,利用Creo三维软件建立机器人三维模型,获得建立机器人动力学模型的惯性参数;采用Newton-Euler递推法建立该机器人的动力学方程,并在MATLAB环境下对所建立的动力学方程进行编程,对机器人运动过程进行计算分析;利用ADAMS软件对建立的三维模型进行动力学仿真分析,通过比较MATLAB计算结果与ADAMS仿真分析结果,以验证动力学方程的准确性,为铣削过程中铣削机器人动力学状况研究提供理论基础。     

纵弯超声电机压电振子的动力学数值模拟

利用压电陶瓷的本构方程和弹性动力学方程建立了压电驱动问题机电耦合场的有限元模型,基于有限元程序自动生成平台FEPG,通过编写元件化程序,得到此类结构的有限元计算程序.对纵弯超声电机压电振子的动力学特性进行了分析,结果表明该程序可以用于压电驱动类结构的的动力学数值计算.     

高速磨床机械结构参数化建模与模态分析

基于动态子结构法建立了高速磨床零部件和整机的实体参数化模型,利用MSC. Patran/Nastran建立了高速磨床机械结构的有限元模型,并对主轴、床身和床身-工作台组合结构进行了模态分析。应用LMS振动及动态信号采集分析系统对主轴、床身和床身-工作台组合结构进行了实验模态测试与分析。实验表明,采用基于假想材料的高速磨床结合部模拟技术可使磨床组合结构的动态实验结果与有限元模态分析结果相吻合,实验测试得到的高速磨床机械结构动态特性和利用有限元软件仿真分析得到的结果是一致的,说明利用子结构法建立高速磨床机械结构实体参数化模型是正确可行的。     

新型驱动冗余并联机构动力学建模及简化分析

动力学模型是进行动力学特性分析的基础,同时也是实现机构高精度时实控制的前提。以一种新型驱动冗余并联机构为研究对象,采用Lagrange方程法建立了基于工作空间的动力学模型,并借助最小2范数法实现机构工作空间的非约束等效广义力到轴向驱动力的优化。由于机构动力学方程存在非线性和强耦合特性,计算量大,难以满足实时控制要求,为此,通过对机构各主要构件所引入的驱动力的分析,提出基于RBF神经网络误差补偿的动力学模型简化方案。仿真结果验证了所建模型的正确性和模型简化方法的有效性。     

基于DEFORM-3D的金属铣削过程仿真研究

基于切削加工的热-弹塑性有限元理论,建立了金属正交切削加工的热力耦合有限元模型;分析、研究了材料的本构模型、断裂准则、接触摩擦特性以及热传导方程等切削加工模拟所涉及的关键技术;然后采用DEFORM-3D软件对45号钢进行了切削加工有限元模拟分析,预测了铣削加工切削力,同时得到了在热力耦合作用下的工件和刀具中的铣削力、非均匀应力场、应变场和温度场分布情况,并通过实验验证了有限元模型的正确性。     

机床结合部动力学建模与辨识方法的研究

针对机床结合部动力学建模与辨识过程中对子结构间耦合关系与内部激振对外部响应影响考虑不充分问题,采用频响函数矩阵建立完备的机床结合部动力学理论模型;基于力学平衡条件和位移兼容条件推导了辨识方程,提出一种新的动力学辨识方法;辨识过程中融入了子结构间耦合关系,将难测频响矩阵作为中间变量抵消,避免使用难以测量频响或估算难以测量频响所引入的方程误差。在此基础上,将辨识方程拓展至整个测量频段,构建包含辨识关系的矛盾方程,通过最小二乘法求解确定了结合部的等效动刚度,建立了结构的有限元模型。为验证方法的正确性与可行性,基于LMS试验平台进行了现场试验,获得了良好的试验效果;与缩减维度、忽略内部激振作用的建模方法进行了对比分析,结果表明本文方法具有更好的预测性。     

改进Alexnet的滚动轴承变工况故障诊断方法

考虑齿面接触温升的影响，针对高速渐开线直齿轮动力学特性和润滑性能问题，建立摩擦动力学模型剖析齿轮润滑特性与动力学行为的耦合关系以及揭示油膜润滑机理。首先，建立含时变啮合刚度、齿侧间隙、传动误差的多自由度直齿轮弯-扭耦合动力学模型；其次，建立一维线接触瞬态混合热弹流润滑模型，通过整合得到含热效应的直齿轮摩擦动力学模型，利用龙格库塔法与多重网格法的联合迭代求解耦合系统的控制方程；最后，通过静态工况和动态工况数值计算结果的对比、摩擦动力学特性的分析以及温升的对比，证明了建立摩擦动力学耦合模型的必要性，为高速齿轮动态特性和润滑性能的改善提供分析方法。