起-停式定宽压力机刚柔耦合模型的动态仿真分析

为研究起-停式定宽压力机柔性体部件对机械运动精度的影响,分别应用Solid Works和ANSYS软件建立定宽压力机的三维刚体系统模型和侧压连杆的柔性体模型,并在动力学仿真软件ADAMS中采用替换法建立刚柔耦合虚拟样机模型,通过仿真分析,得到了锤头的行程、速度和加速度等运动学参数,侧压连杆与滑架和曲柄之间的接触力分布,侧压连杆的应力及变形情况,并对多刚体和刚柔耦合模型的仿真结果进行了对比,结果可知,刚柔耦合模型更能反映机构的真实运动,为其动态性能的评价和优化提供参考。     

基于刚柔耦合建模的挖掘机动态性能仿真研究

针对挖掘机工作装置刚柔耦合变形对液压控制系统动态特性的影响，结合虚拟样机建模和联合仿真技术进行动态特性研究。利用UG软件建立某型号挖掘机三维模型，通过有限元软件柔性化处理后导入ADAMS动力学分析软件中，构建挖掘机工作装置刚柔耦合虚拟样机。利用AMESim软件和负载敏感原理，建立挖掘机工作装置闭环液压控制系统。通过软件联合构造挖掘机机电液一体化的刚柔耦合仿真模型。针对挖掘机典型挖掘工况和重载举升工况下的运动轨迹进行仿真研究，结果表明：基于刚柔耦合建模的挖掘机液压控制系统动态稳定性较强，重载工况最大位置误差小于0.01 m,位置精度较高，实现了挖掘机刚柔耦合一体化建模仿真。     

基于遗传算法的气压传动系统优化设计的改进研究

利用遗传算法对气压传动系统进行优化设计是一种新型的优化设计方法。但应用标准遗传算法使整个优化过程计算量大，计算时间长；且优化过程中有时会出现系统参数不匹配的情况。因此，本文采用以最优遗传算法参数代替原有参数、用聚类算法减少适应度计算量及预优化三种方法对算法进行了改进，结果证明改进后的算法运行速度明显快于原算法，并且优化结果更加合理。     

基于遗传算法的箱型结构焊接顺序优化

基于遗传算法原理,建立了箱型结构热-机耦合非线性三维优化仿真模型,以焊接变形为目标函数,进行了焊接顺序数值仿真优化.通过仿真计算优化结果与试验数据比较,证明所提出的优化方法与热-机模型结合是可行的,对于给定的焊接条件,通过选择合适的目标函数,采用遗传算法可以确定最优焊接顺序.这为针对工程具体问题设计焊接工艺提供了可靠的依据.     

采用粒子群算法耦合遗传算法优化双臂机器人模糊逻辑控制研究

为了提高双臂机器人运动轨迹追踪精度,降低运动过程中的抖动幅度,引入混合粒子群算法优化双臂机器人模糊逻辑控制,并对误差和力矩进行仿真。创建双臂机器人平面运动模型简图,建立机械臂运动方程式。分析了模糊逻辑控制规则,引用模糊逻辑控制不同成本函数定义机械臂运动轨迹的平方误差均值、误差的绝对值及控制力参考误差,采用遗传算法耦合粒子群算法优化模糊逻辑控制的成本函数。通过MATLAB对优化模糊逻辑控制的双臂机器人运动轨迹控制力矩进行仿真,并且与模糊逻辑控制仿真结果形成对比。仿真结果显示:受外界环境干扰时,双臂机器人模糊逻辑控制采用遗传算法耦合粒子群算法优化后,不仅运动轨迹追踪误差较小,而且输入力矩值也较小。双臂机器人模糊逻辑控制采用遗传算法耦合粒子群算法优化后,能够提高机器人运动轨迹追踪精度和降低控制系统抖动幅度。     

基于薄板件装夹变形控制的夹紧点位置优化方法研究

对薄板件装夹变形控制问题进行了研究,分析了薄板件装夹变形控制的不足,提出了一种基于工件变形控制的装夹夹紧点位置优化方法--耦合BP神经网络与遗传算法.采用均匀试验设计表设计仿真方案,基于ABAQUS仿真数据建立了BP神经网络预测模型,结合该预测模型在夹紧点设定区域内构建优化数学模型,并用遗传算法进行优化.对优化后的结果进行了仿真验证.结果表明装夹变形明显减小.说明耦合BP神经网络与遗传算法的优化方法是可行的.     

柔性输电线-带电作业机器人刚柔耦合特性分析

输电线路带电作业机器人通过双轮行驶于高压电缆,刚性的机器人系统和柔性的输电线路之间构成了复杂的刚柔耦合系统,特别是在刚性系统和柔性系统的轮线接触处表现出较强的非线性复杂耦合特性。为保障机器人作业过程的稳定性,获取较好的作业动态性能,分别建立了柔性导线、刚性机器人以及柔性导线-刚性机器人的耦合动力学模型。基于该模型,在ADAMS中分几种不同典型工况对带电作业机器人线上作业行为的动力学特性进行了仿真研究。通过仿真特性曲线一方面验证了刚柔耦合动力学模型的有效性,另一方面通过仿真模型得到了合适的机器人动力学参数,从而实现机器人作业优化与控制。最后在带电线路进行现场引流板紧固作业试验,结果也验证了所提出的刚柔耦合动力学模型的工程实用性。     

上下料机械手的自适应遗传算法PID参数整定北大核心

压力机的上下料机械手能代替人工进行重复作业,不仅保障人身安全,同时提高企业的竞争力。重点介绍基于自适应遗传算法的上下料机械手电机伺服系统的速度控制环、位置控制环的多个控制参数优化整定,并与简单遗传算法得到的整定结果进行比较,从而得到快速、准确、稳定的理想优化结果。     

基于刚柔耦合的数控机床动态特性分析

在所开发的五坐标龙门数控机床虚拟样机的基础上,对其关键部位--横梁进行柔性化,建立了整机的刚柔耦合多体动力学模型,分析讨论横梁的柔性效应对机床运行稳定性的影响.结果表明:基于刚柔耦合模型的仿真分析更为准确地反映了机床的动力学特征,为最终实现机床结构优化设计提供可靠的理论依据.     

架空管道刚柔耦合除锈方法研究

针对目前架空管道普遍采用人工攀爬到管道上除锈的现状,提出一种可用于架空管道在役除锈的刚柔耦合除锈方法。分析其除锈特性,建立除锈力数学模型,分析除锈力影响因素及除锈均匀性问题,设计架空管道自动除锈装置,搭建除锈实验平台,研究刚柔耦合除锈方法的除锈可行性以及弹簧压紧力和相对运动速度对除锈的影响,并与无弹簧双向刚性摩擦除锈进行对比。实验结果表明：架空管道刚柔耦合除锈方法是可行的,可达到St3级除锈等级,满足管道除锈的要求。     

旋翼飞行机器人的结构设计与动力学建模研究

为了实现旋翼飞行机器人与外部环境交互作业,设计了一种带有机械臂的新型飞行机器人系统,并应用空间算子代数理论对计及刚柔耦合多体系统的旋翼飞行机器人系统进行了递推动力学建模。首先,考虑到旋翼飞行机器人的运动状态、质量比与工作需求,设计了一款通过六旋翼飞行器加装2自由度机械臂的新型旋翼飞行机器人系统。其次,采用空间算子代数理论实现基于刚柔耦合的旋翼飞行机器人正向与反向递推动力学建模。最后,通过编制动力学仿真程序和飞行实验对文中所提算法的有效性进行了验证。结果表明:基于空间算子代数的刚柔耦合递推动力学建模方法计算效率高,仿真结果与实验数据基本吻合,具有一定的工程实用价值。     

捕捉缓冲机构刚柔耦合多体动力学仿真研究

大部分动力学仿真分析采用的都是刚性构件，在现实生活中把构件看成刚性系统来处理可以满足要求，但这忽略了构件变形的影响。为了得到更真实有效的数据，就必须把模型的部分构件看作柔性体来处理。为研究某捕捉缓冲机构的动力学性能，从理论层面介绍动力学的研究方法和刚柔耦合研究的整体思路，并利用ANSYS和ADAMS导出的MNF文件和LOD文件，从刚柔耦合多体动力学的角度对捕捉缓冲机构进行了综合实验分析和对比。通过刚柔耦合研究实现了动力学和结构学的联合仿真，得到了更精确的仿真数据，在获得动力学测量数据的基础上又获得了结构学数据，使仿真结果更为全面，同时也为对结果要求较高的多体动力学工程仿真问题提供了参考。     

基于RecurDyn和ANSYS的电动农用车悬挂机构优化设计

电动农用车悬挂机构存在设计冗余的问题,为了对悬挂的上臂机构进行优化,建立了悬挂机构刚柔耦合模型,通过多体动力学仿真,确定了上臂机构各个铰点在坐标轴方向上的最大受力。通过单变量静力学仿真试验,建立了上臂机构最大等效应力与四个结构参数之间的单变量数值拟合模型,通过正交仿真试验,建立了最大等效应力与四个结构参数之间的多变量数值拟合模型,并将仿真值和数值模型计算值进行了比较,验证了模型的可靠性,同时,利用同种方法建立了悬挂上臂质量与四个结构参数之间的多变量数值拟合模型。最后,以最大等效应力最小值和质量最小值为优化目标,利用遗传算法进行优化,获得了最优设计参数。优化结果表明:优化后的上臂机构具有相对更小的质量和更大的强度,结构更加合理,该方法可为其他设计提供参考。     

考虑柔性关节的刚柔耦合机械臂的优化设计

为了提高刚柔耦合机械臂的运动精度,抑制由柔性关节引起的振动。根据"线性扭簧模型"和有限元法,推导出机械臂柔性关节和杆件的动力学模型,找寻刚柔耦合机械臂关节阻尼参数与末端振动位移的关系。确定关节阻尼取值范围并将其作为设计变量,设计目标为机械臂的末端振幅,进行优化。使用ADAMS对已建立关节阻尼优化设计模型的刚柔耦合机械臂进行优化设计,得到最小振幅时最优阻尼。对比并分析机械臂高速和低速两种工况下的结果,并对机械臂进行附加强迫振动分析。验证了柔性关节对高速和低速机械臂末端运动精度均有不可忽略的影响,为带有柔性关节机械臂抑制振动,提高精度提供理论依据。     

基于RecurDyn和ANSYS的电动农用车悬挂机构优化设计（英文）

电动农用车悬挂机构存在设计冗余的问题,为了对悬挂的上臂机构进行优化,建立了悬挂机构刚柔耦合模型,通过多体动力学仿真,确定了上臂机构各个铰点在坐标轴方向上的最大受力。通过单变量静力学仿真试验,建立了上臂机构最大等效应力与四个结构参数之间的单变量数值拟合模型,通过正交仿真试验,建立了最大等效应力与四个结构参数之间的多变量数值拟合模型,并将仿真值和数值模型计算值进行了比较,验证了模型的可靠性,同时,利用同种方法建立了悬挂上臂质量与四个结构参数之间的多变量数值拟合模型。最后,以最大等效应力最小值和质量最小值为优化目标,利用遗传算法进行优化,获得了最优设计参数。优化结果表明:优化后的上臂机构具有相对更小的质量和更大的强度,结构更加合理,该方法可为其他设计提供参考。     

重型锻压机刚柔耦合系统动力学分析

为对锻压装备优化设计、制造、故障诊断提供理论依据,采用刚柔耦合动力学模型,以315t液压机实验平台为研究对象,研究其动力学性能。基于有限元模态分析,得出了预应力结构的工程意义。应用动力学分析软件ADAMS,提出了创建液压机刚柔耦合模型的研究方法,揭示了系统动力学特性与时变负载的关系。数值仿真结果表明:预应力结构能够有效地增加系统刚度,减小结构弹性变形;同时,平衡系统能够显著地降低偏载的不利影响。     

下肢外骨骼康复机器人刚柔耦合分析与仿真

下肢外骨骼康复机器人的组成连杆在辅助人类运动的时候会因为自身柔性发生弹性变形,会影响到整个行走轨迹的位置精度和控制的实时性与准确性。针对所设计的下肢外骨骼康复机器人,首先通过步态仿真验证模型的正确性,然后建立其刚柔耦合动力学模型。在刚柔耦合动力学模型的基础上,通过ADAMS和ANSYS完成摆动期阶段内的刚柔耦合动力学联合仿真,得到其动态变形误差数据。结果表明：在Y方向、Z方向位移误差和整体位移误差分别在-38～3.6 mm、-7.5～3 mm、-6～14.5 mm内波动,与其他两方面相比,Y方向上的位移误差最大,在误差允许的范围内。验证了下肢外骨骼康复机器人刚柔耦合模型的正确性与合理性,为后续的结构优化和控制系统的设计提供了参考依据。     

基于遗传算法优化的LQR主动磁悬浮轴承控制

主动磁悬浮轴承(AMB)是利用电磁线圈将电能转化成电磁能为转轴提供支撑的机械装置。在当代工业制造领域,相较于传统轴承,主动磁悬浮轴承因为拥有无机械摩擦损耗、使用转速极高、功耗小、噪声低等优点,经常用于对转速、精度、使用环境有特殊要求的场合。针对此提出一种基于遗传算法优化的LQR控制方式,能够利用最优控制的快速响应、超调量小的优点实现轴承的迅速悬浮定位,同时使用遗传算法针对最优控制的Q和R参数进行优化。遗传算法通过模拟生物进化的过程搜索最优解的计算模型,根据系统输出量的误差设定遗传算法的适应度,得到目标函数的近似最优解,最后将优化后的参数代入模型,在MATLAB平台实现仿真运行。     

上料桁架机械手刚柔耦合运动特性研究

为保证桁架机械手在高速及大行程工作范围中满足高精度、稳定可靠及大承载性能要求,采用刚柔耦合动力学分析方法对其运动特性进行分析。在桁架机械手的基本结构及工作流程的基础上,通过SolidWorks-RecurDyn平台建立多刚体动力学模型,利用Hertz理论计算齿轮齿条啮合刚度以及滑块导轨接触刚度来保证模型建立的准确性。并利用RecurDyn-ANSYS完成横梁(RFlex)及滑台(FFlex)的柔性体建模工作,最终建立桁架机械手刚柔耦合动力学模型。通过对桁架机械手刚柔耦合运动特性分析,研究关键部件柔性化对桁架机械手末端执行器运动精度的影响,通过仿真发现运动过程中等效质量块质心的实际轨迹与理想轨迹在X、Y、Z方向的差值分别为±0.06、±0.72、±0.06 mm,以此评定其运动精度为±0.72 mm,不满足±0.2 mm的技术要求。因此,采用加固结构方法,通过对横梁横截面进行改进。结构改进后的运动精度为±0.17 mm,满足了技术要求。     

快速铸轧变形过程有限元模拟

在弹塑性有限变形理论基础上,对快速铸轧塑性变形仿真建模进行了研究。应用大型通用有限元分析软件ANSYS为平台,并对软件进行了二次开发．得到用户分析程序。计算结果与实测数据相符,从而验证了模型与程序的正确性。研究结果表明．难以实现热力耦合的问题可以用准耦合的方式解决。