模切机主切机构刚柔耦合动力学特性研究

基于虚拟样机技术和柔性多体动力学理论,综合运用三维建模、有限元分析以及多体动力学仿真等技术,建立了自动平压平模切机主切机构曲轴-连杆-肘杆-动平台系统三维刚柔耦合动力学模型,并对其动态特性进行仿真,得到了一个运动周期各部件运动及动力学响应曲线。结果表明,主切机构运行过程中没有飞脱和腾跳等现象发生。     

大规模接触转台系统动力学建模与仿真

在分析了大型柔性转台研制难点的基础上,提出了采用多柔体动力学方法进行大型柔性转台系统的建模与仿真.在解决柔性轴承大规模接触问题建模的前提下,建立了某柔性转台系统的多柔体虚拟样机,基于该虚拟样机获得了转台撑腿、外环、钢珠的位移和应力随时间、空间的变化特性.最后基于多体动力学的仿真分析结果完成了整个转台系统的疲劳寿命仿真分析.本文所建立的大型柔性转台的虚拟样机为其正式产品的工程设计验证提供了有力的技术手段.     

基于虚拟样机技术的曲轴多体动力学仿真

基于虚拟样机技术和柔性多体动力学理论,综合运用三维建模,有限元分析以及多体动力学仿真等技术,建立包括曲轴柔性体以及随曲轴一起转动的零件刚性体在内的整个曲轴系统的虚拟样机模型,通过进行曲轴系统在发动机真实工况下的柔性多体动力学仿真计算,得到了各构件之间相互作用力,继而得到曲轴在一个工作循环周期内的实时动力学响应,为曲轴的优化设计奠定了基础.     

基于虚拟样机的摩托赛车发动机动力学性能仿真技术

基于虚拟样机的机械动力学性能仿真技术是现代机械设计与制造的重要核心技术之一.介绍了利用PTC公司的Pro/E与Pro/MECHANICA软件,能够模拟机器实际工作状态时的运动和动力学特征的摩托赛车发动机虚拟样机的几何及物理建模的方法.介绍了应用有限元法,可使该虚拟样机输出模拟工作状态时所产生的动力学特性,如时变动反力,整机与其零部件的模态特性,振动大小等例子.该方法的优点是以动态的、直观的方法使设计人员了解整机与其零部件的动态特性,并及时发现问题与薄弱环节,改善设计,以确保整机良好的动态特性.还特别介绍了该方法在作者建立的摩托赛车发动机虚拟样机系统等方面的应用.该摩托赛车发动机虚拟样机系统可以进行发动机机构的运动、动力学仿真,可以获得活塞、曲轴上受到的时历动态变载荷.该虚拟样机系统不仅可以对活塞、曲轴与连杆等零件进行考虑到气缸爆炸力、热、惯性力藕合作用时的精确应力应变仿真、还可以对曲轴进行考虑到气缸爆炸力、惯性力作用下的时历响应与频域响应振动仿真.本仿真系统阐明了发动机曲轴振动产生的机理,并提出了降低振动的曲轴设计新方法.应用了该法后,使某新型曲轴的轴径减小了5 mm,并成功通过试车阶段.     

考虑铰链间隙和连杆柔性推料机构运动学分析

目的基于ADAMS软件,对包装机推料机构进行虚拟样机建模。方法对机构进行仿真,在此基础上建立铰链间隙模型、柔性体模型和铰链间隙柔性体都存在的模型。通过与理想模型运动曲线进行对比,分析各个铰链间隙和连杆柔性对运动学规律的影响。结果运动副间隙(0.25 cm)对推料板的速度、加速度影响明显,会产生振荡现象;同时考虑运动副间隙(0.25 cm)和构件柔性,得到的速度、加速度曲线趋于平稳,缓解了铰链间隙产生的冲击。结论适当考虑连杆柔性,可以缓解铰链间隙产生的振荡,使推料板运动趋于稳定。     

乳化液泵连杆的虚拟仿真研究

为了对乳化液泵的特性进行研究,以ADAMS为平台,结合Pro／E中建立的三维模型,建立了RB315／31．5型乳化液泵的虚拟样机。对连杆、柱塞运动特性进行了分析,基于虚拟样机技术的仿真研究,物理意义明晰,分析灵活方便,对于研究分析乳化液泵性能具有重要意义。     

基于虚拟样机技术的电梯动态设计与优化

为优化电梯动力学参数以提高电梯的乘坐舒适性,论文运用SolidWorks和ADAMS联合建立电梯的虚拟样机模型,给定约束和驱动,对虚拟样机进行动态仿真和分析.通过对电梯振动信号频域分析和多体动力学系统固有频率分析后,对电梯动力学参数进行优化.仿真结果表明,优化后电梯各项动态特性指标较优化前均有很大的改善,为改进电梯性能提供了设计依据.     

基于虚拟样机的火炮系统建模与仿真分析

根据地火炮的主要部件的连接关系，在分析了火炮拓扑结构的基础上，讨论了火炮各体的自由度。介绍了机械系统动力学仿真分析系统ADAMS，首次将其应用引入到武器装备研究领域，简述了Kane方法建模的步骤。结合Fortran语言编程，在ADAMS环境下建立了火炮虚拟样机，虚拟样机仿真和Kane方法对比结果说明了虚拟样机建立的可信性。最后，研究了驻锄刚度对火炮振动性能的影响，并展望了虚拟样机的应用前景。     

无游梁式抽油机EMB执行器的Adams仿真及性能试验

在研究电子机械制动系统(EMB)机构组成及工作原理的基础上,根据EMB执行器各零部件的设计参数,在Solid Works软件中建立CAD模型,并且在Adams软件中建立EMB执行器的动力学模型.通过理论计算和虚拟样机的动力学仿真,验证EMB执行器制动力和制动力矩传递的有效性.对样机的制动性能进行测试,得到了EBM执行器的相关特性曲线和性能参数.结果表明,所设计的抽油机制动机构合理,可以实现预期制动目标.     

外骨骼负重机器人液压缸驱动力分析与仿真

本文利用动力学仿真软件ADAMS建立外骨骼负重机器人的虚拟样机,进行动力学仿真,根据仿真结果对液压缸驱动力进行分析计算,并将结果导入虚拟样机进行仿真验证。     

基于SW的整机凸轮连杆CAD系统开发

目的 基于SW二次开发,为食品包装设备开发专用的整机凸轮连杆机构设计分析系统;利用SW为整机执行件运动的稳定性和不干涉性提供一种直观的评估方法.方法 根据执行件的运动形式和凸轮连杆机构的结构形式,基于SW 3D建模软件,利用VS作为开发工具搭建C++开发环境,从而构建整机凸轮连杆CAD系统.将整机执行件作为研究对象,利用ADAMS和Ansys进行刚柔耦合仿真分析.研究主受力杆件和细长杆件柔性化对整机执行件稳定性和不干涉性的影响,从而验证此系统设计整机凸轮连杆机构的合理性.结果 在高速条件下,对整机凸轮连杆机构进行刚柔耦合仿真,其结果符合动作时序设计要求.上冲执行件位移最大偏差率为0.08％,速度最大偏差率为0.05％,加速度与理论设计基本相符,因此具有较好的稳定性和不干涉性.结论 刚柔耦合仿真结果能正确地反映整机执行件运动过程的稳定性和不干涉性,从而验证了此系统设计整机凸轮连杆机构的合理性.     

基于虚拟装配的硬币自动包装机设计方法

为解决硬币处理困难的问题,研究和设计了一种新型台式硬币包装机.在开发过程中采用基于 3D 特征造型和虚拟装配等CAD 技术,应用Pro/E 软件实现了该硬币包装机的三维设计和数字化样机的建立;通过动态仿真和干涉分析,验证了设计方案的可行性.该方法为此种硬币包装机物理样机的制作,和日后产品结构的设计优化提供了快捷有效的途径.     

UG集成环境下数控机床虚拟样机的实现

数控机床是一种重要的技术装备。为提高数控机床的设计水平和能力,在数控机床的设计开发过程中需要引入新的技术和设计手段。为把虚拟样机技术应用到数控机床设计开发的工程实践中,基于虚拟样机的概念讨论了数控机床虚拟样机的具体实现过程,分析比较了实现该过程的分布式软件平台和UG集成软件平台的特点。以数控铣床新产品开发为例,研究了UG集成环境下数控机床虚拟样机的构建与仿真过程,包括数字模型与装配、运动仿真、结构分析以及在虚拟样机上的加工仿真,给出了相应的示例。研究表明,应用UG的各功能模块可以有效地构建数控机床的虚拟样机并对其进行全面的仿真,使所设计的数控机床得到全面优化,为数控机床的开发设计提供了一种可行的先进方法。     

曲柄群驱动机构刚柔耦合的动平衡研究

针对曲柄群驱动机构运转过程存在较大振动和噪音的问题,根据平面连杆机构动平衡理论中质量矩替代法和动量矩替代法推导出曲柄群驱动机构的动平衡条件.利用ADAMS软件建立刚性体六曲柄群驱动机构的动力学模型,并对比分析模型配重前后各曲柄固定转动副处的受载曲线,基于刚性体虚拟样机模型仿真结果得到机构刚柔耦合虚拟样机动平衡模型.该刚柔耦合模型仿真结果说明六曲柄群驱动机构摆动力和摆动力矩均得到了较好的平衡,揭示了只靠施加配重质量的曲柄群驱动机构并不能实现理想的动平衡效果.这种刚柔耦合的动平衡方法为进一步研究曲柄群驱动机构的动力学特性提供了新的思路.     

一种新型模切机间歇机构的设计与运动学

目的设计一种新型的固定凸轮连杆间歇运动机构,以实现高速模切机的间歇输纸功能。方法首先,分析间歇机构的工作原理及组合框图;然后,在对固定凸轮五杆机构的运动连续性进行研究之后,根据运动连续性条件确定间歇机构的杆长尺寸;接着,应用ADAMS软件中相对轨迹曲线生成实体的方法设计固定凸轮轮廓曲线;最后,对基于简谐运动、摆线运动和五次多项式运动的间歇机构分别进行运动学分析。结果基于五次多项式的固定凸轮连杆间歇机构不但可以实现预期的动静比,而且在高速运转下运动性能平稳。结论固定凸轮连杆间歇机构具有良好的运动性能,能够满足高速模切机的工作要求。     

双轴联动进给系统多目标优化设计与研究

为提高机床的加工精度,降低零件加工误差,以双轴联动进给系统的轮廓误差和Z轴、X轴的跟踪误差为优化目标,开展双轴联动进给系统的多目标优化设计与研究。首先,在前期研究的基础上,设置优化初始条件,并利用Box-Behnken方法获得试验样本点;其次,基于所建立的双轴联动进给系统的机电耦合动力学模型开展样本点运动轨迹仿真分析,得到轮廓误差和单轴跟踪误差数据,并采用灵敏度分析法获得对设计目标影响程度较大的设计变量;然后,基于仿真得到的数据,利用含交叉项的二次多项式拟合方法构建设计目标对设计变量的响应面模型;最后,利用NSGA-II （non-dominated sorting genetic algorithm-II,非支配排序遗传算法II）对双轴联动进给系统进行优化,得到双轴联动进给系统的Pareto最优解集,按照目标优先顺序从该解集中寻得最优解。从仿真结果可知,双轴联动进给系统的轮廓误差和Z轴、X轴的跟踪误差均明显降低,降幅超过30%,优化效果明显。该方法可为多轴联动进给系统的优化提供参考。     

糖果包装机推糖机构运动分析

目的研究理论条件下,推糖机构末端执行件推糖头的运动情况。方法对推糖机构中连杆机构和凸轮机构建立数学模型,并进行运动特性分析,通过Matlab编程,绘制推糖机构的运动学曲线,同时借助Solid Works软件建立机构模型,并对其中的推糖头进行运动轨迹仿真。结果推导出连杆机构的运动学公式,得出推糖头的理论运动轨迹,直观形象地仿真出推糖机构的运动情况。结论针对该推糖机构所建立的数学模型,为推糖机构的设计与改进提供了重要的理论依据;该机构能够可靠、精确、稳定地实现推糖头预期的运动轨迹。     

基于ADAMS的凸轮连杆系统中凸轮的CAD系统开发及机构仿真分析

目的基于ADAMS二次开发,为包装机械中一类常用凸轮连杆系统开发专用的凸轮轮廓CAD系统,使用ADAMS为凸轮外形轮廓对系统动态稳定性的影响提供一种直观的评估方法。方法依据凸轮连杆系统的结构特点,使用ADAMS命令语言完成CAD系统的开发。将凸轮连杆长摆臂系统作为研究对象,通过ADAMS刚柔耦合仿真分析,对比正弦和改进正弦2种不同加速度运动规律设计的凸轮在高速运行时执行构件的动态稳定性相关指标,从而验证刚柔耦合仿真分析应用于凸轮连杆系统的正确性。结果使用改进正弦加速度运动规律设计的凸轮,系统执行末端的实际最大速度、最大加速度、实际位移曲线最大波动量等动态稳定性评价指标更优异,符合理论分析。结论 ADAMS刚柔耦合仿真结果能正确反映凸轮轮廓对系统动态稳定性的影响,该分析方法有助于设计出更合理的凸轮轮廓。     

基于UG/Motion重型货车主副弹簧悬架动力学仿真分析系统的构建

摘　要：提出了一种基于UG/Motion构建重型货车主副弹簧悬架动力学仿真分析系统的新方法,并应用该方法开发出了相应的软件原型系统。基于两自由度1/4车辆虚拟样机模型,原型系统的仿真分析模块可方便、快捷的实现虚拟样机模型主要设计参数的修改及基于谐波叠加法各种标准等级时域路面不平度的模拟生成。仿真分析模块通过调用UG/Motion集成的RecurDyn解算器来获取仿真分析结果,通过集成Matlab的绘图功能对分析结果进行输出查看;系统的遗传优化设计模块以整个载荷范围内悬挂质量加速度均方根值最小为目标函数,可对悬架的阻尼系数、主副弹簧刚度比和临界载荷比进行了动力学优化。通过一个设计实例验证了原型系统构建的正确性及遗传优化设计模块的有效性。     

A framework of virtual prototyping environment for the design and analysis of mechanical mechanism with clearance

Mechanical mechanisms with clearance abound in technological fields such as robotics, machine and steam turbine industry. The dynamic performance of these mechanisms in working condition can be achieved provided that the effects of the different on the mechanisms (such as mechanism dynamics, technological effects and thermal behaviour) are thoroughly understood. Virtual prototyping provides an integration of multi-domain dynamic simulation for the design and analysis process. In the current paper, a framework of virtual prototyping environment for the design and analysis of mechanical mechanism with clearance is presented. A case study with such a simulation strategy is studied for the optimum design and analysis of the technological parameter.