基于ADAMS.LifeMOD的人体头颈部动力学仿真与验证

基于多刚体动力学软件ADAMS和生物力学仿真软件LifeMOD,建立了一个人体头颈部三维多刚体动力学模型。该模型包括颅骨、颈椎骨、肩胛骨、躯干上段以及体现粘弹性性质的肌肉组织。采用美国海军力学实验室的前碰撞志愿者实验数据对模型进行了验证。验证结果表明,该模型具有很好的可信度,可以用来研究在碰撞条件下头颈部的动力学响应特性。

基于ADAMS.LifeMoD人体落地动作的动力学仿真与验证

基于人体运动仿真软件LifeMoD建立人体个性化的三维多刚体动力学模型,该模型包括19个环节和50个自由度。对受试者的落地过程进行动作捕捉、运动学解析、动力学仿真,并完成仿真结果与三维测力台的验证。结果表明该模型具有很好的可信度,可以用来研究人体落地冲击过程的动力学响应特性。

下肢外骨骼康复机器人仿真和试验分析

目的为了帮助下肢运动障碍者进行有序康复训练,设计一种下肢外骨骼康复机器人,动力源驱动下肢交叉摆动模拟人类正常步态行走,实现双下肢协调运动,帮助下肢运动障碍者完成康复训练。方法建立外骨骼机器人三维模型、下肢外骨骼机器人D-H模型,对下肢外骨骼康复机器人进行正、逆运动学分析,并将模型导入ADAMS,创建运动副与驱动函数进行运动学仿真,在此基础上制作样机并进行动力学测试试验分析。结果正、逆运动学验证了外骨骼康复机器人空间运动的合理性,ADAMS运动仿真结果与理论计算具有良好一致性,从而保证设计的下肢外骨骼结构与穿戴者下肢同步协调。仿真分析发现理论计算和仿真的误差主要来源于驱动函数误差,动作误差最大为2.15 cm。试验验证髋关节、膝关节运动与参考输入运动具有一致性。但是运动存在误差,髋关节平均误差为5.57°,膝关节平均误差为5.45°,实验发现电机扭矩不足是引起运动误差的首要因素,其次是零件加工误差和装配误差。结论通过理论计算、仿真与试验分析验证了方案的可行性,发现驱动误差、零件加工精度和装配精度可带来误差。研究结果可为进一步完善机器人性能和研究康复机器人动力学影响因素提供基础和参数依据。

某SUV车辆平顺性建模研究及其悬架参数优化

首先,利用多体动力学仿真软件ADAMS/View建立了某SUV车型的整车动力学模型。其次,开展了车辆平顺性实验,利用数据采集装置分别采集了车辆通过粗糙水泥路面及减速带时,车身沿纵向、横向及垂向的振动加速度信号,并通过车辆加速度振动响应验证了所建车辆模型的准确性。最后,基于ADAMS和isight的联合仿真技术,以提高车辆平顺性及稳定性为目标,采用多岛遗传算法对车辆前、后悬架刚度及阻尼进行多目标优化。优化后所得车辆悬架参数不仅能提高车辆平顺性,且有限改善了车辆行驶稳定性,较好解决了车辆行驶过程中平顺性及稳定性之间的矛盾。

甘蔗横向种植机补种装置辊耙结构仿真分析

针对甘蔗横向种植机在种植过程中出现的漏播问题进行了研究,设计了一套补种装置。通过ADAMS软件对装置中的补种辊耙进行顺逆时针等两种运动形式的虚拟仿真分析,分别得出齿式、整叶式与窝轮式等3种辊耙结构所受的力和扭矩等因素。仿真结果表明:在相同条件下,补种辊耙的逆时针转动方式更优于顺时针转动方式;窝轮式补种装置进行逆时针运动时,其力约为10N,力矩约为2N·m。由于窝轮式补种装置的力、力矩小于齿式补种装置与整叶式补种装置,因此其结构最优,补种性能最好。研究结果可为后续甘蔗横向种植机精准种植的研究与开发提供了一定的理论依据。

变工况隔膜压缩机曲轴动力学仿真分析

隔膜压缩机通过活塞运动挤压膜片达到压缩气体的作用,而这一过程中产生的排油压力会导致各传动部件受到复杂的交变载荷,而像曲轴等重要部件上则会产生较大的应力应变,这些复杂的作用力会引发曲轴等部件的强烈振动。针对这一问题,采用理论分析与ADAMS刚柔耦合仿真方法,对一台排气压力为45MPa隔膜压缩机的往复运动机构进行分析,结果表明:在额定工况下,曲柄销径向最大受力约为70282.4N,切向最大受力约为72593.2N,曲轴上最大应力值为141.36MPa,最大变形量为0.108mm;而对不同工况的分析结果显示,排气压力升高、曲轴转速变大都会导致曲轴上的应力增大。其中,转速变大对应力值的影响较小,而排气压力升高则对应力值的影响较大。

被动式储能助力下肢外骨骼系统设计与仿真分析

为了达到缓解人体行走时的关节压力、减轻关节负担和辅助人体行走的目的,基于人体行走原理提出了髋膝耦合被动式储能助力外骨骼设计方案。髋膝耦合机构用于实现膝关节的离散化助力,是以髋关节运动控制膝关节助力的离合控制方法。该文运用仿真和实验验证的方法验证了该外骨骼的有效性。运用Adams对人-机模型进行联合仿真,验证外骨骼对人体助力的理论效果。在实际穿戴实验中,通过对比是否穿戴外骨骼人体运动时的能耗来验证外骨骼的真实有效性。对比仿真与穿戴实验数据证明该外骨骼能够降低12%~13%的人体运动能耗。

基于ADAMS的Stewart平台运动学分析

针对在Stewart 6自由度并联平台设计中,支腿的运动学及动力学参数理论计算过于复杂的问题,课题组提出了基于ADAMS的Stewart平台反解与正解相结合的分析方法。首先,通过ADAMS反解求得支腿位移参数;然后,将位移参数转换为驱动函数添加在各个支腿上;接着,通过ADAMS正解求解支腿其余运动参数;最后,通过实例对比理论计算与ADAMS分析数据。结果表明:课题组提出方法求得的支腿位移与理论值之差均小于0.01 mm,支腿最大速度及最大加速度与理论值误差均小于2%,从而验证了该分析方法的合理性与科学性。该分析方法为工程中遇到的6自由度平台已知动平台驱动函数求解支腿参数的实际问题提供了一种高效的解决办法。

人体下肢康复装置的结构设计及运动学分析

介绍了一种基于平面五杆机构的人体下肢康复装置,旨在满足术后卧床的卒中患者的早、中、后期的下肢康复训练需求。该装置具有简单可靠的特点,可以在床尾侧放置或随患者行走移动。装置主要由下部移动平台、手动升降组件、上部动力传动机构及左、右训练机构组成,并在踝、膝关节通用的关节支架上附有传感器,患者的运动信息可以被实时采集和反馈。运动学分析及Adams软件仿真结果表明,调整该装置双曲柄的初始相位,可以改变关节点的运动轨迹,得到不同运动模式下人体下肢关节运动的范围,达到卧式训练及行走训练的目的,从而满足患者不同康复阶段的训练需求。

往复压缩机连杆裂纹故障动力学仿真及振动响应分析

以往复压缩机连杆裂纹故障为研究对象,利用ADAMS和ANSYS软件建立往复压缩机刚柔耦合仿真模型,以连杆大小头间隙接触力为主要激励源,在此基础上添加连杆裂纹故障,通过仿真计算得到连杆裂纹激励的振动响应信号。考虑裂纹深度和输入转速等影响因素,进行变工况仿真,并通过仿真结果对比分析了连杆裂纹激励在机体表面的振动响应规律。结果表明,当往复压缩机发生连杆裂纹故障时,其振动信号的幅值会显著增大,并且裂纹深度越大、输入转速越高,振动信号的冲击和幅值就越大。仿真结果有助于对往复压缩机连杆裂纹故障的定性和定量分析。

新工科背景下理论力学教学内容信息化改革——以振动筛运动分析为例

作为机械、采矿、车辆等工科专业核心基础课程的理论力学教学必须适应计算机信息技术快速发展的需要,适应新工科背景下课程改革的需要,与信息技术相结合、进行信息化教学改革。所谓的信息化教学就是将信息技术引入理论力学的教学过程中。文章提出了理论力学与MATLAB相结合、理论力学与ADAMS相结合的信息化教学改革方案,给出了信息化教学的知识重构策略,并以振动筛运动分析为例证明信息化技术教学改革的必要性、可行性以及对于后续专业课程学习的强有力的支撑作用。

采煤机牵引部转矩限制器的仿真研究

采煤机牵引部发生严重过载时,通常采用花键轴在剪切槽处断裂的方法来保护牵引电动机,这种保护方式需要频繁更换花键轴,需要消耗大量的时间与成本。为了解决这一问题,文中提出一种依靠螺栓预紧力作用去保护牵引部的转矩限制器结构,同时进一步对其安全保护作用进行研究。基于某型采煤机参数,通过Creo软件建立三维转矩限制器模型,然后对转矩限制器的关键部件内弹性环、外弹性环、铜套在ABAQUS中柔性化,最后在动力学软件ADAMS中对转矩限制器的工作情况进行分析,得到柔性部件的位移、速度、角速度图。结果表明,该转矩限制器部件铜套在相应的时间里发生打滑,可以起到保护牵引部的作用。该转矩限制器结构设计合理,为采煤机牵引部的安全保护装置设计提供了新的思路。

基于ADAMS的烟叶运输车自主校正机构仿真与试验

丘陵山区烟田地形复杂,烟叶运输车在垄沟行驶时方向易发生偏离。针对福建丘陵烟区地形,通过对设计的烟叶运输车自主校正机构进行力学分析,并结合ADAMS仿真对比有自主校正机构与无自主校正机构两种情况下烟叶运输车在垄沟行驶的偏离程度,仿真结果表明:有自主校正机构的烟叶运输车比无自主校正机构烟叶运输车偏离程度小了10%。最后通过田间试验进一步验证了该机构发挥了自主校正的作用。该研究对丘陵烟田烟叶运输机械的研发具有一定的借鉴参考作用。

纯滚动单圆弧齿轮的动态特性分析

为达到降低振动和噪声的目的,利用设计软件Pro/E建立6组纯滚动单圆弧齿轮模型,每组模型分别改变摩擦因数、刚度、纯滚动单圆弧齿轮的模数、螺旋角、齿宽、凸圆弧齿轮的齿数,导入到动力学仿真软件ADAMS中,仿真分析得到实际工况下的动态啮合力及角速度时域和频域曲线,分析研究不同参数对纯滚动单圆弧齿轮的动态性能的影响。仿真分析得出:纯滚动凹圆弧齿轮角速度振幅随齿面摩擦因数增加而减小,随模数增加而减小,随螺旋角增加而增加,随凸圆弧齿轮齿数增加而减小,随刚度增加而增加;纯滚动凹圆弧齿轮的啮合力振幅随小模数增加而增加,随大模数增加而减小,随螺旋角增加而增加,随齿宽增加而增加,随刚度增加而增加。

包装箱取放共轭凸轮多连杆机构的设计与仿真

将CAD技术应用到包装箱取放共轭凸轮多连杆机构中,进行了设计、建模及仿真。基于SolidWork草图功能,应用自上而下的方法对多连杆机构进行设计,应用Motion插件对共轭凸轮轮廓进行反求设计并进行三维建模,考虑凸轮与滚子的碰撞接触,在ADAMS中添加接触力并进行仿真分析。仿真结果表明能实现包装箱取放及开箱的既定动作,且误差较小,共轭凸轮机构的摆臂角加速度最大值为58°/s2,柔性冲击,考虑凸轮与滚子的接触碰撞对摆臂角加速度影响较大,最大值为1 398°/s2,接触力出现腾跳现象。设计方法方便准确,省去了繁琐计算,考虑接触碰撞会影响机构运行稳定性,为机构凸轮曲线优化提供依据,同时也为相关产品的研发提供了有效的设计方法。

GPU异构计算环境中长短时记忆网络模型的应用及优化

随着深度学习的广泛应用及算力资源的异构化,在GPU异构计算环境下的深度学习加速成为又一研究热点。文章探讨了在GPU异构计算环境中如何应用长短时记忆网络模型,并通过优化策略提高其性能。首先,介绍了长短时记忆网络模型的基本结构(包括门控循环单元、丢弃法、Adam与双向长短时记忆网络等);其次,提出了在GPU上执行的一系列优化方法,如CuDNN库的应用及并行计算的设计等。最终,通过实验分析了以上优化方法在训练时间、验证集性能、测试集性能、超参数和硬件资源使用等方面的差异。

基于ADAMS的六轴搬运机器人动力学仿真分析

以折弯生产线中上下料工序中所使用的六轴搬运机器人为例开展研究,首先确定了机器人的结构形式,设计了各关键零部件并建立了六轴搬运机器人的三维模型;其次基于ADAMS软件建立了搬运机器人的动力学仿真模型,对机器人的零部件材料、约束、驱动,以及载荷进行定义;最后通过对机器人进行动力学仿真模拟得到了机器人的基本运动数据。研究结果表明:所设计的搬运机器人6个轴的位移、速度、加速度、关节受力以及扭矩曲线基本上连续、无异变。六轴搬运机器人在运动过程中运动平稳、振荡较小、设计合理,为改进其结构提供了理论支撑。

亚当·斯密美德思想对医务人员德性培养的启示

市场经济下人们对私利的追逐必须要有道德约束,如何帮助医学界走出道德困境是必须直面的理论和现实问题。基于亚当·斯密的美德思想,探讨德性伦理在医务人员德性培养中的重要性。通过审慎、正义、仁慈和克己这四种个人具备的美德,将其与医务人员品行培养实际联系起来,得出在市场经济背景下美德思想对医务人员德性培养的启示,即用审慎之美德提升自身业务能力、用正义之美德维护患者健康利益、用仁慈之美德增进患者幸福感以及用克己之美德学会自我管理等,旨在为医务人员的德性培养提供智识支持以促进医患关系和谐发展。

亚当·斯密的公平观

公平正义在亚当·斯密的理论体系中占有重要位置。在斯密看来,商业社会之所以比过去更“好”,就在于它大幅提高了普通民众的生活水准。斯密并不主张“自由放任”,从不认为人“只追求自己的私利”就能为全社会带来“最大的好处”。亚当·斯密时代,认为穷人本质上品行不端、好逸恶劳,应使其“保持贫穷”是普遍共识,而斯密不仅对穷人抱有深切的同情,并且开启了现代意义上的“分配正义”理念:穷人因“贫穷”本身就有权得到政府救助,这一观念是革命性的。亚当·斯密还主张通过财政税收制度减少不平等,并提出了税收公平原则;他总体上主张比例税,有时还赞成累进税。财政支出方面,亚当·斯密支持主要面向普通民众的公共教育。

基于Adams与Amesim的二维精密高速转台机电联合仿真分析

为解决高精度转台的位置控制精度问题,以二维精密高速转台为研究对象,使用Adams软件建立转台动力学模型进行仿真分析,以固定角度驻留效果来评价模型精度,实现了动力学仿真与分析.为进一步提高模型驻留精度,采用Amesim软件和Adams软件开展了联合仿真,由Adams软件负责传动计算求解,Amesim软件进行位置控制.相较于仅使用动力学模型进行仿真,联合模型的仿真结果相对误差在60°和120°的驻留分别减小到0.13%和0.09%,从模型精度上保证了联合模型在二维精密高速转台设计或改造上的准确性.最后对传动座样机进行测试,记录样机真实驻留角度,验证了联合模型的准确性和精度.