一种新型凸轮-连杆组合分度机构的运动学分析

针对自动化机械要求实现高速分度的需求,提出一种新型的凸轮-连杆组合分度机构。在系统分析该机构的结构与传动原理的基础上,将其在运动学上等效为以组合分度机构的输入、输出构件为驱动构件的五杆机构。在此基础上,采用多刚体运动学分析方法,推导了系统的约束方程,进而建立等效机构的运动学分析模型,得到了各构件在一个分度周期内的运动规律。文中研究可为该机构的运动学设计及动力学分析奠定基础,采用的多体运动学分析方法可为同类机构的运动分析提供借鉴。

3-DOF混联机构的动力学建模与仿真分析

提出一种新型三自由度混联机构,运用螺旋理论分析了该机构的机构学原理,计算了机构自由度。以多刚体系统动力学理论为基础,建立了该并联机构的多体系统动力学模型,在此基础上开展了该机构正向运动学、逆向运动学及动力学的仿真研究。结果表明:在所设计的的构型及尺度下,机构存在非线性的输入输出关系;在Z轴方向一定的情形下,X方向最大运行角度为-15°,Y方向最大运行角度为-17°;从机构的加速度及速度运动曲线来看,机构不存在明显的刚性冲击。

基于多体动力学的4WID-4WIS电动车运动学建模与逆运动学仿真

基于多体动力学理论和集成建模方法,建立了14自由度的四轮驱动、四轮转向电动车运动学模型。基于所建模型,进行典型工况的运动学仿真和车辆运动的参数化分析,仿真结果可以建立所设计制造的电动车各个车轮协调的基准数据库。

多体卫星变构关节设计与运动学分析

为解决多体卫星模块间连接强度低、变构过程复杂、需要外力辅助等问题,设计了一种非偏置式三自由度变构关节,可实现多体卫星模块间的可靠连接与稳定精确的相对运动。采用MDH法建立了正运动学模型并推导正运动学方程,并与偏置式变构关节在姿态可操作度与工作空间上进行了对比分析,结果表明在未降低姿态灵活性的前提下实现了工作空间封闭。在Adams中对变构过程进行了运动仿真,变构过程中末端模块的位移与速度曲线平滑无突变,验证了多体卫星结构设计的合理性与正运动学方程的正确性,结果符合预期的设计目标,为未来多体卫星的运动控制与变构规划奠定了基础。

可变弯度导叶调节机构柔性多体仿真

为考察可变弯度导叶(VIGV)调节机构在运动过程中各零件的变形以及变形对调节精度、各叶片调节角度一致性的影响,利用有限元软件ABAQUS建立VIGV调节机构的柔性和刚性多体动力学3维模型。研究了柔性与刚体模型调节机构运动差异,并分析了变形量对叶片角度调节的影响。在此基础上,对联动环径向限位、驱动力加载速率以及运动副摩擦阻力对机构调节精度等影响进行分析。结果表明:在调节角度较小时,柔性模型与刚体模型分析结果基本相当,随着调节角度的增大,各零件的变形对调节角度的影响逐渐增大,当L形杆转动0.5 rad时,二者可调叶片调节角度相差约0.9。;在运动过程中,运动副摩擦阻力的增大将增大机构运动所需的驱动力,驱动力加载速率对叶片角度调节的影响在一定范围内可以忽略;联动环径向限位的取消或分布的不均匀均将引起叶片调节角度不同程度的差异,无联动环径向限位下,各摇臂之间的调节角度存在最大相差约0.3°的差异。

活塞-连杆-曲轴系多体动力学及其影响因素研究现状

活塞-连杆-曲轴系(PRCS)的多体动力学研究是内燃机开发设计中减少NVH和摩擦功率损失、提升工作效率和稳定性的重要手段。在多体动力学分析模型的基础上,分析了耦合摩擦副润滑特性的PRCS多体系统动力学的研究方法及不足。从润滑特性角度,综述了运动副间隙、表面变形、润滑油粘度等因素对系统动力学性能的影响,探索了各影响因素之间的关联情况。根据PRCS主要非理想转动副和移动副受力分析情况,剖析了动力与润滑影响下PRCS多体动力学的试验、数值分析与求解研究现状。最后探讨了影响PRCS多体动力学性能的研究方法及其发展方向。

基于伞载多体动力学的降落伞开伞过程研究

针对降落伞开伞过程中柔性大变形、强非线性和强耦合性的特点,采用伞载多体动力学方法,以充气时间为自变量,分别建立拉直、充气和稳降3个阶段的动力学模型。对降落伞开伞过程中物伞系统运动学和动力学进行数值分析,研究降落伞开伞过程,通过某型号降落伞飞行试验验证,表明:基于多体动力学的降落伞开伞过程计算简单方便,能够快速指导降落伞的设计迭代,计算结果可以很好地体现降落伞的开伞特性。

一种新型商用车驾驶室多轴道路虚拟试验研究

为了提高商用车驾驶室多轴道路模拟试验台的控制精度,精确复现路谱采集信号,提出了一种基于运动学与动力学分析的驾驶室多轴道路虚拟试验台控制策略。依据机构学原理描述了试验台的结构,并进行了运动学分析和计算,利用位姿反解算法及含雅可比矩阵正解算法进行了闭环反馈的自由度解耦。实测驾驶室相关参数并与ADAMS软件相结合建立了驾驶室、部分车架及试验台的刚柔耦合多体动力学模型,创建Femfat-lab、MATLAB/Simulink和ADAMS软件接口进行自适应联合仿真计算,实现了试验台的自由度解耦控制。将多轴虚拟试验台与实车试验内部响应信号相结合,选择信噪比较高的信号为目标信号进行迭代分析,获取实车位置等效位移激励。选取典型的比利时路面载荷谱作为模型输入条件,从而重现与道路试验相结合的真实路谱。研究结果表明,与室内道路模拟试验台架及常规虚拟迭代结果相比,驾驶室采用多轴虚拟试验台的迭代次数明显减少,得到的时域、频域响应信号与目标信号的变化趋势相吻合,且各通道相对误差均方根值(RMS)均小于设定值,迭代精度高,从而验证了所提方法的可行性,为后续驾驶室疲劳寿命预测提供了可靠的载荷谱。

真实工况场景下工程机械混合现实虚拟交互实时性研究

为解决工程机械虚拟操控系统面临实时性、交互性、真实性及验证结果可信度4项要素无法同时兼顾的难题,引入多刚体动力学分析模型,解决运动仿真问题,达到可真实模拟工程机械运动的目标。在工程机械模块间,根据约束分析建立相应的物理引擎约束类型,避免计算两个连接对象的Jacobian矩阵,从而增强运动模拟的实时性。通过混合现实技术实现工程机械虚实融合可视化,并利用人机交互设备对工程机械的控制实现虚拟操控系统的交互,以高空作业平台混合现实虚拟操控系统为例验证了方法的可行性。

双挂汽车列车右转弯内轮差分析与改善

由于双挂汽车列车的车辆组成单元多且车身较长,在右转弯时其一挂车、二挂车后轮与牵引车前轮会产生内轮差,导致车辆整体的运动轨迹向弯道内侧偏移,对弯道内侧的行人及车辆会造成安全威胁。鉴于此,论文基于多体系统运动学理论建立了双挂汽车列车双轨运动学模型,推导出车辆右转弯的运动方程并用MATLAB软件计算仿真得出各个车轮的运动轨迹;通过对一挂车、二挂车后轮轴进行主动转向控制,分析了车辆右转弯时的内轮差和各车轮运动轨迹的变化情况。结果表明,双挂汽车列车右转弯的过程中会产生较大的内轮差并存在尾部放大效应,越靠近车辆尾部的车轮与牵引车前轮的轨迹差值越大,适当对一挂车、二挂车后轮轴进行主动转向控制可以有效减小双挂汽车列车的内轮差,提高车辆的行驶安全性。

麦弗逊式独立悬架运动分析

运用空间机构运动学方法建立某皮卡车麦弗逊式独立悬架的数学模型,给出其运动特性参数的计算方法。同时还应用ADAMS软件,建立同种悬架和转向系的多体运动学模型,对麦弗逊式悬架的运动进行仿真分析。采用两种方法计算、仿真结果的一致性表明这两种方法都是分析麦弗逊式悬架运动特性行之有效的方法。且使悬架的设计计算更为简单、准确、清晰,在实际应用中提高了工作效率。

多刚体系统动力学在汽车转向和悬架系统运动分析中的应用

多刚体系统动力学是近20年发展起来的力学新分支。本文以该领域中的R—W方法为理论基础,编制了可自动建模并进行计算机数值仿真计算的汽车转向、悬架运动分析通用程序。运用该程序对大量的实车进行了计算分析,经整车和转向悬架系统的试验结果表明,用该程序进行汽车转向、悬架运动分析,所得结果准确,计算迅速,可方便地进行转向、悬架设计方案的比较和参数的选择。

ADAMS在汽车操纵稳定性中的应用研究

利用ADAMS软件建立了某轿车的整车多体仿真近似模型;详细考虑了前悬架系统、转向系统和轮胎,以及各种联接件中的弹性的影响,对不同车速,不同载荷下的操纵稳定性进行了动力学仿真。用参数化设计来指导产品设计,能缩短开发周期。

深海管道法兰连接机具的设计与仿真分析

深海管道法兰连接机具是一种应用于深水回接的特种机具,可以完成远程操控的法兰连接作业.随着海洋石油逐渐走向深水,机具的研制将大大提高我国深水回接技术水平.设计了深海管道法兰连接机具总体结构,阐明了其工作原理,设计了机具的关键部件,即拉伸拧紧机构,其利用拉伸拧紧方式实现法兰的螺栓连接.建立了机具运动学模型,对机具的工作过程进行了数学描述,为进一步研究液压控制系统提供了理论依据.同时对机具进行了基于ADAMS的多体动力学仿真研究,验证了机构的合理性.

PRO/E、ADAMS软件在汽车操纵稳定性中的应用

基于柔性多体系统动力学理论,分析了仿真软件在汽车运动学和动力学中的应用.利用PRO/E、ADAMS软件建立了某轿车的整车多体系统仿真模型.详细考虑了前、后悬架系统、转向系统、轮胎、车身等总成,以及各种联接件中的弹性的影响.并运用常规的操纵稳定性试验方法进行了运动学和动力学的仿真,初步探讨了汽车操纵稳定性仿真试验的实际应用.仿真结果可靠真实,设计参数修改方便快捷,可指导参数化设计产品开发,缩短设计周期.

基于ADAMS的车辆空气悬架转向机构的运动学仿真

利用虚拟样机技术在ADAMS软件环境下建立了某种型号客车的包括转向机构在内的空气悬架转向系统的多体运动学计算模型,并进行了运动学仿真分析研究。得到了随着车轮跳动该型悬架的各项定位参数的变化规律,并且发现内、外侧车轮的偏转角度随时间的变化规律基本满足理想的转向轮偏转角之间的关系。

某姿态测量系统标定用转台指向误差补偿

为提高某姿态测量系统的标定精度,对其标定设备三轴转台的指向误差补偿方法进行研究.分析了影响指向误差的因素;基于多体系统运动学基本原理,阐述了转台系统拓扑结构的低序体阵列,并推导出相邻两体间的低序算子;进而建立关于转台三个回转轴线平均线夹角的指向误差模型;通过仿真研究了各误差项对指向误差的影响规律;最后介绍了误差模型参数的测量方法.误差补偿实验验证了方法的有效性和可行性.

控制臂改进型麦弗逊悬架运动学性能研究

利用多体动力学理论,在虚拟样机仿真软件ADAMS/Car中建立了传统型麦弗逊悬架及控制臂改进型麦弗逊悬架模型。通过运动学仿真计算可知,在车轮上、下跳动过程中,改进型麦弗逊悬架使车轮外倾角、车轮前束、主销内倾角、车轮转角、抬头量和点头量的变化范围更小,主销后倾角变化范围稍大,更有利于操纵稳定;与传统型麦弗逊悬架相比,控制臂改进型麦弗逊悬架运动学性能有明显提高。

有误差的螺旋锥齿轮传动接触分析

以多体系统误差建模理论和齿轮啮合原理为基础,提出含有机床运动几何误差以及齿轮副安装误差的螺旋锥齿轮齿面接触分析(Error tooth contact analysis,ETCA)方法。以SGM法(大轮展成法加工,小轮变形法加工)加工的弧齿锥齿轮为例,通过ETCA分析,得到机床运动误差和安装误差对螺旋锥齿轮齿面加工质量影响的定量关系,对ETCA和TCA的结果进行对比分析,结果表明机床运动误差和安装误差对螺旋锥齿轮的齿面接触质量有较大的影响,为了通过齿面接触分析达到更准确的反调加工参数的目的,采用ETCA的分析结果指导加工参数反调更为合理。

超重型数控镗铣床精度可靠性研究

针对重型数控机床可靠性研究中批量小、难以形成足够的统计样本数的特点,提出了精度可靠性的概念及其预测模型,旨在解决重型数控机床维护和维修的关键技术问题.应用多体运动学方法建立了某型号超重型落地铣镗床的空间误差模型,研究了机床运动副磨损量对加工精度的影响,进而得出了重型数控机床维护周期和初期磨损的预测模型.提出的方法可以用于重型数控机床维护周期的计算、机床加工过程中误差源的分析和基于全寿命周期的数控机床优化设计.该方法也可用于其他单件小批量产品的可靠性研究.