刚柔耦合分析在杠杆式基础制动装置中的应用

目前铁路货车所采用的基础制动装置大多为杠杆式制动装置。相比于单元式制动装置,杠杆式制动装置运动情况复杂,制动效率较低。对于货车车辆基础制动装置的研究,传统分析方法主要为现场试验法和理论计算法。而这两种方法的应用受到试验成本高、研发周期长、测量误差大以及计算复杂的限制。刚柔耦合分析采用ADAMS和ANSYS仿真软件进行多体动力学联合仿真,对货车基础制动装置性能进行分析研究。通过对比仿真分析数据、理论计算数据和现场试验数据,验证了基础制动装置刚柔耦合分析方法的正确性,对研究货车制动性能及解决基础制动装置所存在的问题提供了一种新的手段。

多轴车辆转向杆系刚柔耦合分析

某采用机械式液压转向的多轴转向车辆,经常出现转向杆系损坏现象,为分析转向杆系损坏原因,进一步提高系统的可靠性,需要对其转向杆系进行结构动力分析。通过采用刚柔耦合分析方法,在ADAMS中建立了多轴转向系统传真模型,并将杆系主要刚性杆件替换为柔性体,通过刚柔耦合仿真分析得到转向杆系在转向时的应力分布云图,从而为设计改进提供帮助。

基于RecurDyn的串联机器人刚柔耦合分析

以ABB IRB1600为例,通过D-H参数,利用MATLAB机器人工具箱对六自由度串联机器人进行建模,并对其进行轨迹规划,得到机器人的末端轨迹和运动过程中的角度变化。利用Recur Dyn软件对机器人的杆件柔性化,并对其进行动力学仿真,分析不同负载下机器人的末端误差和运动过程中柔性杆件的变形。该研究为进一步分析机器人的定位精度,并减小定位误差提供参考。

大型立加机床进给系统刚柔耦合分析

进给系统作为立式加工中心的重要部件之一,其振动特性对产品的加工质量具有重要影响。以某大型立式加工中心为研究对象,建立了滚珠丝杠进给系统的刚柔耦合模型,分析进给系统的丝杠动态特性,研究了丝杠在不同转速范围内的振幅变化规律,分析了滚珠丝杠的静态和动态力学响应。模拟仿真的结论验证该大型立加机床进给系统能达到设计要求,并为大型立加机床进给系统的设计优化提供了理论依据。

扑翼式两翼飞行器的刚柔耦合分析

针对扑翼式两翼飞行器的结构设计和分析手段在军事及民用领域应用中存在的问题,本文根据一种飞行器结构,在合理的减少非线性变量的前提下,基于二阶线性有阻尼集中质量-弹簧系统理论,建立飞行器的动力学模型,并在Workbench平台上进行了仿真验证,形成一种基于Workbench的刚柔耦合分析方法,避免出现不合理干涉问题。仿真结果表明,飞行器在期望工况下机翼、机翼连接件与连杆的强度和变形容易满足要求但齿轮接触应力较大,齿轮接触区域的较大应力会导致塑性变形。该研究为飞行器结构设计改进提供了依据。

蜗轮蜗杆副刚柔耦合啮合分析研究

为了缩短蜗轮蜗杆设计周期、提高效率、降低研发成本,以某蜗轮蜗杆为原型,对蜗轮蜗杆的啮合情况进行刚柔耦合分析。结果表明,该建模方法正确,分析过程合理,可为产品开发提供参考。

地下铲运机动臂刚柔耦合动力学分析

介绍刚柔耦合动力学分析理论和方法,为地下铲运机工作装置的动力学特性研究提供可供借鉴的思路;运用动力学仿真软件ADAMS建立工作装置虚拟样机模型,完成对动臂的刚柔耦合动力学分析;确定动臂优化的方向并提供数据支持,提高设计质量和效率。

双弧面凸轮式ATC机械手的刚柔耦合动力学分析

针对双弧面凸轮式ATC机械手,完成了整机的三维建模;并基于机械系统动力学的理论基础建立了双弧面凸轮式ATC机械手多自由度刚柔耦合动力学模型;通过ANSYS对输入轴、拨叉轴、套筒和拨叉进行了柔性化处理,完成了换刀机构刚柔耦合数字化样机的建立;在此基础上基于ADMAS对刀臂上下和回转动作的动态性能进行了分析.此分析过程尽可能模拟了换刀机构在实际工作过程中的情况,其结果对今后换刀机构的设计、加工和刚柔耦合分析都具有参考价值.

基于刚柔耦合技术的平整机窜辊阻力仿真分析

某钢企冷轧厂一台四辊平整机正常工作时,工作辊与带钢边缘接触部位磨损严重,工作辊在线窜辊是解决此现象的可行技改方案之一。本文针对技改方案中工作辊窜辊阻力计算的难点,在两平行滚动接触圆柱体产生轴向相对移动时轴向窜动阻力公式的推导的基础上,探索基于刚柔耦合技术分析的动力学仿真模拟计算新方法,仿真结果与理论计算基本吻合,验证了仿真结果的正确性,为轧机窜辊改造和设计提供了新思路。

基于ADAMS的蜗轮蜗杆刚柔耦合运动分析

为了在研发阶段判断蜗轮蜗杆设计的可行性,以某减速器中蜗轮蜗杆为原型,将基于KISS soft建好的模型导入UG软件进行二次处理,在ADAMS中根据碰撞理论进行多刚体运动学分析,并进一步得到蜗杆柔性体进行刚柔耦合运动分析。比较多刚体及刚柔耦合两种运动学分析的结果,发现同等工况条件下两种分析得到的蜗轮输出扭矩和蜗杆转速随时间变化规律一致,刚柔耦合分析更接近实际工况。

基于整机刚柔耦合动力学模型的伸缩臂叉车驾驶舒适性分析

针对某伸缩臂叉车整机的驾驶室振动舒适性,从整机子系统角度分析建立整机动力学模型。借助HyperMesh有限元软件和ADAMS多体动力学软件,建立整机刚柔耦合动力学模型。通过对标测试样机和整机刚柔耦合动力学模型,在水泥路面的怠速、一挡满速和二挡满速3种工况下,驾驶室测点垂向加速度信号的时域和频域结果的吻合度较高。同时,驾驶舒适性评价,测试样机和仿真模型的结果都落在同一区间。结果表明,在评价驾驶舒适性上,所搭建的整机仿真模型与测试样机有较高的吻合度。

基于仿生水母的水下机器人结构设计与试验研究

针对水下探测机器人隐蔽性好的需求,设计了一种仿生水母机器人。首先,进行了水母机器人的仿生设计,通过生物特征提取及功能耦合确定了机器人的功能设计要求,基于机构原理图,进行了三维模型设计;其次,对多杆推进机构进行了运动学求解,获得了两个闭环求解方程,并以此为依据,给定了一个尺寸设计案例;然后,采用ANSYS软件对设计案例进行了刚柔耦合分析和模态分析,对关键结构的强度和刚度进行了验证,获得了结构的低阶模态频率及振型,并为声学驱鱼装置的选择提供了依据;最后,根据设计模型制作了实物样机并进行了水下调试,获得了试验参数并验证了机器人的功能。研究结果表明:多杆推进机构在运动过程中最大等效应力约为4.92 MPa,最大变形量约为3.89 mm,该结构满足强度和刚度要求;通过实物样机制作与试验,实现了仿生水母机器人的水下游动和转向等功能,初步验证了方案的可行性;机器人在主驱动电机初设转速的驱动下,直线运动速度约为58.3 mm/s,转向速度约为22.5°/s。

基于ANSYS的泥浆泵曲轴连杆机构运动特性仿真分析

基于多体动力学和有限元分析,通过ANSYS对泥浆泵五缸往复式动力机构进行了刚柔耦合分析,研究了泥浆泵运转过程中动力端的应力分布与变化。研究发现,泥浆泵五缸往复式机构的最大应力位于连杆处,且不断在受拉和受压状态间变换,处于循环交变载荷的状态下易引起疲劳失效,从而确定连杆为影响泥浆泵动力端寿命、稳定性的关键组件。为深入分析连杆的受力形式和状态,进行了曲轴连杆机构的动力学分析,结果表明:连杆最大应力出现在上死点,低于连杆材料结构钢的屈服应力,连杆与曲轴联接处作用力周期性的变化暗示了连杆的受力状态从受压向受拉状态转变。

基于凸轮自动机的试验装置设计和动力学分析

基于某武器凸轮自动机的机构运动原理,设计了一套自动机机构运动状态试验装置,用于测试并检测供输弹过程中自动机机构的运动规律防止其在供输弹过程出现卡滞现象,利用UG软件建立了三维模型,并基于多体动力学和刚柔耦合理论对该试验机构进行了运动学仿真分析,通过对比分析不同转速下试验机构关重件的运动规律,可以看出该种新型试验机构运转稳定,证明该机构的设计方法可行。

齿轮箱蜗杆副接触变形分析研究

在齿轮箱蜗杆副接触动力学分析中,由于忽略柔性体多界面动态接触特性,会低估蜗轮蜗杆的传动误差、动态接触变形。因此将刚体蜗杆置换为柔性蜗杆,模仿了机构真实的运动情况。柔性体产生了弹性变形和振动,较好地模拟了蜗轮蜗杆传动动态接触变形特性,为齿轮箱蜗轮蜗杆系统动态设计提供了理论参考。

力学性能对闸剪剪切精度的影响分析

为了解力学性能对闸式剪板机(简称闸剪)剪切精度的影响,以6×3200型数控闸剪为研究对象,基于ADAMS构建了机床虚拟样机,进行了纯刚体及刚柔耦合动力学分析,得到了两种模型下机床主要部件受力变化曲线;基于数值模拟方法对闸剪进行了静力学分析,得到了剪切过程中机床主要部件所受最大等效应力与最大变形;基于多体系统理论分析,建立了机床误差模型并通过误差敏感度计算,得出了整机最大误差源部件,为闸式剪板机改进和设计提供了参考。

变工况往复压缩机曲轴的模型构建与动力学分析

针对往复压缩机在部分行程顶开进气阀的气量调节工况下,因卸荷装置改变了气阀原本的运动规律导致其易发生泄漏等故障,从而导致气量调节偏差或失效,进一步造成压缩机其余部件发生故障的问题,本文构建了某六缸多级双作用往复压缩机曲轴力学模型,分析了其在正常气量调节工况以及气缸级内和级间发生调节故障时整周期交变载荷的变化规律,并利用多体动力学软件刚柔耦合分析法研究了在正常与故障工况下往复压缩机曲轴的变形及强度特性。结果表明:压缩机需尽量避免在36%气量负荷以下长期运行,且级内负荷调节偏差应控制在15%范围内,级间负荷调节偏差应控制在10%,否则将致使曲轴产生较为明显的恶化。该研究结果可为同类压缩机曲轴的设计和气量调节工况运行提供参考。

曲面斜楔驱动的钻杆夹持机械手设计及机液联合仿真分析

为解决钻杆旋转时易偏斜的问题,设计了一种具有滚轮结构和曲面斜楔结构的机械手。该机械手保留了钻杆旋转自由度,避免拧卸时钻杆偏斜导致的螺纹破损,保障了施工安全性。为提高机械手工作稳定性,利用蓄能器和负载敏感变量泵提高液压系统的保压性能、减少了能耗。为验证机械手在实际工况中夹紧功能的可靠性,利用Recurdyn和AMEsim进行机液联合仿真分析和刚柔耦合分析,模拟在改变钻杆直径和回路额定压力的情况下钻杆受力、回路压力和机械手关键零部件所受应力的变化情况。结果表明:当钻杆直径为φ127 mm、φ108 mm、φ89 mm和φ73 mm时,回路许用压力范围分别为8~12 MPa、8~12 MPa、6~8 MPa和3~5 MPa。在许用压力范围内,机械手既满足可靠夹紧的需求,其结构强度也满足设计要求。

混合齿轮行星系分插机构有限元分析

介绍一种由1个非圆齿轮和2个全等正圆齿轮、1个偏心正圆齿轮组成的混合齿轮行星系分插机构,该机构秧针尖点的静轨迹为海豚形,动轨迹形成的插秧穴口较小,可避免倒秧、漂秧的现象,符合插秧的农艺要求。对机构的传动系统进行模态分析,避免由于机构的工作频率与固有频率相同而引起共振现象。联合Patran、Nastran和Adams软件对分插机构进行刚柔耦合分析,仿真结果表明,利用粉末冶金制造的非圆齿轮满足机构运动强度要求。粉末冶金制造齿轮的成本较低,采用该方式制造齿轮有利于降低机构的制造成本。

基于ANSYS Workbench的八连杆压力机刚柔耦合模型动力学分析

为考虑压力机柔性体部件对机械运动的影响,以八连杆压力机的传动机构为研究对象,使用Pro/E软件对八连杆传动机构进行参数化实体建模,分别应用ANSYS Workbench软件中的Rigid Dynamic模块及Transient Structural模块,在对八连杆压力机的传动机构做刚体运动学仿真的基础上,进行该传动机构的刚柔耦合动力学分析,得到压力机传动机构的运动特性曲线和等效应力曲线及分布图。结果显示,主拉杆最大等效应力高于材料许用应力,将下轴孔尺寸优化为69 mm后,最大等效应力大大降低,符合主拉杆强度要求。这种方法实现了在同一软件平台中进行刚体运动学和刚柔耦合动力学仿真分析,通过两者比较可得出,刚柔耦合模型更能反映出机构的真实运动情况。