多维隔振装置自由振动方程及其解

通过多方位多层次结构组合实现多维隔振时,其结构复杂、难度大,因此提出以反向对称布置双直角Stewart机构及上、下平台组成多维隔振装置,利用一层结构实现多维隔振,建立了自由振动方程并进行求解.由解看出,该装置固有频率在5 Hz以下,振动衰减较快.使用该装置,仿真可实现沿坐标轴的3个移动和绕坐标轴的3个转动,加速度传递系数均小于1.依据所推导的公式,确定该装置的刚度系数、阻尼系数和结构尺寸,可将该装置用于多维隔振.     

某柴油机主轴承盖的模态分析

本文针对主轴承盖在自由状态下采用ANSYS软件对其进行模态分析,结果表明,自由状态下主轴承盖的模态振型以弯曲和弯扭振动为主,通过主轴承盖的模态振动特性分析,可以防止其与相邻件发生共振,减小内燃机故障概率,为主轴承盖的结构优化和技术改进提供了重要参考。     

Stewart平台多能域系统动力学全解建模与实验

围绕六自由度Stewart并联平台的多能域动力学建模展开研究。首先,采用旋量键合图建立了电动缸驱动Stewart平台机构本体动力学模型,采用传统键合图建立了伺服电动缸键合图模型,得到了该平台完整的机、电耦合的多能域系统动力学全局模型。其次,给定平台末端轨迹,对比Matlab理论计算、ADAMS软件仿真以及实验实测驱动力结果,验证了Stewart平台机构本体旋量键合图模型的正确性。最后,借助理论计算得到的驱动力,由平台系统多能域动力学全解模型进一步计算得到伺服电机电流,与通过实验得到的电机电流实测值对比,验证了该平台多能域系统动力学全解模型的正确性。为后续包含驱动单元惯性参数和摩擦参数在内的动力学参数辨识以及平台控制研究奠定了基础。     

3-RRPaR并联机构刚体动力学建模与分析

针对一种具有冗余结构的3-RRPaR并联机构,根据拉格朗日乘子法建立动力学模型,进而对冗余并联机构进行动力学分析。首先,分析了3-RRPaR并联机构的结构特征,确定了冗余结构的结构构型;然后,利用闭环矢量法建立并联机构的逆运动学模型,利用拉格朗日乘子法建立并联机构的动力学模型;最后,利用Matlab分别对并联机构空载和加载时的动力学方程进行数值求解,绘制了动力学响应曲线,根据拉格朗日乘子与约束力矩的关系求解出驱动杆的驱动力矩,将计算结果与ADAMS虚拟仿真结果进行对比分析,验证了动力学建模方法的正确性。结果表明,动平台加载后,驱动杆的驱动力矩也随之增大,但其数值变化规律与空载时基本相同。本研究为该并联机构的动力学控制和机构性能研究奠定了基础,也为其他结构冗余并联机构的刚体动力学建模提供了方法和思路。     

CA6140机床主轴箱模态和随机振动分析

应用UG软件进行主轴箱建模,以CA6140机床主轴箱为分析对象,应用有限元分析软件ANSYS Workbench建立主轴箱模型,并对其进行模态分析和随机振动分析。通过对有限元计算结果的分析,得到机床主轴箱前六阶固有额率,得到机床主轴箱的应力和位移随机振动分析结果。这些分析结果为机床设计提供了依据,对提高机床主轴箱的设计质量具有重要意义。实践表明,对主轴箱进行有限元分析,能够有效地提高主轴箱设计效率。     

双模融合6-[(RPRRRP)R-R]US并联机构运动学分析

针对工程上对不同性质的运动需要叠加融合的一类应用需求,设计一种能够实现双模式运动融合的6-[(RPRRRP)R-R]US型并联机构。阐述了将机构原驱动副R转换为(RPRRRP)R-R双输入子闭环机构的方法。对机构单模式工作和双模式融合工作分别进行运动学正、反解分析,提出两种双输入反解驱动分配策略,根据双输入子闭环和外层6-RUS机构特点分别采取二分法和牛顿法进行运动学正解运算,并给出求解流程图。通过数值算例,分别对单轴运动下的双模融合、多轴复合运动下的双模融合的反解运算以及双输入融合驱动下的正向运动学进行理论计算,并对不同情况下的算例进行运动学仿真,结果表明理论值与仿真值之差均在10-6量级,证明了理论方法的正确性和有效性。该机构可应用于车载、船载以及星载设备的指向与稳定协同调节装置,提升载体设备的作业性能。     

3-PRR柔性并联机构动力学分析

提出一种可应用于微/纳操作领域的3-PRR柔性并联机构,基于Euler-Bernoulli梁理论,采用假设模态法,分析支链上从动杆的柔性,结合实例说明了将从动杆视为刚性杆处理的依据.为进一步分析各构件惯量参数和柔性构件刚度对系统固有频率的影响,采用拉格朗日方程建立了修正的机构动力学振动微分方程,并结合实例进行分析,利用仿真计算验证了所建模型的有效性.     

六边形开合机构动力学仿真与模态分析

阻水装置是某水下火箭炮的重要零部件.为了提高巡航安全性和发射安全性,在身管前端和尾端采用了纤维编织的水密隔膜.在发射装置整体的前端增加了分体式刚性整流罩.为验证结构的可行性,使用多刚体动力学仿真软件对整流罩开合全过程进行仿真,获取了开合全过程主要零部件运动参数,使用有限元分析软件对结构整体进行模态分析,获取了结构整体各...     

6-3-3并联机构逆动力学分析与仿真

建立了6自由度6-3-3并联机构逆运动学模型,基于刚体动力学牛顿-欧拉法推导出了该机构逆动力学方程组,并用矩阵QR分解方法求解了该动力学方程组,给出了逆动力学仿真程序开发思路并通过Matlab软件加以实现,通过空载和有载荷作用条件下的算例仿真和分析比较,验证了该动力学模型的正确性.     

振动摩擦焊机机架三维建模与模态分析

通过ANSYS仿真分析软件研究了振动摩擦焊接机机架在无阻尼状态下的固有频率和振型,讨论了共振可能带来的机构变形、失效等问题。研究结果表明：外部激振频率在220～260 Hz之间,高于振动摩擦焊机架6阶的最高固有频率65 Hz,因此不会发生共振,机架安全性不受影响,振动摩擦焊接机可以稳定安全地工作,机架设计合理。     

基于模态的玉米高速精密排种器振动特性分析

高速高效是目前玉米播种机的发展方向,但随着播种速度的提升,耕作地表激励所产生的振动会对排种器工作性能造成影响。为研究排种器在耕作地表激励下的振动响应,以气吸式玉米高速精密排种器为分析对象,通过模态分析、振动测试相结合的方法,研究排种器自身振动特性及其在播种作业过程中耕作地表激励下的振动响应,判断排种器是否会在工作工程中产生共振,影响工作性能,降低整机耐久性。分析结果表明:当播种机作业速度在6～12km/h时,经功率谱密度分析,耕作地表振动信号主激励频率范围为3～10Hz,远低于排种器总成的1阶约束模态53. 8Hz,排种器在工作过程中不会因地表激励引发共振,结构设计合理。本文有助于协助排种器设计人员了解排种器的刚度分布及地表激励振动频谱分布,对后续设计手段和设计流程的提升有一定的帮助。     

面向微耕机减振的扶手模态分析

为了降低西南地区广泛应用的微耕机扶手处的振动,得到扶手的振动特性至关重要。为此,在UG中建立了扶手的三维模型,应用ANSYS软件和LMS test.lab系统分析了扶手的自由模态和试验模态,分别得到了扶手前6阶固有频率及振型,通过对比可知两者振型一致,频率的平均相对误差为4.24%,仿真结果的精度满足要求。进而,分析了扶手的约束模态,得到了其前6阶模态值,前4阶频率分别为13.02、17.22、28.57、77.88Hz;1阶振型是Y轴的横向振动,2阶振型是Z轴的上下振动,3阶固有频率处发生了扭转振动,4阶振型是Z轴的弯曲振动;各阶振型在扶手与人手接触处的位移量最大。     

空间柔性闭链机器人动力学建模与振动仿真

空间闭链机器人的柔性连杆在高速运行状态下产生的弹性变形对系统振动效应具有重要影响.为准确分析柔性连杆对空间柔性闭链机器人振动特性的影响,采用有限单元法对柔性构件进行离散,基于浮动坐标系法描述构件位移场,最后通过Lagrange方程建立空间刚柔耦合闭链机器人动力学模型及振动方程,并分析系统固有频率和振型函数.基于同等参数...     

基于ANSYS的鸡毛菜收获机割台部分振动模态分析

为了进一步降低鸡毛菜有序收获机收获过程中对鸡毛菜造成的损失率及损失率,以割台部分为研究对象,采用有限元分析方法建立鸡毛菜有序收获机割台部分振动方程,通过求解割台部分振动方程对其受力和振动模态进行分析,得出鸡毛菜有序收获机割台部分振动系统的固有频率和主振型,并将求解得到的的6阶固有频率值与割台部分的直流无刷电机传递转速进行比较分析。仿真结果表明:鸡毛菜有序收获机割台在3阶、5阶和6阶模态的振动变形较大,且割台电机在额定转速范围内工作时并不会导致割台共振现象发生。研究分析结果不仅为鸡毛菜有序收获机割台部分动力传递过程中是否发生共振现象提供了理论依据,而且对机具割台部分相关参数的优化设计具有一定参考价值。     

含方位特征支链并联机构构型综合与结构优化

含方位特征支链的并联机构是一类特殊结构的刚度好、承载大的少自由度并联机构。首先,提出了含方位特征支链并联机构的构型组成原理,简化了该类机构的方位特征方程、自由度、耦合度等拓扑特征的计算公式,以及拓扑结构综合步骤;其次,根据方位特征方程,综合了2~5自由度方位特征支链以及无约束主动支链的拓扑结构型式,以4自由度并联机构为例,给出了该类机构结构综合的原则和方法。再次,根据方位特征支链中的驱动副数目(0、1、2)对机构进行分类,并给出具体结构设计案例。最后,针对部分机构存在的力学性能不好的问题,提出了支链结构优化和对称性结构优化2种拓扑结构优化方法及其相应案例。本文工作为含方位特征支链并联机构的拓扑结构综合提供了较系统的理论基础和设计方法。     

并联机构方位特征集的符号推导方法

并联机构的方位特征集与其拓扑结构特征存在密切联系,方位特征集的程序化推导方法对于机构拓扑结构分析与设计具有重要意义。系统论述了拓扑结构多项式、方位关系组及方位特征集等基本概念,采用拓扑结构多项式表达并联机构的支路及运动副排列结构,通过方位关系组描述运动副轴线之间的方位关系。基于并联机构动平台的运动输出特性,提出了运动特征空间的概念,根据运动特征空间的相关性建立了2种消元规则,即串联消元规则和并联消元规则。这两种消元规则在拓扑结构多项式与方位关系组之间建立了一种商运算关系,并可进行迭代消元,其运算结果即为方位特征集。利用并联机构的字符串描述形式,对部分并联机构的方位特征集进行了基于符号的推导分析,其结果验证了所提出消元规则的有效性。研究成果为面向计算机辅助的并联机构拓扑结构特征分析及类型综合提供了必要的理论与方法基础。     

基于三平移并联机构的三维减振平台建模与仿真

为实现多自由度减振,构建了以3-PUU并联机构为主体结构的三平移减振平台;分析了3-PUU并联机构运动特性,推导了杆件及动平台质心的速度表达式.采用Lagrange方程建立了系统动力学方程,根据一般粘性阻尼系统的模态分析法,推导了求解固有振型的公式;分别在X、Z方向上施加一定的瞬时冲击力,观察动平台的运动情况,并采用ADAMS软件验证系统的固有频率.结果表明,该减振系统的加速度在2 s内迅速归零,具有明显的减振效果.     

基于HyperWorks某电动汽车车架的有限元建模及模态分析

车架是电动汽车整体受力的基体,其受力状态复杂,采用有限元方法可以对车架的动态性能进行较为准确的分析,为车架设计提供指导。针对某电动汽车的车架结构,首先利用CATIA建立其3D模型,然后以igs格式导入到HyperWorks中,在HyperWorks中进行几何清理、抽取中面以及划分壳网格,最后在Optistruct求解器中求出该车架在自由状态下的前二十阶频率。仿真结果表明,车架的一阶模态频率与激振频率相近,故需要对车架的结构进行优化。     

SF480发动机机体的有限元和试验模态分析

结合实验模态与有限元理论模态分析,对SF480型发动机的机体进行了动态特性研究。首先,在Pro/Eingeer中建立机体的三维实体模型;然后导入ANSYS中进行网格划分,得到其有限元模型;再采用子空间迭代法进行模态求解,得到前10阶固有频率和振型。另外,用脉冲激励法在实验室对机体进行模态实验,得到实验模态参数。通过理论模态与实验模态参数的对比,验证了结果的有效性,并分析了机体模态的规律,为该类型发动机的机体结构优化提供了一定的参考依据。     

无寄生运动3-DOF 2T1R并联机构拓扑设计与分析

为充分研究少自由度并联机构所具备优势,拓宽其应用领域,设计并研究一种含冗余支链且无寄生运动三自由度两平移一转动（2T1R）并联机构,完成运动学和动力学分析。基于方位特征集（POC）的拓扑机构学理论方法,设计了一种含冗余支链且无寄生运动的两平移一转动并联机构,并进行拓扑分析,结果表明：该机构还具有部分运动解耦特性;根据基于拓扑特征运动学的建模方法,求得机构位置正反符号解;又基于位置反解分析了机构奇异性,基于位置正解给出了工作空间;基于虚功原理的序单开链法对机构进行动力学建模,求得了该机构移动副处的驱动力以及两个子运动链(SKC)连接处的支反力;概念设计了该机构的一种应用场景。