针对装载机驱动桥轮边减速器齿轮系统的疲劳问题,开展了其动力学仿真与疲劳寿命评估。首先,基于刚体动力学与刚柔耦合动力学,分析了太阳轮与行星轮接触力的变化情况,并与接触力理论计算值对比,验证了模型的可信性;而后,将太阳轮考虑为柔性体,提取了齿根疲劳危险点的应力时间历程,对应力时间历程进行了峰谷抽取与小波去除,结合Goodman公式修正了平均应力的影响,编制了一维应力谱;最后,依据线性疲劳损伤累积准则对太阳轮齿根的裂纹萌生寿命进行了计算评估,并与实验结果进行了对比。结果表明,基于刚柔耦合动力学模型的太阳轮的裂纹萌生寿命为42709 h,与两次实验结果的相对误差分别为1.5%与3.7%,验证了评估方法的合理性,为齿轮系统的优化与抗疲劳设计提供了参考。

为了研究间隙铰链对舵面传动机构动态特性的影响规律,基于一种改进的变刚度法向碰撞力模型,计入杆件弹性因素,分别进行了不同间隙值(c=0、c=δ及c=1.6δ)、不同摩擦因数(0.06、0.08及0.1)工况下舵机角速度、角加速度的数值模拟分析。结果表明,因间隙影响,舵机动态输出角速度、角加速度均呈现明显的振荡现象,且角加速度较角速度振荡幅值更大;同时,在驱动载荷发生变化时,角速度、角加速度均存在较大的波动,但无间隙情况下的波动程度较有间隙情况下更大;此外,间隙铰链处摩擦因数越大,角速度和角加速度振荡幅值越大,并伴随高频振荡和延迟现象。

高分子材料领域的快速发展,促进了中低载荷齿轮传动中金属齿轮塑料化的趋势。塑料斜齿轮常被用于代替金属蜗轮与金属蜗杆进行啮合传动,但金属与塑料材料的各方面性能差异较大,塑料斜齿轮损伤形式复杂,其疲劳寿命难以预测。针对这一问题,基于Hertz接触理论和航天领域形成的相对坐标法,运用多体动力学软件RecurDyn建立金属蜗杆与塑料斜齿轮的刚柔耦合动力学模型,获得了塑料斜齿轮在对应加载工况下的瞬态应力值,作为Durability模块中塑料斜齿轮的载荷输入值;引用德国塑料齿轮标准VDI 2736中POM齿轮疲劳寿命与接触应力幅值关系,得到塑料斜齿轮材料的S-N曲线,并基于应力时间历程寿命计算准则,对塑料斜齿轮的疲劳寿命进行了分析。通过疲劳台架实验验证了该分析模型的准确性,为后续塑料齿轮疲劳寿命的研究提供了理论依据。

大部分动力学仿真分析采用的都是刚性构件,在现实生活中把构件看成刚性系统来处理可以满足要求,但这忽略了构件变形的影响。为了得到更真实有效的数据,就必须把模型的部分构件看作柔性体来处理。为研究某捕捉缓冲机构的动力学性能,从理论层面介绍动力学的研究方法和刚柔耦合研究的整体思路,并利用ANSYS和ADAMS导出的.MNF文件和.LOD文件,从刚柔耦合多体动力学的角度对捕捉缓冲机构进行了综合实验分析和对比。通过刚柔耦合研究实现了动力学和结构学的联合仿真,得到了更精确的仿真数据,在获得动力学测量数据的基础上又获得了结构学数据,使仿真结果更为全面,同时也为对结果要求较高的多体动力学工程仿真问题提供了参考。

落地式摩擦提升机在运行过程中极易产生振动现象,影响提升设备的安全。为此,以多体动力学仿真软件为载体,考虑钢丝绳的柔性特性,建立刚柔耦合的摩擦式提升机仿真模型,研究加速度与制动曲线对提升钢丝绳横向振动的影响。实验与仿真结果表明:制动阶段时不同加速度运行工况下,摩擦提升系统极易产生横向振动,矩形加速度曲线产生的横向振动更小,上行工况比下行工况钢丝绳振动剧烈。

针对刚性设备～柔性基础组成的耦合隔振系统,本文提出了一种信噪比较高的功率流测试方案;利用C语言和Matlab工具箱开发了一套基于PC的功率流测试仪器,并已成功应用于-浮筏模型上.

由于机器人在工作过程中受运行速度和加速度以及末端负载等因素变化的影响,其连杆和关节产生的形变会引起末端执行器的位置误差,针对这一问题,以FANUC M-6i B机器人为研究对象,采用仿真与试验相结合的方法,对机器人末端位置精度进行研究。运用DH法则建立运动学模型和位置误差模型,分析机器人DH参数发生微小变化对末端位置误差的影响;在ADAMS环境中进行刚柔耦合动力学仿真,在同时考虑关节柔性和连杆柔性的前提下分析运行速度和加速度、末端载荷变化对机器人末端定位精度的影响;通过自主设计的测量装置及变载荷方盒进行试验,试验与仿真结果的对比表明利用刚柔耦合动力学模型模拟计算机器人末端误差具有较好的一致性。

针对球形滚子超环面行星蜗杆传动动态的响应问题,考虑滚动体的独立运动和轴承刚度,建立了该传动的刚体动力学模型;并借助有限元软件将薄壁超环面定子柔性化,建立了其刚柔耦合动力学模型。定量分析系统接触刚度激励和误差激励,比较了刚体模型和耦合模型在内部激励下的动态响应。结果表明,由于柔性件的引入,耦合模型会发生滑齿和跳齿现象,振动较刚体模型剧烈;滚子转速的交替突变和不接触时的高速旋转会加剧传动系统振动;耦合模型共振频率高于刚体模型,内部激励对频率响应有调制作用。研究为超环面行星蜗杆传动动力学优化设计提供了一定的参考依据。

设计了一种圆柱坐标式工业机器人机械手平台,并根据设计的机械手平台的结构和运动特点,对该系统做了振动特性分析。首先建立了该机械手平台振动特性分析的刚柔耦合数学模型;然后利用ADAMS Vibration振动分析模块对该系统进行振动分析,得出在不同位置和方向激振载荷作用下机械手平台末端执行器端面中心点的位移响应;最后验证了机械手平台设计动态误差占比的合理性。该分析结果为后续系统移动定位控制精度设计与优化控制提供了参考依据。

十字轴是万向节联轴器的关键零件,其疲劳强度不足会直接损害万向节联轴器的正常工作。对十字轴零件进行静强度分析和拓扑优化,利用Adams提取拓扑优化前后十字轴的载荷谱文件,并在此基础上对其进行疲劳分析。结果表明:十字轴的疲劳危险位置与其强度危险位置一致;改善十字轴过渡位置结构以减小其应力集中,可有效提高十字轴的疲劳寿命。