针对舱门模型精确性低、扭力杆机构开发周期长、理论分析结果单一等问题,建立舱门的刚柔耦合动力学模型,提出有限元分析和多体动力学理论相结合的疲劳寿命预测方法,并根据扭力杆材料的疲劳特性,利用nCode软件对扭力杆进行疲劳寿命评估,有效解决舱门机构疲劳试验周期长、费用高等问题。同时搭建舱门实物平台,通过试验为所提方法提供数据支持。结果表明扭力杆机构危险部位在两侧的薄弱处,舱门结构满足设计要求,所提方法可有效缩短舱门结构开发设计周期,优化舱门结构。

针对双锻造操作机吊挂系统在传统刚性假设无理论解的情况,以两台2 t锻造操作机为研究对象,考虑高温锻件的弹性变形和液压系统的刚度,提出和建立了一种双锻造操作机吊挂系统刚柔耦合模型,分析了局部刚度随特征参数的变化规律,研究了刚柔耦合作用对双锻造操作机吊挂系统夹持端运动规律的影响。结果表明锻件刚度随着弹性模量的下降呈下降趋势,相同弹性模量下,锻件在Y方向上容易产生变形;蓄能器不参与工作时,液压刚度为2.85×108N/m;蓄能器参与工作时,液压刚度范围为6.7×105~7.8×105N/m;若缓冲系统不存在时,双操作机同步提升轨迹对称分布,对锻件产生拖拽行为;当缓冲系统存在且不论蓄能器是否参与工作,同步提升轨迹平行分布,拖拽消失。

当前刚柔耦合夹具气动机械手在夹取重量较大或形状复杂的工件时,加载状态会出现非线性震荡,造成控制偏差,降低控制平稳度。为了提升刚柔耦合夹具气动机械手加载状态主动控制效果,设计一种考虑偏差的刚柔耦合夹具气动机械手加载状态主动控制方法。考虑四种动界限情况计算刚柔耦合夹具气动机械手加载振荡;加载振荡下将偏差分为刚度偏差和柔度偏差,通过奇异函数和拉普拉斯变换计算等级刚度、挠度以及转角,获得气动机械手加载状态受力偏差;构建气动机械手和接杆的坐标系和运动坐标系,分析气动机械手终端位置矢量和驱动力矩的映射关联;通过PD反馈进行刚度偏差和柔度偏差补偿,完成加载状态主动控制。实验结果表明该方法偏差补偿后,输出力矩更接近理想值,可准确计算刚柔耦合夹具气动机械手在加载状态中的挠度、回旋角度以及动态角...

根据某项目需求,需设计一台液压升降台。为保证该设计方案可行性和安全性,需对设计方案进行仿真验证。采用刚体动力学仿真及有限元分析技术,从多角度对模型转台关键机构进行仿真计算模拟,得到各构件的运动数据及受力特性,确保该升降台机构设计方案的可行性和安全性。借助西门子Simcenter 3D仿真平台建立升降台动力学仿真模型,以实际负载和运行速度为边界条件,对模型进行充分计算。对升降台关键部位进行柔性体设置,创建动态耦合模型,对薄弱部位仿真分析,计算刚度与强度校核,为驱动部件选型以及薄弱点改进设计提供参考依据。

为研究不同制退机对火炮动态特性的影响,设计了一种永磁式电磁制退机,以相同的射击载荷、后坐质量、后坐时间与位移为条件,确定电磁制退机、液压制退机与弹簧式复进机的结构参数,建立制退机力与复进机力的计算模型,求解火炮后坐复进运动动力学方程,得到火炮运动诸元与制退机力变化规律;基于lanczos法利用有限元软件对火炮结构进行柔性化处理,搭建刚柔耦合动力学模型,分别对永磁式电磁制退机与节制杆式液压制退机进行仿真分析,得到不同射角下火炮的运动情况与部分参数的动态响应,结果表明:与节制杆制退机相比,永磁式电磁制退机能够有效降低火炮运动过程中的炮口位移幅值与耳轴所受扭矩,改善火炮的运动特性。

以高精度RV⁃80E减速器为研究对象,针对其结构特点,利用ADAMS多体动力学仿真软件建立RV减速器刚柔耦合模型,并验证模型的正确性。采用刚柔耦合模型设计了多组不同误差的仿真样机,并通过仿真分析了不同误差因素对整机传动精度的影响。分析不同的误差组合方式,得出正等距和负移距、负等距和正移距的误差组合可以有效地减小传动误差对整机传动精度的影响。通过实验测试,分析了国内外RV减速器传动精度的差异。分析了RV⁃80E减速器传动误差和误差频谱,确定了二级传输误差为影响传动精度的主要原因。研究结果为减速器批量化生产提供了参考。

为探究列车车轮旧扁疤对轮轨冲击的影响规律,建立了考虑柔性轮对的高速动车刚柔耦合模型和有限元扁疤损伤接触模型。分析了不同位置分布的单或双扁疤对轮轨冲击的影响,以避免车辆运行状态下发生跳轨冲击,保证运营安全,并为高速动车组安全运行时车轮损伤限值确定提供依据。分析结果表明:旧单扁疤产生的轮轨垂向冲击力随车速的增大先增大后减小,在100 km/h处达到峰值;速度为100~200 km/h时,当双扁疤间隔70°以下时,第一旧扁疤对第二旧扁疤有增益作用,当间隔70°以上时,增益明显减少,可视作独立扁疤;当车轮存在长度为30 mm的双扁疤时,车轮发生跳轨后最大冲击应力可以达到1059 MPa。

针对目前架空管道普遍采用人工攀爬到管道上除锈的现状,提出一种可用于架空管道在役除锈的刚柔耦合除锈方法。分析其除锈特性,建立除锈力数学模型,分析除锈力影响因素及除锈均匀性问题,设计架空管道自动除锈装置,搭建除锈实验平台,研究刚柔耦合除锈方法的除锈可行性以及弹簧压紧力和相对运动速度对除锈的影响,并与无弹簧双向刚性摩擦除锈进行对比。实验结果表明:架空管道刚柔耦合除锈方法是可行的,可达到St3级除锈等级,满足管道除锈的要求

战斗部的传统装药工艺是由人工完成的,危险性高、效率低下且质量得不到保证,为此提出了一种针对战斗部装药的自动化装置。对战斗部装药装置进行了结构设计,针对战斗部自动装药装置的抖动问题,基于刚柔耦合建立了系统移动过程中的动力学模型。根据刚柔耦合模型对加速度算法进行仿真对比,发现使用S曲线算法时系统抖动最弱。将S曲线算法优化为5段形式并采用插值拟合在控制器上实现,在实物调试中使用发现抖动明显减弱。对比结果表明,相较传统的梯形算法,优化过的算法具有更好的控制性能。对S曲线算法的优化及应用,减弱了装置抖动,此方法对其他设备的研制也具有一定借鉴意义。

仿生机器人所展现出的特有功能与广泛应用前景,越来越成为工程界的研究热点。依据蝗虫身体结构特点,采用齿轮、凸轮传动,弹簧储能等机构部件,构建仿蝗虫跳跃机器人模型。在膝、踝关节加装扭簧变为柔性关节,运用RECURDYN软件进行多体动力学仿真,运用ANSYS对跳跃结构进行受力分析和模态分析。仿真结果分析表明：柔性关节的引入,增加结构稳定性,可提高膝关节驱动力,跳跃腾空高度达到自身尺寸的7倍左右。此外,通过模态分析,可确定胫节与跗节在低阶模态振型下的固有频率。此研究对仿蝗虫跳跃机器人机构的柔性化因素对跳跃效果的影响有理论借鉴作用,为下一步优化系统结构,提高可靠性奠定基础。