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约束多刚体系统固有频率的计算

一、引言 工程中的闭链机构、两端固定的电缆或绳索以及人体模型等均可简化为具有约束的多刚体系统〔‘〕〔2二.对于约束系统,可按照K“ne方程及拉格朗日乘子法,求得与约束条件相容的运动方程〔‘二。本文研究了微幅振动条件下,几何约束方程的形成,回路约束力的表达式以及系统的质量矩阵、刚度矩阵的形成等问题,并以约束梁多刚体模型为例进行了分析计算,证明所给方法具有足够的精度.二、系统运动方程的建立 〔4〕、〔5]对建立系统的运动方程有较为详细的阐述。当系统做无阻尼自由振动时,其运动方程为 且尤+KX=O(l)式中A为广义质量矩阵,K为刚度矩阵,X为广义坐标。当系统具有约束时,系统应满足与约束条件相容的运动方程。若系统有N个刚体,并且有川个几何约束,约束方程可表为 BX=0(2)式中B为二x6N阶矩阵。由拉格朗日乘子法,系统的运动方程可表为 AX+KCX十B以一O(3)式中久为拉格朗日乘子,KC为约束系统的刚度矩阵.上式共有6N个方程,加上阴...  (本文共5页) 阅读全文>>

山东大学
山东大学

载人机动摩托车的动态特性及其平顺性研究

随着生活水平的提高,人们对摩托车的行驶平顺性和驾乘舒适性的要求越来越高。本文在总结前人研究成果的基础上,以GS—125型摩托车为研究对象,提出了分析和改进摩托车动态特性的新途径。首先基于三维建模技术和机械动态仿真技术建立了摩托车人—车多刚体系统动力学模型。基于有限元技术和机械动态仿真技术,建立了摩托车人—车柔性多体系统动力学模型。首次在模型中考虑了驾乘人员的不同位姿。其次,通过试验模态分析验证了所建模型的正确性,深入分析了人和摩托车组成的多体系统的动力学特性。分析结果表明:由前后悬架共同作用、人体竖直方向振动的固有频率为4.49Hz,在人体胸腹系统垂直方向的敏感频率范围内,整车结构需要改进。柔性多体系统模型中出现了实际测试中的高阶固有频率结果,不考虑车架柔性的多刚体模型无法得出。然而高阶固有频率的产生对摩托车噪音有很大的贡献,这一结果为解决摩托车噪声问题提供了依据。结果还表明考虑车架柔性的系统比刚体系统更接近真实情况。讨论了不同...  (本文共90页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京理工大学
南京理工大学

刚—柔耦合问题与空间多杆柔性机械臂的动力学建模理论研究

本文对柔性多体系统中的刚-柔耦合问题以及空间多杆柔性机械臂的动力学建模理论进行了研究。在柔性多体系统动力学中,传统的零次近似耦合模型在建模过程中直接套用了结构动力学中的小变形假设,忽略了大位移刚体运动与小位移弹性变形之间的高阶耦合项。当系统的大范围运动为高速时,零次近似耦合模型的计算结果将出现发散。为此,国内外众多学者对刚-柔耦合问题进行了研究,并提出了较为精确的一次近似耦合模型。一次近似耦合模型考虑了柔性体大范围刚体运动与其自身变形之间的耦合,解决了零次近似耦合模型的“动力刚化”问题,然而其在建模过程中采用了小变形假设,对动力学方程进行了简化,因此无法处理柔性体的大变形问题。为此,本文基于一次近似耦合模型的理论基础,提出了更为精确的一次耦合模型。本文以做大范围旋转运动的中心刚体-柔性悬臂梁系统为例对刚-柔耦合建模理论进行了研究,考虑柔性梁横向弯曲变形以及纵向伸长变形,且在纵向位移中计及由于横向变形而引起的纵向缩短项,即非线性二...  (本文共126页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东理工大学
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履带式车辆主传动系统失效分析及扭振仿真研究

轴系的扭转振动存在于许多动力设备的传动系统中,本文从多体系统动力学的角度研究某型号推土机传动轴系的扭转振动问题。首先,介绍了多体系统动力学基本概念,基本理论,对多体系统动力学理论进行了深入学习;其次,应用多体系统动力学理论对带有扭转减振器的某型号推土机传动轴系扭转振动分析计算,解决了因扭转共振引起的传动轴系失效问题。某型号推土机传动轴系,自生产以来经常发生前联轴节或万向节十字轴失效现象。从研究前联轴节和万向节十字轴断裂面的表面情况开始,对前联轴节和万向节十字轴的静荷强度和疲劳强度进行验算,并应用有限元分析软件ANSYS对轴系中关键构件进行强度计算,最后得出推土机传动轴系失效原因为轴系扭转共振疲劳失效。为解决轴系扭转共振疲劳失效问题,应用多体系统动力学软件ADAMS对推土机传动轴系进行无阻尼状态下的动力学、运动学仿真分析,计算出轴系固有频率。根据内燃机临界转速和轴系固有频率之间的关系式,得出推土机传动轴系的临界转速。经过分析,推土...  (本文共71页) 本文目录 | 阅读全文>>

广西大学
广西大学

基于多体动力学的曲轴疲劳强度分析及含裂纹曲轴动态特性研究

曲轴是内燃机的一个重要机件,其性能与内燃机的可靠性和寿命有着密切联系。内燃机工作时,曲轴承受着复杂交变的扭转应力和弯曲应力,会在一些部位产生严重的应力集中效应,极易在最大应力处产生疲劳裂纹,因此曲轴设计过程中必须对其疲劳强度进行校核。此外,曲轴产生裂纹后,如不被及时发现,会引发断轴事故,因此,开展关于曲轴疲劳裂纹检测的研究是非常有必要的。本文以某柴油机生产企业某型号曲轴为主要研究对象,首先利用UG软件完成柴油机曲柄连杆机构的实体建模及装配,将装配体模型导入多体动力学软件ADAMS,建立合理的曲柄连杆机构仿真模型,并进行系统动力学分析,为后面的曲轴有限元分析提供准确的边界条件。其次,根据仿真分析获得的曲轴载荷边界条件,利用有限元分析软件ANSYS Workbench建立曲轴和轴承装配体模型,进行线性与非线性接触分析,获得曲轴危险部位的受力情况,并对曲轴进行了疲劳强度校核,计算表明,曲轴能够满足疲劳强度要求。最后,分析了两种常见裂纹...  (本文共95页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

位姿解耦型五维混联隔振平台振动建模方法的研究

对于大部分机器和机构来说,振动带来了很多负面影响。隔振技术的研究已成为当代工程技术领域的重要课题之一,并具有重大意义。最近几年,并联机构应用于隔振平台的设计成为了研究热点。随着隔振系统结构变得越来越复杂,振动模型的规模变得越来越大,隔振平台振动建模方法的研究成为了关键所在。将本文针对哈尔滨工业大学自主研制出位姿解耦型五维混联隔振平台进行了多刚体系统振动建模方法的研究,该建模方法和所得结论为隔振平台的精确设计和隔振效果分析提过了所需的理论基础。对该位姿解耦型五维混联隔振平台的基本运动链组成进行分析,通过方位特征集的方法解析隔振平台的自由度和解耦性。通过环路矢量法建立了隔振平台的运动学逆解模型,推导出了其运动学逆雅克比矩阵。考虑关节的柔性,利用旋转矩阵将空间多自由度振动系统转变为单方向多自由度振动系统,利用虚功原理建立了隔振平台的振动模型,对其进行模态分析,采用ANSYS进行了动力学仿真与有限元分析,仿真结果与理论计算值相比较验证了...  (本文共91页) 本文目录 | 阅读全文>>