摘要：为满足大口径舰炮的发展需求,提出一种基于变胞原理的装填机构。利用变胞原理进行结构设计,并结合机构运动简图对其进行运动描述和原理分析。采用有限元离散方法,将柔性杆划分为若干梁单元,使用混合坐标系描述梁单元的变形,列出柔性杆的动力学方程。应用Hamilton变分原理建立整个装填机构的刚-柔耦合动力学方程,使用Adams和Ansys联合仿真,得到仿真结果:当系统高速大范围运动时,基于变胞原理的装填机构存在较大的供弹误差;在基于变胞原理的大口径装填机构的研究中,应考虑连杆的柔性变形对供弹精度的影响。

摘要：为研究空间多自由度机械臂在作大范围运动时臂杆柔性和关节柔性对末端定标精度的影响,考虑柔性臂杆的横/侧向弯曲变形所引起轴向伸缩的二次耦合项,采用计入集中质量的转子扭簧模型描述关节的柔性效应;提出了基于臂杆柔性的D-H参数法,递推出空间机械臂的柔性机构运动方程;应用Hamilton原理建立了空间双柔机械臂的一次近似刚-柔耦合动力学方程。对空间六关节双柔机械臂末端定标误差进行仿真,结果表明:臂杆的柔性和关节的柔性在空间机械臂的大范围运动中是相互耦合的;在工程应用中,需要将抓取目标设定在机械臂定标误差较小的方向上,以提高抓捕和操作的成功性。

摘要：为改变传统大口径舰炮旁侧路的复杂供弹模式,提出了一种应用中心单线摆弹机理的中腹供弹方式。应用惯量等效法,对假设为刚体的中腹摆弹机构进行分析,获得了摆弹的初始动力学参量。基于一次近似理论,应用一致质量有限元离散化方法,将中腹摆弹臂划分为若干单元。采用弧坐标分量和笛卡尔坐标分量共同描述柔性摆弹臂的变形场及运动关系。应用Hamilton原理建立中腹摆弹机构的刚-柔耦合动力学方程。仿真结果显示:在高射速、大摆角的情况下,中腹摆弹机构存在较大的摆弹误差;在中腹供弹系统的研究中,应考虑摆弹臂的柔性变形对摆弹精度的影响。

摘要：以某型螺旋式臂架系统固定支座为研究对象,为验证固定支座的结构性能并实现轻量化,建立螺旋式臂架系统整体刚-柔耦合模型,利用多体系统动力学软件ADAMS得到固定支座的极限作业工况,并基于有限元法对固定支座展开静力学分析,确定了优化目标;通过灵敏度分析和最小二乘法构建以尺寸参数和装配参数为设计变量的响应面近似模型;最后结合多目标遗传算法(MOGA)对固定支座进行多目标优化设计。研究结果表明:固定支座能够满足结构性能要求,优化后的固定支座质量下降了13.12%,最大等效应力下降了17.91%,最大变形量下降了16.67%,结构更加紧凑,综合性能明显提高。该研究结果为提高固定支座结构性能提供了参考。

摘要：为了考察柔性多体特征对航天器分离姿态的影响,提出同时考虑太阳翼和分离舱的柔性,采用分离动力学及刚柔耦合动力学分析方法,建立航天器柔性多体动力学模型,通过航天器柔性多体分离动力学分析,解决了太阳翼和分离舱柔性特征对航天器分离姿态的影响问题,利用优化分析方法对航天器分离多参数影响进行了优化分析,得出了航天器分离姿态的极限情况,分析结果为弹簧分离机构的优化设计和分离安全性设计提供了理论参考,同时对空间站、载人航天、探月工程等国家重大项目的开展奠定了基础。

摘要：基于Pro/E、Matlab、ADAMS和ANSYS联合构造的协同仿真环境,建立了含硫化铁结核的薄煤层采煤机截割部刚-柔耦合多体系统模型,解决了输入负载的模拟及建模与仿真边界条件的确定、双电机驱动的采煤机截割部电机转速的匹配等关键技术问题.基于刚-柔耦合采煤机截割部虚拟样机的仿真,找出了截割部关键零件设计上存在的问题:如行星架、行星轴及摇臂壳体的变形过大,动态刚度不足等,为采煤机截割部系统的优化提供了明确的量化依据.有助于在采煤机物理样机制造前就全面掌握其动态性能,提出明确的优化方案并改进设计,降低了新产品的研发成本与时间.

摘要：针对液压重载机械臂刚-柔耦合特性对机构设计带来的巨大挑战,采用动力学分析对机械臂进行了仿真,并提取了关节载荷谱。在综合考虑关节轴圆角、台阶位置、台阶结构等多种因素影响的基础上,完成了平摆关节的结构非线性分析和优化设计,有效提升了关节强度和安全系数。经现场应用验证,关节优化后的液压重载机械臂在额定负载下运行良好,满足了实际作业需求。

摘要：为了能够预测C80型货车焊接结构危险部位及疲劳寿命,对车体日常维护提出针对性建议,以确保车辆服役期内的安全行驶。本文在刚-柔耦合动力学仿真的基础上,提取柔性体模态坐标时间历程,基于模态结构应力法校核车体关键部位焊接结构疲劳寿命。结果表明,浴盆端部底架大横梁与中梁焊缝疲劳寿命为416万公里,低于设计要求。针对该焊接结构提出了两种改进方案,其中方案二寿命提升240%,改进效果明显。模态结构应力法为焊接结构动态疲劳分析提供了新思路。

摘要：空间柔性结构受太阳热流冲击而诱发的振动是导致航天器失效的典型模式之一,准确预测结构热致振动的响应及稳定性是卫星设计的基础.针对常见的中心舱体与附属薄壁杆件组成的空间结构,提出了考虑刚-柔耦合、耦合热弹性和耦合热-结构三重耦合效应的热致振动分析理论模型.其中,刚-柔耦合是指舱体姿态角、顶端集中质量转动与柔性附件运动的耦合;耦合热弹性是指应变率与温度场的耦合;耦合热-结构是指舱体转动及结构变形与薄壁杆件吸收太阳热流的耦合.基于热弹性理论和Lagrange方程,推导了传热和运动的耦合方程;采用Laplace变换方法并使用Routh-Hurwitz稳定判据推导了稳定性边界方程.结果表明,该模型能够更为准确的给出热致振动响应及稳定性预测.

摘要：针对机器人与环境接触作业的需求,基于假设模态法建立了刚柔耦合动力学模型,并考虑环境参数不精确干扰,设计了自适应阻抗控制器,分析了其稳定条件。在MATLAB/Simulink中搭建了可对柔性机械臂进行自适应阻抗控制的仿真平台,计算了平面内二连杆柔性机械臂在含有三角形凹陷环境表面的接触运动和柔性变形模态。对比分析了刚性和柔性机械臂位控和力控效果及自适应项对控制响应的影响。基于Staubli机器人展开了实验。结果表明:柔性变形会使得机械臂的位控和力控效果变差;自适应阻抗控制会改善控制响应,对环境不确定具有鲁棒性。设计的自适应阻抗控制可实现柔性机械臂在不规则表面的稳定接触和运动。