混合输入五杆机构动态性能仿真研究

论文摘要

混合驱动机构的基本思想是采用双电机作为动力源，输入运动通过两自由度机构合成后产生所需要的多组输出运动规律，以满足不同的输出要求。采用传统的解析法进行求解，特别是复杂的封闭式机构的运动学和动力学分析，计算步骤繁琐而且存在大量的重复工作。对于机构运动学、动力学分析，特别是已确定尺寸的机构，ADAMS软件能快速准确地计算运动学、动力学特性，对于重复性求解问题，如机构上某点的轨迹问题，也适合利用ADAMS软件快速求解。另外ADAMS软件还提供了参数设计功能，可以方便的修改机构的尺寸。 本文从计算机仿真角度出发，综合应用Pro／E、ANSYS、MSC.ADAMS、等软件对五杆机构建模及动力学性能仿真分析。在前人研究的基础上，选择合适的杆件参数，应用Pro／E，ANSYS，MSC.ADAMS建立五杆机构刚体与弹性体模型，应用ADAMS进行运动学分析及利用其参数化功能对五杆机构传动角进行优化。在此基础上，设计加工制造了实验台，采用实验研究的方法验证了模型的正确性；应用ADAMS分析了杆件划分单元数的多少对仿真精度的影响；对机构进行受迫振动分析，获得了对机构动态响应影响最大的模态；在不同转向和转速下，对机构做了动态响应分析，最后编程仿真计算了电机对连杆中点动态响应的影响。本文工作为五杆机构动态特性深入研究提

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 混合驱动机构研究现状
• 1.3 弹性机构动力学研究现状
• 1.4 连杆机构弹性动力学的可视化应用研究现状
• 1.5 本文的研究意义及内容
• 第二章 ADAMS、PRO／ENGINEER、ANSYS数据接口及ADAMS算法原理
• 2.1 引言
• 2.2 ADAMS原理及求解算法
• 2.2.1 ADAMS基本原理
• 2.2.2 ADAMS数值算法简介
• 2.2.3 动力学求解算法特性比较
• 2.2.4 求解器特点比较
• 2.2.5 刚性问题求解算法选择
• 2.3 SIMULINK模块简介
• 2.4 MSC.ADAMS与PRO／ENGINEER、ANSYS协同仿真
• 2.4.1 Pro／E与ADAMS的数据接口
• 2.4.2 ANSYS与ADAMS的数据接口
• 2.5 MSC.ADAMS实现控制的方法
• 2.6 本章小结
• 第三章 两自由度五杆机构理论分析与建模
• 3.1 平面五杆机构基础理论
• 3.1.1 机构闭式运动链的可装配条件
• 3.1.2 周转角、周转副和传动角
• 3.1.3 平面五杆机构的类型分类
• 3.1.4 混合输入五杆机构不出现奇异位置的构型
• 3.2 平面五杆机构运动学分析
• 3.2.1 正运动学分析
• 3.2.2 逆运动学分析
• 3.3 五杆机构模型的建立
• 3.3.1 利用Pro／E、ANSYS、ADAMS建立模型及装配
• 3.3.2 利用ANSYS生成柔性体与模型的传输以及在ADAMS中装配
• 3.4 本章小结
• 第四章 五杆机构模型运动学仿真及优化
• 4.1 仿真的定义与分类
• 4.2 刚体模型的仿真求解
• 4.2.1 五杆机构运动轨迹及工作空间
• 4.2.2 五杆机构运动周
• 4.2.3 五杆机构运动学仿真计算
• 4.3 五杆机构传动性能的优化仿真
• 4.3.1 创建模型
• 4.3.2 细化模型
• 4.3.3 迭代模型
• 4.3.4 优化设计
• 4.3.5 模型验证
• 4.4 本章小结
• 第五章 五杆机构实验及动态响应仿真
• 5.1 引言
• 5.2 五杆机构实验研究
• 5.2.1 实验台的加工制造
• 5.2.2 实验仪器组成
• 5.2.3 实验原理
• 5.2.4 实验步骤
• 5.2.5 实验结果及分析
• 5.3 划分单元数不同时对仿真结果的影响
• 5.4 连杆中点响应仿真及结果分析
• 5.4.1 建模
• 5.4.2 建立输入输出通道
• 5.4.3 测试模型及结果分析
• 5.5 连杆中点在曲柄不同转速和转向时的动态响应分析
• 5.5.1 曲柄转向不同时连杆中点的响应
• 5.5.2 不同转速下连杆中点的响应对比
• 5.6 连杆中点动态应力的计算
• 5.7 电机-弹性五杆机构系统的机电仿真
• 5.7.1 建立输入函数
• 5.7.2 建立ADAMS输入输出信号
• 5.7.3 仿真分析
• 5.8 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文
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