平面机构柔性多体系统动力学研究

摘要

工业应用和技术发展需求以及计算机技术的快速发展推动柔性多体动力学研究不断提高和深入，在诸如航空航天飞行器、公路车辆轨道车辆、机器人、高速和精密机构以及生物机械系统等领域得到了广泛应用。平面机构是广泛应用于工程机械的重要结构，对系统动力学响应有着重要的影响。因此，基于柔性多体系统动力学理论研究平面机构的响应有着重要的意义，这也是本文的出发点。
　　本文首先系统介绍了柔性多体系统动力学的基本原理，详细介绍了从位移描述到动力学控制方程的建立。基于浮动坐标方法建立了平面曲柄滑块机构的动力学模型，推导出了其滑块在水平方向上的位移变化，并使用Simulink对其进行了模拟仿真的对比。对高速插秧机平行悬挂机构进行了力学和其频率响应分析，建立了其柔性多体系统动力学数学模型、使用Catia建立了其几何模型，使用多体动力学仿真软件LMSVirtual.LabMotion模块分析了包含柔性体元素的末端执行器在垂直方向上的位移。使用Crystal公司的CoCo80测试系统分析其基座响应激励，使用EDM软件对测试数据进行频率响应分析，确定了引起悬挂机构振动响应的来源，并采用锤击法得到了高速插秧机悬挂机构的三阶固有频率及其品质因子。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究问题的由来

1．2 研究内容

1．3 国内外研究现状分析

1．4 选题的目的和意义

1．5 研究创新之处

第2章 柔性多体系统动力学

2．1 形位描述

2．1．1 坐标系

2．1．2 位置描述

2．1．3 变形描述

2．2 动力学方程

2．2．1 广义坐标

2．2．2 质量矩阵

2．2．3 刚度矩阵

2．2．4 广义力

2．2．5 约束方程

2．2．6 动力学方程

2．3 本章小结

第3章 应用算例：曲柄滑块机构

3．1 背景介绍

3．2 动力学方程建立

3．2．1 质量矩阵

3．2．2 系统约束方程

3．3 仿真对比

3．3．1 几何运动分析

3．3．2 Simulink仿真对比

3．4 本章小结

第4章 高速插秧机平行四边形悬挂结构柔性动力学分析

4．1 背景介绍

4．2 力学分析

4．3 振动特性分析

4．4 动力学方程建立

4．4．1 选择形函数和广义坐标

4．4．2 质量矩阵

4．4．3 刚度矩阵

4．4．4 广义力

4．4．5 约束方程

4．4．6 动力学方程

4．5 柔性多体系统动力学仿真

4．5．1 系统建模

4．5．2 连杆柔性化

4．5．3 系统仿真

4．6 本章小结

第5章 悬挂结构动力学实验

5．1 试验准备

5．2 车架输入激励

5．3 频率响应分析

5．4 锤击法分析

5．5 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 论文总结

6．2 探讨与展望

参考文献

致谢

附录