一种基于向量键合图的机构动力学分析方法及应用研究

摘要

随着机构向高速、重载、轻型化方向发展，机构系统功能的优劣越来越取决于机构系统的动力学特性。因此，针对在机构系统动力学分析中，键合图法难以实现复杂机构系统建模的问题，提出了一种基于键合图的机构等效动力学分析法。 本文致力于提出一种适用于复杂机构系统领域的动力学建模方法。为此，首先综述了机械动力学分析方法中一般键合图法建模的发展历史和研究现状，阐述了键合图法建模的基本理论。通过综合有关键合图建模的许多文献资料得出由于一般键合图只有标量的概念，无法实现复杂机构系统和空间机构系统建模，而向量键合图法采用了向量表达来代替标量表达，可以弥补一般键合图法建模中的不足。由于键合图模型和物理模型在结构上具有对应关系，对于复杂的机械系统，向量键合图法能实现建模，但所得模型也较复杂，不易于仿真分析。为了使键合图法更加简单地实现复杂平面机构系统以及空间机构系统的建模，本文将经典等效动力学分析法进行改进，并将其与键合图法结合，对复杂的平面机构系统，本文提出了基于一般键合图的机构等效动力学分析法；并在此基础上，针对复杂的空间机构系统，进一步提出了基于向量键合图的机构等效动力学分析法，实现了简单快速建模。 本文运用此方法实现了大型锻造操作机夹持机构的动力学建模，对夹持瞬间的动力学特性进行了仿真分析，仿真结果表明所建立的系统动力学模型是正确有效的，与传统的动力学分析方法相比，模型正确且更具简明性，从而将键合图的应用推广到复杂多体系统建模领域，为键合图法的进一步研究奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1机械系统动力学分析方法综述

1.1.1等效动力学法

1.1.2拉格朗日法

1.1.3键合图法

1.1.4仿真软件建模分析方法

1.2选题背景和意义

1.2.1键合图法的研究现状

1.2.2基于向量键合图建模的优点

1.3本文的主要工作内容

1.4本章小结

第二章向量键合图建模

2.1向量键合图基本概念

2.2自由刚体的向量键合图表达

2.3多体系统的向量键合图表达

2.4向量键合图的因果关系

2.5本章小结

第三章基于键合图的机构等效动力学分析

3.1经典等效动力学方法介绍

3.2经典等效动力学方法的改进

3.2.1考虑非理想因素的等效动力学模型等效量的计算

3.2.2等效柔度计算法与机构弹性动力学分析法比较

3.3基于一般键合图的机构等效动力学方法提出

3.4基于向量键合图的机构等效动力学分析方法的提出

3.4.1机构向量键合图模型

3.4.2基于向量键合图的机构等效动力学模型

3.5本章小结

第四章基于向量键合图的夹持机构动力学分析

4.1锻造操作机夹持机构简单介绍

4.2锻造操作机结构

4.3夹持机构等效动力学模型

4.4基于向量键合图的夹持机构等效动力学分析

4.4.1基于向量键合图的夹持机构等效动力学模型

4.4.2状态方程列写以及相关参数计算

4.4.3仿真实验结果分析

4.5本章小结

第五章全文总结及展望

5.1全文总结

5.2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果