【正文】 型重載操作機(jī)夾持系統(tǒng)的研究工作。可在實(shí)際鍛造工況下進(jìn)行夾持操作實(shí)驗(yàn)：如新舊機(jī)構(gòu)性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)、鉗口與鍛件之間的摩擦特性實(shí)驗(yàn)、夾持裝置承載能力實(shí)驗(yàn)、夾持力封閉實(shí)驗(yàn)、夾持操作高精度定位控制實(shí)驗(yàn)、多元并聯(lián)驅(qū)動(dòng)的負(fù)載均衡與同步控制實(shí)驗(yàn)。ADMES編寫(xiě)新的動(dòng)力學(xué)仿真軟件，進(jìn)行仿真與實(shí)驗(yàn)對(duì)比，檢驗(yàn)新的動(dòng)力學(xué)模型的真實(shí)性。綜上所述，本項(xiàng)目立足工程實(shí)際，具有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，以近幾年所取得的研究成果為指導(dǎo)開(kāi)展研究，課題依托教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，硬件資源能夠滿(mǎn)足本課題的要求，項(xiàng)目組成員具有豐富的理論和實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，因此本項(xiàng)目是可行的。（2）、基于反作用力響應(yīng)盲區(qū)的重載裝置完整動(dòng)力學(xué)模型的建立（3）、重載裝置拓?fù)渫瑯?gòu)及變?cè)獌?yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型建立 3采取的研究方案及可行性分析（包括有關(guān)方法、技術(shù)路線(xiàn)、實(shí)驗(yàn)手段、關(guān)鍵技術(shù)等說(shuō)明）（1）運(yùn)動(dòng)副反力動(dòng)態(tài)響應(yīng)的順應(yīng)性及不確定的研究方法① 用Adams軟件對(duì)重載夾持裝置進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，模擬計(jì)算出夾持裝置在不同工況和工位下各鉸鏈的運(yùn)動(dòng)副反力變化情況，找出各運(yùn)動(dòng)副反力的方向出現(xiàn)無(wú)規(guī)律跳躍的位置和時(shí)段，分析經(jīng)典剛?cè)狍w動(dòng)力學(xué)模型存在缺陷。加德納著，周進(jìn)雄，張陵(譯). 機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)仿真——使用MATLAB和SIMULINK [M]. 西安：西安交通大學(xué)出版社，2002 2 研究的主要內(nèi)容、研究目標(biāo)、擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題、研究?jī)?nèi)容（1）、重載夾持裝置各運(yùn)動(dòng)副反力動(dòng)態(tài)響應(yīng)的順應(yīng)性及不確定性研究在國(guó)家973項(xiàng)目的子課題“大尺度重型構(gòu)件穩(wěn)定夾持原理與夾持系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)策略”研究成果的基礎(chǔ)之上，研究各運(yùn)動(dòng)副反力動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間、順序及順應(yīng)性，分析機(jī)械系統(tǒng)出現(xiàn)反向微動(dòng)時(shí)主動(dòng)力和從動(dòng)阻力變換規(guī)律，找出重載裝置不同工況和工位下各運(yùn)動(dòng)副反力不確定的原因。由此可見(jiàn)，建立反作用力響應(yīng)盲區(qū)內(nèi)的動(dòng)力學(xué)模型及反作用力響應(yīng)盲區(qū)對(duì)重載機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力特性的影響是非常必要的。此情況極為特殊，不做一般性的討論。設(shè)： (4)稱(chēng)為夾持機(jī)構(gòu)的反作用力響應(yīng)盲區(qū)。如在動(dòng)力學(xué)建模方面，要研究建立與所有構(gòu)件及關(guān)節(jié)的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、慣性力（矩）、連接方式、摩擦、阻尼和結(jié)構(gòu)尺寸等諸多因素有關(guān)的精細(xì)模型，使其分析計(jì)算結(jié)果精度更高、更接近真值；在對(duì)精細(xì)模型定量分析研究的基礎(chǔ)上，要考慮建立滿(mǎn)足精度及控制要求的簡(jiǎn)化模型，追求最快求解速度；開(kāi)展系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的研究以指導(dǎo)動(dòng)力學(xué)控制；研究并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)振動(dòng)、平衡等問(wèn)題以保證系統(tǒng)良好的動(dòng)態(tài)性能[23，24]；研究考慮構(gòu)件的彈性、運(yùn)動(dòng)副間隙、制造及安裝誤差等因素影響的系統(tǒng)高等動(dòng)力學(xué)分析問(wèn)題。而巨型重載裝置運(yùn)動(dòng)副的摩擦特殊性更主要體現(xiàn)在：在巨型重載裝置的傳動(dòng)過(guò)程中，兩構(gòu)間之間傳遞的力非常大，并且力的方向在短時(shí)間內(nèi)急劇變化，造成兩構(gòu)件相互接觸的表面之間的摩擦力很大以及摩擦力方向不確定。作為向各行各業(yè)提供裝備的機(jī)械工業(yè)，也得到了迅猛的發(fā)展。3．申請(qǐng)人所在學(xué)院認(rèn)真審核，簽署意見(jiàn)后，將申請(qǐng)書(shū)（一式兩份）報(bào)送本科生院特色教育辦公室。一、簡(jiǎn)況項(xiàng)目名稱(chēng)基于反作用力響應(yīng)盲區(qū)影響的重載裝置剛?cè)狍w動(dòng)力學(xué)建模研究所屬學(xué)科機(jī)械工程批準(zhǔn)經(jīng)費(fèi)20000起止年月2011年 3月至 2013 年 3月申請(qǐng)人姓名孫潔潔性別男民族漢出生年月身份證號(hào)320323199009200639電話(huà)15200861243學(xué)號(hào)0806091428指導(dǎo)教師職務(wù)職稱(chēng)電話(huà)項(xiàng)目參與人性別出生年月班級(jí)學(xué)院學(xué)號(hào)電話(huà)孫潔潔男機(jī)械0912班機(jī)電工程學(xué)院080609142815200861243吳書(shū)舟男機(jī)械0912班機(jī)電工程學(xué)院080609142415200868385高雨男機(jī)械0912機(jī)電工程學(xué)院080609142518643996977李帥男機(jī)械工程09級(jí)機(jī)電工程學(xué)院09371113213875942420申請(qǐng)人曾參與和本項(xiàng)目相關(guān)科研的情況具有開(kāi)拓創(chuàng)新的精神，曾參加“金工大賽”和中南大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，對(duì)于機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)學(xué)、機(jī)器人學(xué)等學(xué)科擁有扎實(shí)的基礎(chǔ)和良好專(zhuān)業(yè)技能，并能熟練應(yīng)用cad 、proe、ansys、adams等三維和仿真軟件?，F(xiàn)代機(jī)械工業(yè)日益向重載，高速，高精度，高效率，低噪聲等方向發(fā)展，對(duì)機(jī)械提出的要求也越來(lái)越苛刻。在對(duì)巨型重載裝置進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析時(shí)，如果仍舊按照以前常用的分析方法，例如采用牛頓歐拉（NewtonEuler）法[37]、拉格朗日（Lagrange）[810]、虛功原理法[3,1113]、凱恩（Kane）法[14]、旋量法[14，15]等建立動(dòng)力學(xué)模型，或者采用經(jīng)典的庫(kù)倫摩擦力模型，僅僅是考慮摩擦力與摩擦圓相切的情況（即動(dòng)摩擦狀態(tài)），或者采用Metrikin [16]，或者采用Jon Juel Thomsen 和Alexader Fidin用解析近似法對(duì)速度依賴(lài)動(dòng)摩擦模型求解[17]，忽略或簡(jiǎn)化摩擦力對(duì)巨型重載系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的影響、響應(yīng)順應(yīng)性的影響、響應(yīng)靈敏度的影響，是不可能得到精確的結(jié)果，不能滿(mǎn)足精確控制巨型重載裝置的要求，并且對(duì)以后更加深入的研究和發(fā)展巨型重載裝置的設(shè)計(jì)以及制造形成難以逾越的屏障?？傊?，該方面的研究前景十分廣闊，其難度也是不言而喻的。設(shè)反作用力響應(yīng)盲區(qū)大小的盲區(qū)特性系數(shù)為: (5)反作用力響應(yīng)盲區(qū)特性系數(shù)，是提高夾持裝置承載能力的重要參數(shù)[12]。更多的情況是：系統(tǒng)部分的運(yùn)動(dòng)副反力與摩擦錐或摩擦圓相切，而部分的運(yùn)動(dòng)副處于反作用響應(yīng)盲區(qū)內(nèi)，單獨(dú)分析這部分的運(yùn)動(dòng)副，由于，、均為未知，由此，系統(tǒng)引入了M+N個(gè)多余的未知數(shù)和，使得系統(tǒng)變成超靜定，即各運(yùn)動(dòng)副反力的大小、位置、方向不能確定，而傳統(tǒng)的計(jì)算方法往往以臨界狀態(tài)來(lái)計(jì)算，即反力的方向與摩擦圓或摩擦錐相切，情況特定，計(jì)算結(jié)果大都為近似值。（2）、為研究重載裝置的復(fù)雜機(jī)電控制系統(tǒng)精細(xì)控制策略提供基礎(chǔ)現(xiàn)代復(fù)雜機(jī)電控制與系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的融合是機(jī)電控制的發(fā)展趨勢(shì)，Liu[27]等基于李群和李代數(shù)的基本理論，利用NewtonEuler和Lagrange形式給出了一種通用的坐標(biāo)不變的剛體動(dòng)力學(xué)建模數(shù)學(xué)框架，表明復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模與控制可以采用統(tǒng)一的幾何框架，復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行主動(dòng)控制。（2）、各運(yùn)動(dòng)副反力摩擦狀態(tài)的變化規(guī)律及摩擦約束條件研究在分析運(yùn)動(dòng)副反力不確定的基礎(chǔ)上，對(duì)重載夾持裝置各運(yùn)動(dòng)副的接觸摩擦狀態(tài)進(jìn)行判斷，找到運(yùn)動(dòng)副反力的確定條件和機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定條件，建立摩擦約束方程，與經(jīng)典動(dòng)力學(xué)方程組成考慮反作用力響應(yīng)盲區(qū)特性的完整剛?cè)狍w動(dòng)力學(xué)模型。② 通過(guò)運(yùn)動(dòng)