【正文】 副反力測(cè)定實(shí)驗(yàn)，測(cè)量重載夾持裝置不同工況和工位下各運(yùn)動(dòng)副反力確定時(shí)的響應(yīng)時(shí)間和順序，分析不確定的原因。4 本項(xiàng)目的特色與創(chuàng)新之處（1）、首次運(yùn)用反作用力響應(yīng)盲區(qū)這個(gè)全新的概念研究系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的完整性。2）預(yù)期研究結(jié)果（1）、找出運(yùn)動(dòng)副反力在機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程中的變換規(guī)律，研究其順應(yīng)性和不確定性，建立在考慮運(yùn)動(dòng)副摩擦情況下的集剛體動(dòng)力學(xué)與接觸力學(xué)于一體的機(jī)械系統(tǒng)完備動(dòng)力學(xué)模型，研究一種新的解決動(dòng)力學(xué)方程奇異性的數(shù)值解法。配合建立的重載鍛造操作機(jī)夾持系統(tǒng)仿真與分析軟件平臺(tái)，對(duì)重載夾持系統(tǒng)進(jìn)行性能評(píng)估、設(shè)計(jì)優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。圖13 重載操作裝備夾持系統(tǒng)仿真與分析平臺(tái)主界面圖承擔(dān)科研項(xiàng)目情況（申請(qǐng)人和項(xiàng)目組主要成員正在承擔(dān)的科研項(xiàng)目情況，要注明項(xiàng)目的名稱和編號(hào)、經(jīng)費(fèi)來源、起止年月、與本項(xiàng)目的關(guān)系及負(fù)責(zé)的內(nèi)容等）項(xiàng)目組成員2007年參加了國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目“巨型重載操作裝備的基礎(chǔ)學(xué)科問題”（項(xiàng)目編號(hào)：2006CB705400）中的子課題“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”（ 項(xiàng)目編號(hào)：2006CB705402）的研究工作。因此，該項(xiàng)目是本項(xiàng)目的一類應(yīng)用實(shí)例，也是本項(xiàng)目理論研究范疇之一。3）、運(yùn)動(dòng)副反力測(cè)定實(shí)驗(yàn)臺(tái)自行設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)副反力測(cè)定實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鉗頭上運(yùn)動(dòng)副反力的測(cè)量。另外項(xiàng)目組成員及課題老師在重載夾持裝置夾持穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方面擁有較為豐富的理論研究和實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)。（3）、建立集剛?cè)狍w動(dòng)力學(xué)與接觸力學(xué)于一體的機(jī)械系統(tǒng)完整動(dòng)力學(xué)模型。（2）重載裝置完備剛?cè)狍w動(dòng)力學(xué)建模的研究方法在分析運(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，用接觸力學(xué)和旋量理論分析機(jī)械系統(tǒng)的穩(wěn)定性，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，從而與經(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。（4）、新的重載裝置剛?cè)狍w動(dòng)力學(xué)模型的推廣應(yīng)用將新的重載裝置剛?cè)狍w動(dòng)力學(xué)模型首先推廣應(yīng)用到重載夾持裝置、型材軋機(jī)、采掘機(jī)械的動(dòng)態(tài)特性分析與研究中，以便檢驗(yàn)并修正新模型，提高重載裝置剛?cè)狍w動(dòng)力學(xué)模型的仿真精度。因此，建立完整的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型是復(fù)雜機(jī)電控制系統(tǒng)的精細(xì)控制不可或缺的基礎(chǔ)。 、研究意義（1）、全面提高重載機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的真實(shí)性及仿真精度動(dòng)力學(xué)模型的建立是機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)模擬、動(dòng)態(tài)分析、動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)及控制的基礎(chǔ)。 其計(jì)及運(yùn)動(dòng)副摩擦?xí)r的動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)方程一般形式為： (7) 其中為系統(tǒng)的質(zhì)量矩陣，為系統(tǒng)的廣義坐標(biāo)矩陣，為系統(tǒng)的位置約束方程， 為拉格朗日乘子，為系統(tǒng)的廣義力矩陣。 反作用力響應(yīng)盲區(qū)概念通過對(duì)壓桿式重載夾持裝置工作過程分析可知，夾鉗抬起前，重載夾持裝置處于夾持預(yù)緊狀態(tài)，推力為驅(qū)動(dòng)力，傳遞至鉗口作用鍛件的力為夾持預(yù)緊力（如圖1所示）；當(dāng)夾鉗抬起時(shí)，夾持預(yù)緊狀態(tài)變?yōu)閵A持工作狀態(tài)，鉗口對(duì)鍛件的夾緊力為驅(qū)動(dòng)力，推力為阻力，重載夾持裝置具備反向微動(dòng)趨勢(shì)，各運(yùn)動(dòng)副反力的方向也隨之發(fā)生改變，從開始的與摩擦圓一側(cè)相切，經(jīng)與摩擦圓相割，再逐步過渡到與摩擦圓的另一側(cè)相切（如圖2所示）。Spong使用Hamilton原理和黎曼幾何等工具揭示了機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的幾個(gè)特性[21]，研究得出機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)化模型存在的幾個(gè)特性，研究得出機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)化模型存在的條件，對(duì)于指導(dǎo)機(jī)械系統(tǒng)控制和機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)大有用處。例如：國(guó)內(nèi)最大的鍛造操作機(jī)夾持的最大重量是北方重工的200t，但是其整機(jī)水平還有待于進(jìn)一步驗(yàn)證；而德國(guó)的西馬克公司已經(jīng)超過了300t，載重力矩630tm并且能夠?qū)崿F(xiàn)和壓機(jī)的聯(lián)動(dòng)[1]；歐洲起重機(jī)的平均噸位在800噸，而我國(guó)目前這一數(shù)字卻不到200噸[2]。本研究在分析機(jī)械系統(tǒng)出現(xiàn)反向微動(dòng)時(shí)主動(dòng)力和從動(dòng)力變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，提出了反作用力響應(yīng)盲區(qū)的概念，嘗試建立考慮運(yùn)動(dòng)副摩擦情況下的重載裝置動(dòng)力學(xué)模型，并且在研究反作用力響應(yīng)盲區(qū)內(nèi)各運(yùn)動(dòng)副反力的不確定性與重載裝置動(dòng)力學(xué)模型奇異性的基礎(chǔ)上，試圖提出運(yùn)動(dòng)副的接觸摩擦狀態(tài)的判斷方法，建立相應(yīng)的摩擦約束方程，使重載裝置動(dòng)力學(xué)模型完整可解。2．本申請(qǐng)書為大十六開本（A4），左側(cè)裝訂成冊(cè)。附主要參考文獻(xiàn)目錄)當(dāng)今世界正經(jīng)歷著一場(chǎng)新的技術(shù)革命。摩擦廣泛存在于工程實(shí)際中。運(yùn)動(dòng)副的摩擦特性對(duì)重載機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的影響，目前在國(guó)內(nèi)外研究的很少。 圖3 預(yù)緊夾緊時(shí)的簡(jiǎn)化力學(xué)模型 圖4 工作夾緊時(shí)的簡(jiǎn)化力學(xué)模型由圖3和圖4的力學(xué)模型可知，當(dāng)機(jī)構(gòu)處于預(yù)緊夾持時(shí)，輸入為推力，輸出為預(yù)緊夾持力；當(dāng)機(jī)構(gòu)處于工作夾持時(shí)，輸入為所需工作夾持力，輸出為推力。當(dāng)系統(tǒng)所有運(yùn)動(dòng)副的反力與摩擦錐或摩擦圓相切時(shí)，為第l個(gè)移動(dòng)副的摩擦角；，為第j個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的摩擦圓半徑。而以往的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型是建立在反作用力響應(yīng)盲區(qū)影響為零的基礎(chǔ)上的，經(jīng)典機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型是不完整的，所得到的解也是不準(zhǔn)確的，這在我們以往的仿真與實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析得到驗(yàn)證。參考文獻(xiàn)：[1] 梁音，趙緒平，王馳，“大型鍛造操作機(jī)研究進(jìn)展”，科技成果縱橫，2010，（2）：55~57[2] 王鳳萍，程磊，孫影，“國(guó)內(nèi)外履帶式起重機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)”工程機(jī)械，2006，（4）：39~43[3] 楊廷力. 機(jī)械系統(tǒng)基本理論———結(jié)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996[4] 孔令富, 張世輝, 肖文輝,等. 基于牛頓 歐拉方法的6 PUS 并聯(lián)機(jī)構(gòu)剛體動(dòng)力學(xué)模型. 機(jī)器人,2004 , 26 (5) : 395～399[5] Dasgupta B. A General St rategy Based on the Newton Euler Approach for the Dynamic Formulation of Parallel Manipulators. Mechanism and Machine Theory , 1999 , 34 (6) : 801～824[6] Fichter E F. A Stewart Platform Based Manipulator : General Theory and Practical Const International Journal of Robotics Research ,1986 , 5 (2) :157～182[7] 李劍峰,王新華,魏源遷,等. 3 RSR 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的微分運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析. 北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2003 , 29 (4) : 418～423[8] 王洪波, 黃真. 六自由度并聯(lián)機(jī)器人的拉格朗日方程. 機(jī)器人,1990 , 90 (1) : 23～26[9] 　Pang H , Shaingpoo