【正文】 副反力測定實驗，測量重載夾持裝置不同工況和工位下各運動副反力確定時的響應(yīng)時間和順序，分析不確定的原因。4 本項目的特色與創(chuàng)新之處（1）、首次運用反作用力響應(yīng)盲區(qū)這個全新的概念研究系統(tǒng)動力學模型的完整性。2）預(yù)期研究結(jié)果（1）、找出運動副反力在機械系統(tǒng)運動過程中的變換規(guī)律，研究其順應(yīng)性和不確定性，建立在考慮運動副摩擦情況下的集剛體動力學與接觸力學于一體的機械系統(tǒng)完備動力學模型，研究一種新的解決動力學方程奇異性的數(shù)值解法。配合建立的重載鍛造操作機夾持系統(tǒng)仿真與分析軟件平臺，對重載夾持系統(tǒng)進行性能評估、設(shè)計優(yōu)化及實驗驗證。圖13 重載操作裝備夾持系統(tǒng)仿真與分析平臺主界面圖承擔科研項目情況（申請人和項目組主要成員正在承擔的科研項目情況，要注明項目的名稱和編號、經(jīng)費來源、起止年月、與本項目的關(guān)系及負責的內(nèi)容等）項目組成員2007年參加了國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）項目“巨型重載操作裝備的基礎(chǔ)學科問題”（項目編號：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)動策略”（ 項目編號：2006CB705402）的研究工作。因此，該項目是本項目的一類應(yīng)用實例，也是本項目理論研究范疇之一。3）、運動副反力測定實驗臺自行設(shè)計的運動副反力測定實驗臺可以實現(xiàn)對鉗頭上運動副反力的測量。另外項目組成員及課題老師在重載夾持裝置夾持穩(wěn)定性設(shè)計方面擁有較為豐富的理論研究和實踐工作經(jīng)驗。（3）、建立集剛?cè)狍w動力學與接觸力學于一體的機械系統(tǒng)完整動力學模型。（2）重載裝置完備剛?cè)狍w動力學建模的研究方法在分析運動副反力不確定的基礎(chǔ)上，對重載夾持裝置各運動副的接觸摩擦狀態(tài)進行判斷，用接觸力學和旋量理論分析機械系統(tǒng)的穩(wěn)定性，找到運動副反力的確定條件和機械系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定條件，建立摩擦約束方程，從而與經(jīng)典動力學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動力學模型。（4）、新的重載裝置剛?cè)狍w動力學模型的推廣應(yīng)用將新的重載裝置剛?cè)狍w動力學模型首先推廣應(yīng)用到重載夾持裝置、型材軋機、采掘機械的動態(tài)特性分析與研究中，以便檢驗并修正新模型，提高重載裝置剛?cè)狍w動力學模型的仿真精度。因此，建立完整的機械系統(tǒng)動力學模型是復(fù)雜機電控制系統(tǒng)的精細控制不可或缺的基礎(chǔ)。 、研究意義（1）、全面提高重載機械系統(tǒng)動力學模型的真實性及仿真精度動力學模型的建立是機械系統(tǒng)進行動力學模擬、動態(tài)分析、動力學優(yōu)化設(shè)計及控制的基礎(chǔ)。 其計及運動副摩擦時的動力學運動方程一般形式為： (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）；當夾鉗抬起時，夾持預(yù)緊狀態(tài)變?yōu)閵A持工作狀態(tài)，鉗口對鍛件的夾緊力為驅(qū)動力，推力為阻力，重載夾持裝置具備反向微動趨勢，各運動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械系統(tǒng)動力學的幾個特性[21]，研究得出機械系統(tǒng)動力學簡化模型存在的幾個特性，研究得出機械系統(tǒng)動力學簡化模型存在的條件，對于指導(dǎo)機械系統(tǒng)控制和機械系統(tǒng)設(shè)計大有用處。例如：國內(nèi)最大的鍛造操作機夾持的最大重量是北方重工的200t，但是其整機水平還有待于進一步驗證；而德國的西馬克公司已經(jīng)超過了300t，載重力矩630tm并且能夠?qū)崿F(xiàn)和壓機的聯(lián)動[1]；歐洲起重機的平均噸位在800噸，而我國目前這一數(shù)字卻不到200噸[2]。本研究在分析機械系統(tǒng)出現(xiàn)反向微動時主動力和從動力變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，提出了反作用力響應(yīng)盲區(qū)的概念，嘗試建立考慮運動副摩擦情況下的重載裝置動力學模型，并且在研究反作用力響應(yīng)盲區(qū)內(nèi)各運動副反力的不確定性與重載裝置動力學模型奇異性的基礎(chǔ)上，試圖提出運動副的接觸摩擦狀態(tài)的判斷方法，建立相應(yīng)的摩擦約束方程，使重載裝置動力學模型完整可解。2．本申請書為大十六開本（A4），左側(cè)裝訂成冊。附主要參考文獻目錄)當今世界正經(jīng)歷著一場新的技術(shù)革命。摩擦廣泛存在于工程實際中。運動副的摩擦特性對重載機械系統(tǒng)動力學的影響，目前在國內(nèi)外研究的很少。 圖3 預(yù)緊夾緊時的簡化力學模型 圖4 工作夾緊時的簡化力學模型由圖3和圖4的力學模型可知，當機構(gòu)處于預(yù)緊夾持時，輸入為推力，輸出為預(yù)緊夾持力；當機構(gòu)處于工作夾持時，輸入為所需工作夾持力，輸出為推力。當系統(tǒng)所有運動副的反力與摩擦錐或摩擦圓相切時，為第l個移動副的摩擦角；，為第j個轉(zhuǎn)動副的摩擦圓半徑。而以往的機械系統(tǒng)動力學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)典機械系統(tǒng)動力學模型是不完整的，所得到的解也是不準確的，這在我們以往的仿真與實驗對比分析得到驗證。參考文獻：[1] 梁音，趙緒平，王馳，“大型鍛造操作機研究進展”，科技成果縱橫，2010，（2）：55~57[2] 王鳳萍，程磊，孫影，“國內(nèi)外履帶式起重機的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢”工程機械，2006，（4）：39~43[3] 楊廷力. 機械系統(tǒng)基本理論———結(jié)構(gòu)學、運動學、動力學. 北京:機械工業(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)機構(gòu)剛體動力學模型. 機器人,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)機構(gòu)的微分運動學及動力學分析. 北京工業(yè)大學學報,2003 , 29 (4) : 418～423[8] 王洪波, 黃真. 六自由度并聯(lián)機器人的拉格朗日方程. 機器人,1990 , 90 (1) : 23～26[9] 　Pang H , Shaingpoo