基于反作用力響應盲區(qū)影響的重載裝置剛柔體動力學建模研究-資料下載頁
2025-06-22 17:37本頁面
【正文】 字仿真平臺，能夠滿足本課題所要求的綜合實驗條件。綜上所述，本項目立足工程實際，具有堅實的理論基礎，以近幾年所取得的研究成果為指導開展研究，課題依托教育部重點實驗室，硬件資源能夠滿足本課題的要求，項目組成員具有豐富的理論和實踐工作經驗，因此本項目是可行的。4 本項目的特色與創(chuàng)新之處（1）、首次運用反作用力響應盲區(qū)這個全新的概念研究系統動力學模型的完整性。（2）、通過旋量理論和接觸力學描述機械系統的穩(wěn)定狀態(tài)，建立各運動副反力確定條件。（3）、建立集剛柔體動力學與接觸力學于一體的機械系統完整動力學模型。5 年度研究計劃及預期研究成果（發(fā)表論文、申請專利等）1）年度研究計劃（1）、—— 進一步調研，詳細制定研究計劃；設計運動副反力測定實驗方案及實驗臺。通過實驗觀測和理論研究初步分析在反作用力響應盲區(qū)內各運動副反力響應的順應性和產生不確定的原因。用接觸力學和旋量理論描述機械系統的穩(wěn)定狀態(tài)，建立運動副反力的確定條件，完成新的重載裝置剛柔體動力學模。（2）、—— 將新的重載裝置剛柔體動力學模型首先推廣應用到重載夾持裝置、型材軋機、采掘機械的動態(tài)特性分析與研究中。ADMES編寫新的動力學仿真軟件，進行仿真與實驗對比，檢驗新的動力學模型的真實性。2）預期研究結果（1）、找出運動副反力在機械系統運動過程中的變換規(guī)律，研究其順應性和不確定性，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值解法。（二） 研究基礎與工作條件1 工作基礎（相關的研究積累，已取得的相關學術成果）項目組成員跟隨機械工程研究生參加了國家重點基礎研究發(fā)展計劃（973計劃）項目“巨型重載操作裝備的基礎學科問題”（項目編號：2006CB705400）中的子課題“大尺度重型構件穩(wěn)定夾持原理與夾持系統驅動策略”（ 項目編號：2006CB705402）的基礎研究工作，并且對于機構學，動力學及ADAMS等的熟練應用都可以本課題提供幫助。另外項目組成員及課題老師在重載夾持裝置夾持穩(wěn)定性設計方面擁有較為豐富的理論研究和實踐工作經驗。2 工作條件（包括已具備的實驗條件，尚缺少的實驗條件和擬解決的途徑，包括利用國家實驗室、國家重點實驗室和部門重點實驗室等研究基地的計劃與落實情況）機電工程學院是一所進行現代機電工程及相關學科的科學技術研究和人才培養(yǎng)的綜合機構，學院擁有機械設計及理論和機械設計制造及其自動化兩個國家級重點學科。學院的鍛壓裝備與成形實驗室可以為本項目的研究提供鍛造夾持操作實驗系統、夾持器與接觸力檢測實驗臺、運動副反力測定實驗臺以及重載夾持操作系統性能評估數字仿真平臺。實驗室簡介：1）、鍛造夾持操作實驗系統自行研制鍛造夾持操作實驗系統如圖10所示。該系統包括夾持系統、緩沖系統、行走系統?？稍趯嶋H鍛造工況下進行夾持操作實驗：如新舊機構性能對比實驗、鉗口與鍛件之間的摩擦特性實驗、夾持裝置承載能力實驗、夾持力封閉實驗、夾持操作高精度定位控制實驗、多元并聯驅動的負載均衡與同步控制實驗。配合建立的重載鍛造操作機夾持系統仿真與分析軟件平臺，對重載夾持系統進行性能評估、設計優(yōu)化及實驗驗證。 圖10 鍛造夾持操作實驗系統 圖11 夾持力測量實驗裝置2）、夾持器與接觸力檢測實驗臺自制了對工件位姿具有被動適應功能的夾持器，建立了夾持力測量實驗裝置，如圖11所示。3）、運動副反力測定實驗臺自行設計的運動副反力測定實驗臺可以實現對鉗頭上運動副反力的測量。如圖12 所示：圖12 運動副反力測定實驗臺4）、重載夾持操作系統性能評估數字仿真平臺。重載夾持操作系統性能評估數字仿真平臺可以對重載夾持系統進行多學科聯合數字仿真。本系統在MATLAB GU I編程的基礎上,設計了基于MATLAB GUI的重載操作裝備夾持系統仿真與分析平臺。該平臺將MATLAB所提供的GUI功能結合simulink構造開放式的用戶界面, 建立了機械模塊、控制模塊、液壓模塊等，為導入adams 模型、交互式地提交和監(jiān)控MATLAB作業(yè)以及評估MATLAB仿真的結果提供了一個構建系統建模、仿真和實時控制一體化的操作界面。該平臺既可充分發(fā)揮MATLAB的強大的計算功能,又可使用戶在直觀簡潔的操作界面上,只需輸入相關數據,通過簡單的鼠標和鍵盤操作就可以完成復雜的計算,并可以得到可視化的計算結果,完成整套分析解決方案，方便了巨型重載操作機夾持系統的研究工作。圖13 重載操作裝備夾持系統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、經費來源、起止年月、與本項目的關系及負責的內容等）項目組成員2007年參加了國家重點基礎研究發(fā)展計劃（973計劃）項目“巨型重載操作裝備的基礎學科問題”（項目編號：2006CB705400）中的子課題“大尺度重型構件穩(wěn)定夾持原理與夾持系統驅動策略”（ 項目編號：2006CB705402）的研究工作。該項目經費來源：科技部973計劃；起止年月：與本項目的關系：夾緊機構從預緊夾持到工作夾持時，也存在反作用力響應盲區(qū)，研究對象的各構件是穩(wěn)態(tài)相對靜止的；而本項目研究的是各構件相對運動或相對靜止機械系統的動力學普遍問題。因此，該項目是本項目的一類應用實例，也是本項目理論研究范疇之一。負責的內容：夾持機構承載能力和承載能力的研究。三、經費預算開支科目 預算金費（元）主要用途備注預算經費總額20000測試分析費4000建立重載裝置系統動力學模型，數學優(yōu)化模型的仿真和求解實驗材料費8000實驗臺改造及其購買輔助材料等儀器設備費3500購買壓力傳感器等測試設備科研業(yè)務費4500電腦耗材、資料檢索、打印、復印等四、指導教師意見 簽字： 日期：五、學院初審意見 負責人簽字： （蓋章） 日期：六、大學生創(chuàng)新訓練項目專家組意見 負責人簽名： （蓋章） 日期： 七、學校領導小組審批意見 負責人簽名： 日期： 20
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